Typer av trådlösa nätverk

Trådlösa nätverk klassificeras efter räckvidd och funktionalitet enligt IEEE-standarderna. De huvudsakliga typerna är:

• Wireless Personal Area Networks (WPAN) har en kort räckvidd på cirka 6–9 meter och den är baserat på IEEE 802.15, vilket inkluderar teknologier som Bluetooth och ZigBee. WPAN används främst för att ansluta trådlösa tillbehör, smarta hem-enheter och industriella IoT-lösningar.
• Wireless LAN (WLAN) har en medelstor räckvidd på upp till 100 meter och bygger på IEEE 802.11, även känt som Wi-Fi. Denna nätverkstyp är vanlig i hem, kontor och campusmiljöer, där trådlös anslutning behövs för flera enheter.
• Wireless MAN (WMAN) används för att täcka större stadsområden och baseras på IEEE 802.16, mer känt som WiMAX. Denna teknik används främst för bredbandsuppkoppling där kabelbaserade alternativ saknas eller inte är praktiska.
• Wireless Wide-Area Networks (WWAN) täcker mycket stora geografiska områden och använder mobilnätverksteknik som 4G och 5G, samt satellit-bredband. WWAN möjliggör global kommunikation och används både för konsumenttjänster och i industriella sammanhang.

Trådlösa teknologier och deras användning

Trådlös teknik utnyttjar det olicensierade radiospektrumet för att överföra och ta emot data, vilket är tillgängligt för vem som helst med en trådlös router och motsvarande teknik i sin enhet.

• Bluetooth – Denna WPAN-standard, IEEE 802.15, möjliggör kommunikation på upp till 100 meters avstånd genom att para ihop trådlösa enheter. Bluetooth används i allt från smarta hemanordningar och ljudsystem till bilar och stöder anslutningar över korta avstånd. Det finns två huvudtyper av Bluetooth-teknik:
  • Bluetooth Low Energy (BLE) – Stöder olika nätverkskonfigurationer inklusive mesh-topologier för nätverk med många enheter.
  • Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) – Är optimerat för att skapa punkt-till-punkt-förbindelser och strömma ljud.
• WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – WiMax är ett trådlöst bredbandsalternativ till DSL och kabel, ofta använt i områden utan dessa tjänster. Standarden IEEE 802.16 (WWAN) kan leverera höghastighetsinternet upp till 50 kilometer. WiMax fungerar liknande Wi-Fi men erbjuder högre hastigheter, längre räckvidd och stöd för fler användare. Tekniken använder en serie sändarmaster, ibland delade med mobiltelefonsändare.

• Mobilnätverk (cellular Broadband) – Mobilnätverken 4G och 5G används inte bara i smartphones utan även i bilar, surfplattor och laptops. Dessa nätverk stöder både datatrafik och röstsamtal. Varje basstation i nätverket täcker en specifik geografisk cell, och genom att koppla ihop basstationerna bildas ett större, sammanhängande nätverk.De viktigaste standarderna för mobilnät har varit Global System for Mobile Communications (GSM), som använts globalt, och Code Division Multiple Access (CDMA), som främst används i USA. Men i många delar av världen håller GSM-nätet nu på att avvecklas eller har redan avvecklats för att frigöra spektrum till nyare tekniker som 4G och 5G, vilka erbjuder snabbare och mer pålitlig data- och röstsamtalskapacitet.
• Satellitbredband – Satellitbredband erbjuder internetanslutning till avlägsna platser genom en riktad satellitantenn som pekar mot en specifik geostationär satellit i rymden. För att fungera krävs en fri siktlinje till satelliten utan hinder som byggnader eller träd. Satellitbredband är vanligtvis dyrare än andra anslutningar och har högre latens, men det är ofta det enda alternativet för boende och företag på landsbygden där kabel- eller DSL-anslutningar saknas.

