2,4 och 5 GHz kanaler

Med dagens teknik inom trådlös kommunikation expanderar frekvensbandet under den kända 2,4 GHz och över den också kända 5 GHz. Tanken är att lösa särskilda problem inom WLAN exempelvis överbelastning på 2,4 GHz och högre hastighet över 5 GHz.

802.11ax standard är utformad speciellt för högdensitetsmiljöer, som tåg, arenor och flygplatser. Men det kommer också att vara till nytta för tätbefolkade bostadsområden, hemma, kontor, skolor. Vi nöjer oss inte längre med att prata i mobilen, vi vill också se varandra. Inte längre låga resor för att delta konferenser, det räcker att använda videokonferenser, etc. 802.11ax räknas ge sig till känna under år 2019.

Det behöver inte vara nya standarder för trådlösa enheter som fungerar inom och under 1 GHz, till exempel 802.11ah känd som WiFi HaLow. Protokollet godkändes i september 2016 och publicerades i maj 2017.

Syftet med 802.11ah är att skapa WiFi-nätverk med datahastigheter upp till 347 Mbps. Dessutom syftar standarden till att ha en lägre energiförbrukning, som är användbar för apparater till Internet för att kommunicera över långa sträckor utan att använda mycket energi. Men det kan också konkurrera med Bluetooth-teknik i hemmet på grund av sina lägre energibehov.

Ett annat exempel är standarden 802.11ad som godkändes i december 2012. Trådlösa enheter som använder denna standard kan komma upp till 6,7 Gbps datahastighet över 60 GHz-frekvensen, men på avståndets bekostnad. Nämligen inte längre en 3 meter mellan åtkomstpunkter och klientstationer.

De ovan nämnda standarder har också fått andra namn som ett sätt att förenkla och komma ihåg exempelvis WiFi HaLow, WiFi6, WiFi5 och WiFi4. Men vad menas med dessa WiFi nummer, version?

  • WiFi6 = 802.11ax
  • WiFi5 = 802.11ac
  • WiFi4 = 802.11n

2,4 GHz kanaler

I 2,4 GHz ISM-bandet delas frekvensutrymmet upp i 14 kanaler, numrerat 1 till 14. Med undantag för kanal 14 är kanalerna åtskilda 5 MHz från varandra:

Kanal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Frekvens  2,412  2,417  2,422  2,427  2,432  2,437  2,442  2,447  2,452  2,457  2,462  2,467  2,472  2,484

802.11 standarden tillåter transmissioner med antingen DSSS eller OFDM signalmodulering inom 2,4 GHz frekvensbandet. DSSS kräver att varje kanal är 22 MHz bred och OFDM kräver 20 MHz. Hur som helst, med endast 5 MHz mellan kanaler överlappar överföringar på varandra. Det resulterar i störningar och signaldeformeringar.

Bild 1: 2,4 GHz med DSSS signalmodulering

Även om bandet består av 14 kanaler, kan inte alla av de användas i alla länder. Till exempel begränsar FCC använding till 11 kanaler, 1 till 11. ETSI tillåter kanaler 1 till 13. Japan tillåter att alla 14 kanaler används, men kanal 14 har vissa
restriktioner.

Det vanligaste arrangemanget är att endast använda kanalerna 1, 6 och 11, som inte överlappar varandra alls.

5 GHz kanaler

5 GHz-bandet delas upp i fyra separata band med kanaler på 20 MHz. Den femte bandet (U-NIII-4) räknas vara färdig till år 2019.

Observationer Band Kanal Frekvens
  • Varför delas 5-GHz-bandet i fyra olika band, snart fem?
  • Varför är den första kanalen i U-NII-1-bandet nummer 36 istället för kanal 1?
  • Varför är kanalerna fyra nummer ifrån varandra?

Svaren ligger i 802.11-standarden själv.

Hela 5-GHz-frekvensbandet definieras som en sekvens av kanaler med avstånd på 5 MHz, som börjar med kanal 0 vid 5,000 GHz.

  • kanal   1: 5,005
  • kanal  2: 5,010
  • kanal  3: 5,015
  • och så vidare
  • kanal 34: 5,170
  • kanal 35: 5,175
  • kanal 36: 5,180

Därför ligger den första U-NII-1-kanalen vid 5,180 GHz, vilket motsvarar kanalnummer 36.

Varje U-NII-kanal är 20 MHz bred, så en angränsande kanal är belägen fyra 5-MHz-kanalbredder, eller fyra kanalnummer bort.

FCC tilldelade ursprungligen tre separata band som U-NII-1, U-NII-2 och U-NII-3, var och en med fyra 20-MHz-kanaler. 2004 lade FCC U-NII-2 Extended-bandet till, vilket erbjöd 11 ytterligare 20-MHz-kanaler.

Standarden 802.11 stödjer endast användning av OFDM-modulerings- och kodningssystem i U-NII-banden. Med alla fyra U-NII-banden avsedda för trådlösa nätverk finns totalt 23 icke överlappande kanaler tillgängliga. Mer än de tre överlappande kanalerna i 2,4 GHz-bandet.

U-NII-1 36 5,180
40 5,200
44 5,220
48 5,240
U-NII-2 52 5,260
56 5,280
60 5,300
64 5,320
U-NII-2 Extended 100 5,500
104 5,520
108 5,540
112 5,560
116 5,580
120 5,600
124 5,620
128 5,640
132 5,660
136 5,680
140 5,700
U-NII-3 149 5,745
153 5,765
157 5,785
161 5,805
U-NII-4

Används U-NII banden i Sverige?

I Sverige använder vi samma uppdelning men på svenska:

  • Låga bandet, U-NII-1
  • Mellanbandet, U-NII-2, (52, 56, 60, 64). Innehåller 4 st 20 MHz kanaler, 2 st 40 MHZ kanaler eller 1 st 80 MHz kanal
  • H bandet U-NII-2, (100 – 140). Innehåller 11 st 20 MHz kanaler, 5 st 40 MHZ kanaler eller 2 st 80 MHz kanal.
  • Övre Bandet U-NII-3, (149, 153, 157, 161, 165. Innehåller 4 st 20 MHz kanaler, 2 st 40 MHz kanaler eller 1 st 80 MHz kanal

I Sverige är det inom WiFi tillåtet att använda det låga bandets frekvenser 5,150 (5,180) – 5,250 (5,40) GHz med en sammanlagd utsänd effekt på 25 mW eller 14 dB utomhus.

Det sk H bandet gäller även i Sverige och här kan vi använda oss av betydligt högre uteffekt, 30 dB = 1W.
Dessa frekvenser får endast användas under förutsättning att DFS (Dynamic Frequency Select) finns som standardfunktion och i detta ska Radar Detection vara inbyggd, dvs att enheten detekterar radar-signaler, startar om, och lägger sig på en ny frekvens om den upptäcker den störande frekvensen.