Začínáme s WiFi (část 4.)

V souvislosti s WiFi připojením se často mluví o tzv. pokrytí.

29.4.2004 10:00 | DoubleR | přečteno 43354×

Někteří poskytovatelé rádi zveřejňují mapy s vyznačenými oblastmi, kde by měl být dosažitelný signál některého přístupového bodu. Mapa může vypadat například takto:

mapa

nebo dokonce takto:

velka mapa

Zahrnuje-li mapa pokrytí rozsáhlejší oblast, můžeme ji považovat pouze za informativní a je nutné vysvětlit proč.

Uvažujeme-li spojení typu bod-bod v homogenním prostředí, je situace s ohledem na kvazioptické vlastnosti šíření poměrně přehledná. Takový případ v praxi nastane jen výjimečně a proto nemá smysl s ním nadále počítat. Není-li prostředí z hlediska šíření homogenní, znamená to jednu věc: jakákoli nehomogenita prostředí, tedy skoková změna permeability, permitivity nebo vodivosti vyvolává tzv. jevy na rozhraní, tedy útlum, odraz, ohyb a lom včetně jejich modifikací (např. refrakci či difrakci) a téměř vždy dochází k několika těmto jevům současně, např. odraz je pouze částečný a je vždy doprovázen útlumem apod. Pro praktické úvahy je důležité, že vliv jevů na rozhraní přestává být zanedbatelný v okamžiku, kdy tyto jevy způsobila překážka (diskontinuita) o velikosti rovné nebo větší, než desetina vlnové délky. Veškeré tyto jevy lze snadno pochopit díky analogii šíření s šířením světla v prostoru, což lze také do značné míry využít při jejich výpočtu. Lze tedy vytvořit program, který by počítal pokrytí daného území signálem v uvažované kvalitě. Věc však není tak jednoduchá. Chceme-li vypočítat pokrytí rozsáhlejšího území, bude zásadní roli hrát reliéf terénu. Bude-li signálem ozařován nerovný terén, může vzniknout nepoměrně přesnější mapa pokrytí, respektující veškeré stíny a oblasti se znehodnoceným signálem, jedině za předpokladu, že se podaří vliv terénu zahrnout do výpočtu. Znehodnocení signálu může způsobit např. šíření více cestami vlivem odrazů, jejichž výsledkem je více signálů s rozdílnou úrovní a hlavně s rozdílnými fázemi, které se díky změnám prostředí rovněž mění a tím se mění i amplitudy signálů a jejich vzájemný fázový rozdíl. Nastává tedy situace podobná té, kterou znají posluchači krátkých vln, známé úniky signálu apod.

Problémem je, jak již bylo uvedeno, především zahrnutí vlivu reliéfu terénu do výpočtu. To je možné, pokud je k dispozici tzv. digitální model terénu, což je soubor dat, který buď nebývá běžně k dispozici a tzv. veřejné modely terénu zase neposkytují údaje s požadovanou přesností. Digitální model terénu vzniká tak, že se (samozřejmě fiktivně) terénní reliéf proloží ekvidistantní sítí a takto vzniklé čtvercové výseky roviny se „naklápí“ tak, aby „průměrovaly“ reliéf. Přesnost digitálního modelu je dána především velikostí sítě. Veřejně dostupné modely terénu vznikají ze sítě 4 x 4 km nebo 1 x 1 km, avšak ty jsou pro výpočet pokrytí nevhodné. Pro výpočty pokrytí FM rozhlasových stanic se zpravidla používá model v síti 400 x 400 m. Vyhoví-li tato přesnost pro výpočty pokrytí signálem o vlnové délce 3 m, je logické, že pro výpočty s uvažovanou vlnovou délkou 12 cm takový model vyhovovat nemůže. Nejpodrobnější digitální model terénu ČR, který jsem měl k dispozici, vycházel ze sítě 100 x 100 m. Nejen, že není běžně dostupný, ale ani ten by zcela nevyhovoval. Z těchto důvodů se výpočty poněkud šidí a pracuje se s tzv. terénními profily, což je v podstatě 2D znázornění terénu, představující zpravidla řez modelu terénu rovinou, ve které leží oba uvažované body – tedy přístupový bod a klient. Terénní profily lze počítat z mapových dat pomocí speciálního, ne zcela běžně dostupného software. Občas lze narazit na ochotné instituce, schopné takový profil terénu zpracovat za přijatelnou cenu.

