Trådlöst nätverk

Trådlöst nätverk

I hemnätverk finns vanligtvis en trådlös anslutningsmöjlighet. Den kallas Wi-Fi (Wireless Fidelity) eller WLAN (Wireless Local Area Network) och använder radiovågor på 2,4 GHz- eller 5 GHz-bandet. Den snabba utvecklingen av den trådlösa ­kommunikationens hastighet och säkerhet har gjort den till en möjlig ersättare till den traditionella nätverkskabeln. Kabeltrassel undviks och inga kabeldragningar genom väggar behöver göras.

Introduktion

I slutet av nittiotalet skapade standardiseringsorganisationen IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers) en första standard för trådlöst nätverk som fick namnet 802.11. Efterhand har vidareutveckling skett och 802.11 finns nu i flera ­olika versioner, bland annat Wireless B, Wireless G, Wireless N och Wireless AC. Alla trådlösa nätverksprodukter (till exempel USB-nätverkskort, routrar och accesspunkter) bygger på någon av dessa standarder.

De vanligaste teoretiska maxhastigheterna med respektive standard.

Wireless B-standarden (802.11b)

Den första stora kommersiella standarden var Wireless B-standarden med en över­föringshastighet på upp till 11 Mb/s. Eftersom hastigheten var begränsad och ­räckvidden likaså blev den aldrig en fullgod ersättare till nätverkskabeln. Däremot gjorde den det möjligt att sitta med en bärbar dator i soffan och surfa på Internet.

En Wireless B-router från 2000

Wireless G-standarden (802.11g)

År 2003 kom en uppföljare vid namn Wireless G (802.11g) som möjliggjorde överförings­hastigheter på upp till 54 Mb/s. Den var dessutom bakåtkompatibel med Wireless B-standarden, så att Wireless B-datorer kunde ansluta till Wireless G-routrar och tvärtom. Det fanns även en höghastighetsvariant av Wireless G-tekniken som teoretiskt nådde upp till 108 Mb/s och kallades Super-G.

Nyförsäljningen av Wireless G-produkter är idag nästan obefintlig, men produkter som bygger på tekniken används fortfarande i hemmen och på kontoren.

Wireless G-produkter säljs knappt längre, men de används fortfarande i hemmen.

Utvecklingen av Wireless N-standarden (802.11n)

Wireless N (802.11n) är nutidens standard. Den ger stora ­förbättringar av räckvidden och möjliggör trådlösa hastigheter på upp till 300 Mb/s (gäller den vanligaste versionen av Wireless N). Redan år 2006 fanns produkter tillgängliga som var baserade på ett första utkast av Wireless N. Dessa gick bland annat under namnen Draft N och Pre-N. Produkterna var inte färdigutvecklade men gjordes ändå tillgängliga på marknaden på grund av stor efterfrågan på högre trådlösa hastigheter. Eftersom standarden inte var färdig uppstod kompatibilitetsproblem mellan produkter av olika fabrikat. Produkter baserade på första utkastet blev därför heller inga storsäljare.

Ett drygt år senare kom ännu ett utkast som kallades Draft 2.0, vilket fick godkännande av Wi-Fi Alliance. Alliansen består av över 300 medlemmar som samarbetar för att ­produkter från olika tillverkare ska fungera bra tillsammans (läs mer om Wi-Fi Alliance på www.wi-fi.org). Routrar som märktes med Draft 2.0 skulle kunna uppgraderas till den slutgiltiga ­standarden när den blev officiell. Det innebar att all hårdvara skulle vara färdigutvecklad, men att det möjligtvis kunde krävas en uppdatering av mjukvaran för att allt skulle stämma fullt ut med den slutgiltiga standarden. Draft 2.0-utkastet löste därmed problemet med kompatibilitet mellan olika fabrikat, och ­produkterna var egentligen att betrakta som färdiga Wireless N-produkter. Merparten av alla Wireless N-produkter som såldes fram till 2010 byggde på Draft 2.0-utkastet.

Wireless N-standarden

I slutet av 2009 släpptes äntligen den slutgiltiga Wireless N-standarden. Det tog nästan sju år att få standarden färdig, men trots detta var själva färdigställandet knappast ­något revolutionerande. Produkterna hade ju redan sålts i flera år och de följde i princip redan standarden. De flesta konsumenter märkte inte heller av något speciellt i samband med färdigställandet, förutom att det möjligtvis släpptes en uppgradering av mjukvaran till routern.

Exempel på Wireless N-router. Lägg märke till att den har flera antenner.

Wireless N-tekniken har mångdubblat den trådlösa överföringhastigheten och ­för­bättrat räckvidden kraftigt. Tekniken är även fullt bakåtkompatibel med de äldre ­Wireless G- och Wireless B-standarderna. Det innebär att en dator som är utrustad med ett Wireless G-nätverkskort kan ansluta till en Wireless N-router samt att moderna ­Wireless N-­datorer kan ansluta till äldre routrar. Som vanligt bestäms den teoretiska maxhastigheten för en aktuell anslutning av den långsammaste enheten (antingen datorn eller routern).

