ISM-sávok, Wi-Fi

ISM-sávok

Amikor 1947-ben először kijelölték az ISM (Industrial, Scientific, Medical) frekvenciasávokat, akkor különböző ipari, tudományos és orvosi berendezések kiszámítható működésének megalapozása volt a cél. Az ide tartozó eszközök, például mikrohullámú sűtő, RF hegesztő vagy diatermás készülékek, korlátozott mértékű sugárzás mellett engedélymentesen használhatók az ISM-sávokban. Emiatt az engedélymentesség miatt később rövid hatótávolságú rádiófrekvenciás kommunikációs célokra is elkezdték használni a kijelölt sávokat.

Szabályozás:

A beágyazott rendszerek leginkább a Short Range Device (SRD) szabályozási kategóriába esnek Európában, ezek az eszközök általában ISM-sávokban működnek, de nem teljes az átfedés. Két jelentősen szabályozott paraméter az ERP (Effective Radiated Power), azaz a névleges sugárzott teljesítmény, valamint a Duty cycle, amely ebben az esetben az adási idő aránya. Ez gyakran nagyon alacsony, vagyis aránylag kevés időt tölthet adatközléssel az eszköz, de egy vezeték nélküli mikrofon esetében ez akár 100% is lehet.

Permitted Frequency Band Maximum e.r.p. Channel access and occupation rules
868.00 MHz to 868.60 MHz 25 mW ≤ 1% duty cycle or polite spectrum access
868.70 MHz to 869.20 MHz 25 mW ≤ 0.1% duty cycle or polite spectrum access
869.40 MHz to 869.65 MHz 500 mW ≤ 10% duty cycle or polite spectrum access

# Részlet az ETSI EN 300 220-2 V3.3.1 szabványból - https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/300200_300299/30022002/03.03.01_60/en_30022002v030301p.pdf

Példák:

A mindennapi eszközök, mint a bolti lopásgátlók, az érintésmentes bankkártyás fizetés, kapunyitók és egyéb távirányítók, kapucsengők vagy kültéri szenzorok mind valamelyik engedélyezett sávban operálnak. Továbbá a jól ismert Wi-Fi, Bluetooth, BLE, LoRaWAN és társaik is hasonlóan szigorú szabványok szerint működnek.

Frekvenciatartomány Tipikus alkalmazás
13.553 - 13.567 MHz RFID, NFC (Pl. PayPass)
433.05 - 434.79 MHz Távirányítók, Szenzorok
863 - 870 MHz LoRaWAN (EU)
2.4 - 2.5 GHz Wi-Fi, BLE, Zigbee

Wi-Fi kommunkáció

A Wi-Fi vezeték nélküli adatátviteli technológia az IEEE 802.11 szabványcsaládra épül. Elsősorban a 2,4 GHz-es ISM-sávban és 5 GHz-en működik, de Wi-Fi 6E és Wi-Fi 7 esetén már a 6 GHz is használható. A kommunikáció half-duplex működésű, vagyis egy időpillanatban csak az egyik fél sugároz. Az adatok csomagok formájában kerülnek továbbításra, nem folyamatosan, mint analóg rádiókommunikáció esetén. A korai Wi-Fi generációk DSSS eljárást használtak, míg a modern rendszerek OFDM vagy OFDMA modulációval működnek.

Legújabb IEEE 802.11 szabványok:

Szabvány Wi-Fi generáció Megjelenés Elméleti max. adatsebesség
802.11ac Wi-Fi 5 2013 6.9 Gbit/s
802.11ax Wi-Fi 6/6E 2019 9.6 Gbit/s
802.11be Wi-Fi 7 2024 46 Gbit/s

Wi-Fi topológia:

A kommunikáció alapegysége a station (STA), amely bármely Wi-Fi kommunikációra képes eszközt jelenthet, például laptopot vagy beágyazott rendszert. A Wi-Fi hálózatok központi eleme az access point (AP), amelynek feladata koordinálni a hozzá csatlakozó STA eszközök kommunikációját, valamint biztosítja a kapcsolatot a vezeték nélküli kliensek és a vezetékes hálózat között is. Az AP által létrehozott hálózatot annak SSID-ja által lehet beazonosítani, nagyobb hálózatokban több AP együttműködve alkot egy hálózatot. Ilyenkor a kliensek képesek automatikusan átváltani AP-k között mozgás közben, miközben a kapcsolat fennmarad.

Félrevezető "router" elnevezés:

A minden háztartásban fellelhető, Wi-Fi jelet sugárzó eszközt a társadalom jelentős része router-nek nevezi, ami félrevezető, mivel valójában ezek sokkal több funkciót látnak el, mint az egyszerű útválasztás. Egy router feladata hálózat és hálózat között kapcsolatot teremteni és csomagokat továbbítani, amely teljesül is, hiszen az egyetlen, általa létrehozott hálózatot összekapcsolja a szolgáltató hálózatával. Ezáltal azonban AP, DHCP szerver és általában alapszintű tűzfal szerepet is betölt.