All trådlös kommunikation bygger på elektromagnetiska vågor. Oavsett om kommunikationen sker via Wi-Fi, Bluetooth, mobilnät eller satelliter överförs information genom radiovågor som färdas genom luften utan behov av fysiska kablar.
För att kunna planera, konfigurera och felsöka ett trådlöst nätverk krävs en grundläggande förståelse för hur radiovågor fungerar och hur olika frekvensband påverkar räckvidd, kapacitet och störningskänslighet. Denna kunskap är en viktig förutsättning för att förstå senare avsnitt om kanalhantering, Wireless LAN Controller (WLC) och praktisk WLAN-design.
I detta kapitel introduceras de grundläggande begreppen inom radiokommunikation. Vi går igenom det elektromagnetiska spektrumet, radiofrekvenser, frekvens, våglängd och de frekvensband som används inom modern trådlös kommunikation.
Elektromagnetiska spektrumet
Det elektromagnetiska spektrumet omfattar alla elektromagnetiska vågor, från radiovågor med låg frekvens och lång våglängd till gammastrålning med mycket hög frekvens och kort våglängd.
Alla elektromagnetiska vågor färdas med ljusets hastighet i vakuum, cirka 300 000 km/s, men skiljer sig åt genom sin frekvens och våglängd. Endast en liten del av det elektromagnetiska spektrumet används för trådlös datakommunikation.
| Typ av elektromagnetisk våg | Vanliga användningsområden |
|---|---|
| Radiovågor | Wi-Fi, Bluetooth, radio och mobilnät |
| Mikrovågor | Satellitkommunikation, radar och trådlösa länkar |
| Infraröd strålning | Fjärrkontroller och värmekameror |
| Synligt ljus | Belysning och optisk kommunikation |
| Ultraviolett strålning | Desinfektion och medicinska tillämpningar |
| Röntgenstrålning | Medicinsk diagnostik |
| Gammastrålning | Cancerbehandling och forskning |
WLAN använder radiovågor inom de licensfria SIM-banden, främst 2,4 GHz, 5GHz och 6 GHz.
Radiofrekvenser
Radiovågor delas in i olika radiofrekvensband (RF – Radio Frequency). Varje frekvensband har egenskaper som påverkar signalernas räckvid, kapacitet och förmåga att passera genom olika material.
Låga frekvenser radiovågor har generellt längre räckvidd och bättre förmåga att passera genom väggar och andra hinder. Högre frekvenser radiovågor erbjuder däremot högre kapacitet och större bandbredd, men har normalt kortare räckvidd och påverkas mer av hinder.
Denna balans mellan räckvidd och kapacitet är en av de viktigaste faktorerna vid planering av trådlösa nätverk.
Frekvens
Frekvens anger hur många gånger en elektromagnetisk våg svänger under en sekund och mäts i Hertz (Hz). Ju högre frekvens, desto fler svängningar sker varje sekund.
- 1 Hz = 1 svängning per sekund
- 1 kHz = 1 000 Hz
- 1 MHz = 1 000 000 Hz
- 1 GHz = 1 000 000 000 Hz
Wi-Fi använder frekvenser i gigahertzområdet (GHz).
Våglängd
Våglängd är avståndet mellan två vågtoppar och mäts i meter eller centimeter.
Frekvens och våglängd är omvänt proportionella. Det innebär att:
- hög frekvens ger kort våglängd
- låg frekvens ger lång våglängd
Därför kan radiosignaler på 2,4 GHz normalt färdas längre än signaler på 5 GHz eller 6 GHz.
Praktisk exempel:
En Wi-Fi-signal på 2,4 GHz har längre räckvidd och passerar lättare genom väggar än en signal på 5 GHz. Däremot erbjuder 5 GHz normalt högre datahastighet och större kapacitet.
ISM-banden
Alla radiofrekvenser får inte användas fritt. Många frekvensband kräver tillstånd från nationella myndigheter.
Wi-Fi använder huvudsakligen de så kallade ISM-banden (Industrial, Scientific and Medical), som är licensfria frekvensband avsedda för industriella, vetenskapliga och medicinska tillämpningar.
Eftersom dessa band är licensfria används de även av många andra trådlösa tekniker, exempelvis Bluetooth, ZigBee och vissa IoT-enheter.
Det innebär att flera olika tekniker kan dela samma frekvensband, vilket kan leda till störningar om många enheter används samtidigt.
Det är därför kanalplanering och val av frekvensband är en viktig del av design, konfigurering och drift av trådlösa nätverk. Genom att använda lämpliga kanaler och minska interferens kan nätverkets prestanda och tillförlitlighet förbättras.
Sammanfattning
All trådlös kommunikation bygger på elektromagnetiska vågor. Inom WLAN används radiovågor i licensfria frekvensband för att överföra data mellan klienter och accesspunkter. Frekvens och våglängd påverkar signalernas räckvidd och kapacitet, vilket gör dessa begrepp grundläggande för att förstå hur moderna trådlösa nätverk fungerar.
I nästa kapitel studeras de frekvensband som används av Wi-Fi samt hur kanalhantering påverkar täckning, kapacitet och prestanda i ett trådlöst nätverk.