802.11 Standarder

Trådlös kommunikation omfattar mycket, men inom yrkesområdet ligger fokus ofta på Wi-Fi. En bra utgångspunkt är att förstå IEEE 802.11 WLAN-standarderna, som styr hur radiofrekvenser används för att skapa trådlösa anslutningar. De flesta av dessa standarder kräver att enheter har en antenn för att sända och ta emot signaler på radiofrekvenser som 2,4 GHz eller 5 GHz. Nyare standarder, som stödjer högre hastigheter, använder MIMO-teknik (multiple-input multiple-output), där både åtkomstpunkter och enheter har flera antenner. MIMO ökar prestandan genom att använda upp till åtta antenner för att förbättra dataöverföringen.

Genom åren har olika versioner av IEEE 802.11-standarden utvecklats. Dessa versioner presenteras i tabellen nedan.

Radiofrekvenser

Alla trådlösa enheter använder radiovågor inom det elektromagnetiska spektrumet för att kommunicera. WLAN-nätverk, som vi använder för Wi-Fi, fungerar på två huvudfrekvensband: 2,4 GHz och 5 GHz. Trådlösa LAN-enheter som routrar och datorer har sändare och mottagare som är inställda på specifika frekvenser inom dessa band, vilket möjliggör trådlös kommunikation.

För 802.11 WLAN-standarden är specifika frekvensband tilldelade för olika Wi-Fi-versioner:

• 2,4 GHz-bandet: Används av äldre och nyare enheter och ger bra räckvidd, men kan vara känsligt för störningar eftersom det är vanligt även för andra enheter som Bluetooth. 802.11b/g/n/ax
• 5 GHz-bandet: Erbjuder högre hastigheter och fler kanaler, vilket minskar störningar och ökar kapaciteten, men har kortare räckvidd än 2,4 GHz. 802.11a/n/ac/ax

Elektromagnetiska spektrumet

Det elektromagnetiska spektrumet är hela spannet av elektromagnetiska vågor som sträcker sig från lågfrekventa radiovågor till högfrekvent gammastrålning. Dessa vågor rör sig genom rymden som energi och används inom allt från kommunikation till medicinsk bildbehandling.

Spektrumet kan delas in i olika typer av vågor baserat på deras frekvens och våglängd:

• Radiovågor: Används för trådlös kommunikation, som Wi-Fi, TV och mobiltelefoni.
• Mikrovågor: Används för radar, satelliter och mikrovågsugnar.
• Infrarött ljus: Används för fjärrkontroller och värmekameror.
• Synligt ljus: Den del av spektrumet vi kan se; används i allt från lampor till skärmar.
• Ultraviolett ljus: Används för desinfektion och finns i solens strålar.
• Röntgenstrålning: Används inom medicin för att ta bilder av kroppen.
• Gammastrålning: Har den högsta energin och används bland annat i cancerbehandling.

Varje del av spektrumet har unika egenskaper och tillämpningar, från kommunikation till medicin och vetenskapliga mätningar.

Standardiseringsorganisationer för trådlösa standarder

Standarder säkerställer att enheter från olika tillverkare kan fungera tillsammans. Globalt sett finns tre organisationer som påverkar WLAN-standarder: ITU-R, IEEE och Wi-Fi Alliance.

• International Telecommunication Union (ITU): ITU ansvarar för att reglera radiofrekvensspektrum och satellitbanor via sin radiokommunikationssektor, ITU-R. Genom att hantera frekvensfördelningen ser ITU till att trådlösa nätverk kan fungera utan störningar från andra signaler.
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): IEEE specificerar hur radiofrekvenser används för att överföra data. De utvecklar standarder för både lokala nätverk (LAN) och stadsnät (MAN) genom sin IEEE 802-familj av standarder. Här ingår 802.3 Ethernet för trådbundna nätverk och 802.11 WLAN för trådlösa nätverk, som används i Wi-Fi.
• Wi-Fi Alliance: Detta är en global, ideell organisation som arbetar för att förbättra och främja WLAN. Wi-Fi Alliance består av leverantörer som arbetar för att säkerställa att produkter baserade på IEEE 802.11-standarder är kompatibla. Organisationen certifierar produkter så att de uppfyller branschstandarder, vilket garanterar att Wi-Fi-enheter fungerar smidigt tillsammans.

Dessa tre organisationer samverkar för att säkerställa att Wi-Fi-enheter världen över är kompatibla och kan ansluta utan problem.