Protože je výpočet pokrytí resp. výpočet terénního profilu velmi složitá procedura, při které se používá speciální software, který zpravidla není dostupný a navíc mají takto zpracovaná data omezenou platnost, nebo nemohou obsahovat např. vlivy městské zástavby, dává se přednost spíš empirickému zjištění kvality signálu (spojení) přímo v místě, kde se plánuje umístění klienta. Je však nutné upozornit na skutečnost, že WiFi připojení není v žádném případě souhrnem konstantních veličin. Kvalita připojení se neustále mění i v průběhu hodin a je běžné, že se v průběhu jednoho dne může poměrně kvalitní připojení změnit tak, že si prakticky neškrtnete. Způsobuje to především překotný rozvoj této technologie, nebo je o ni značný zájem a prakticky každý den vzniká mnoho přístupových bodů i klientů a mění se a vzrůstá rušení v pásmu ISM 2,4 GHz.

Všechny výše uvedené vlivy tedy způsobují, že není možné spoléhat na údaje, „vyplývající“ ze zveřejňovaných map pokrytí. Takovou mapu je vždy nutné brát s rezervou a spíš vycházet z toho, že může posloužit jako vodítko, udávající, má-li vůbec cenu snažit se najít v místě plánovaného příjmu signál z přístupového bodu. Je samozřejmé, že v těsné blízkosti přístupového bodu bude možné počítat s téměř 100% dostupností signálu, zatímco na okrajích vyznačených oblastí bude pravděpodobnost přítomnosti kvalitního signálu spíš diskutabilní. Platí, že čím menší území mapa zahrnuje, tím bude spolehlivější.

mapka

Většinou lze mnohem víc informací vyčíst z mapek, znázorňujících umístění konkrétních přístupových bodů a klientů.

pokrytí CZFreenet

Taková mapka napoví nejen, má-li smysl se o něco snažit, ale také prozradí něco o směrování antén, možném výskytu rušení (i klient je zdrojem rušení, protože vysílá) a s trochou nadsázky nám i napoví, jako anténu budeme potřebovat – je-li mezi námi a přístupovým bodem v cestě několik klientů, budeme pravděpodobně potřebovat anténu s mnohem ostřejším svazkem, než v případě, kdy máme k přístupovému bodu volnou cestu. Jednu, bohužel podstatnou věc však žádná mapa neprozradí – jak to bude s naším připojením vypadat do budoucna.

I velmi globální a tedy náležitě bezobsažný odhad budoucnosti WiFi připojení však nevypadá příliš optimisticky (jak známo, optimismus je často pouhý nedostatek informací). Lze očekávat postupný pokles zájmu o připojení, provozované v ISM (Industrial, Science, Medical) pásmu 2,4 GHz díky neustále se snižující spolehlivosti. Již dnes se objevují bezplatné WiFi sítě a budou-li se rozvíjet, přinutí to komerční poskytovatele k přechodu na placené kmitočty, na které se plně vztahuje kmitočtová ochrana, garantovaná naším kmitočtovým regulátorem (ČTÚ). Tyto kmitočty jsou plánovány a notifikovány, příp. koordinovány, což jsou sice administrativní zásahy, ale bohužel také jediná cesta k zajištění potřebné spolehlivosti bezdrátových datových přenosů. I když ISP přejde do pásem 5, 10, 26 GHz a vyšších, lze očekávat, že výstupy routerů skončí v lokálních WiFi sítích (provozovaných třeba v domě). Investice např. do WiFi karty pro pásmo 2,4 GHz tedy pravděpodobně ještě dlouhou dobu nebude zbytečná.

Online verze článku: http://www.linuxsoft.cz/article.php?id_article=113