Logotypen för en certifierad och färdig Wireless N-produkt

Den teoretiska maxhastigheten med vanliga Wireless N är 300 Mb/s, ­vilket åstadkoms genom att använda två dataströmmar på 150 Mb/s vardera. Denna teknik var inlednings­vis betydligt dyrare att tillverka än den enkla teknik som användes i Wireless G-standarden. Pris­gapet gjorde att konsumenter som inte efterfrågade hög prestanda valde enklare ­Wireless G-produkter istället för Wireless N-motsvarigheter. Därför togs det fram en avskalad ­variant av Wireless N-tekniken. Den använder endast en dataström, vilket gör att den ­maximala hastigheten är 150 Mb/s. Denna avskalade variant av Wireless N kallas inofficiellt "Wireless N Lite".

Wireless N Lite-router (150 Mbps). Lägg märke till att denna N-produkt enbart har en extern antenn.

Under 2011 togs nästa steg i utvecklingen av Wireless N-standarden. Då började ­produkter som använde tre samtidiga dataströmmar att användas i stor utsträckning. Eftersom en Wireless N-dataström möjliggör upp till 150 Mb/s går det med tre dataströmmar att nå upp till 450 Mb/s. Nu finns det alltså tre olika versioner av Wireless N. Rent teoretiskt skulle det gå att skapa en fjärde version med fyra dataströmmar (upp till 600 Mb/s), men den versionen kommer troligtvis aldrig att få se dagens ljus. ­Tillverkarna kommer istället att satsa på Wireless AC-tekniken (läs mer).

De olika hastighetsversionerna i Wireless N-tekniken (600 Mbps finns inte ännu).
Wireless N-router för 450 Mbps med integrerade antenner.

Kompatibiliteten inom Wireless N-standarden är mycket god. Det är inga problem för en dator med ett Wireless N Lite-nätverkskort (150 Mb/s) att ansluta till en vanlig Wireless N-router (300 Mb/s) eller tvärtom. För att få bästa prestanda bör dock både routern och datorns trådlösa nätverkskort följa samma hastighetsversion. För att exempel­vis kunna få 450 Mb/s som teoretisk maxhastighet krävs det att både routern och ­datorn har stöd för det. Det sistnämnda är än så länge ovanligt och kräver därför oftast att ­användaren installerar ett kompletterande nätverkskort för Wireless N 450 Mb/s. ­Sådana finns i USB-, PCI- och PCI Express-utförande.

Apple var bland de första datortillverkarna som byggde in trådlöst nätverksstöd för Wireless N 450 Mb/s i sina produkter. Macbook Pro-modellerna och Imac-modellerna som lanserades 2011 (och senare) har inbyggt stöd för tekniken, under förutsättning att de använder Mac OS X Lion (10.7) eller Mountain Lion (10.8).

5 GHz (Wireless N Dual band)

2,4 GHz är ett mycket trafikerat frekvensband, vilket gör att risken för störningar är överhängande. Störningarna kan orsakas av mikrovågsugnar, trådlös video­överföring, Bluetooth-enheter, trådlösa möss och andra trådlösa apparater. Om den trådlösa nätverks­överföringen störs måste data­paketen skickas om, vilket leder till att över­föringshastigheten sjunker. Till råga på allt störs grannars nätverk av varandra. I de ­flesta routrar går det att vid installationen välja mellan 13 olika kanaler (eller låta ­routern välja automatiskt) för att undvika detta. Problemet med dessa kanaler är att flera av dem överlappar varandra. Av historiska skäl är det framförallt kanal 1, kanal 6 och kanal 11 som används, då dessa kanaler inte överlappar varandra. Det skulle gå att effektivisera frekvensanvändningen, men eftersom det skulle kräva att alla ställde om sina routrar är det svårgenomfört. Det gör att det (något förenklat) endast får plats tre nätverk på 2,4 GHz-bandet utan att de börjar störa varandra.

Trådlösa nätverk stör varandra. Ju fler nätverk som finns i närheten desto mer påverkas prestandan.

Det räcker dock med att det finns ett (1) annat trådlöst nätverk i närheten för att den trådlösa prestandan ska sjunka. En router kan antingen använda 20 MHz eller 40 MHz breda kanaler på 2,4 GHz-bandet. Om det finns andra nätverk i närheten går routern automatiskt ned till 20 MHz kanalbredd för att göra plats för fler trådlösa nätverk. ­Annars hade det inte ens fått plats tre trådlösa nätverk. Det leder i sin tur till att ­prestandan sjunker.

Som tur är finns det en lösning på problemet. Med Wireless N-standarden går det även att använda frekvenser på 5 GHz-bandet. Där får det plats många fler nätverk och störningarna är mycket färre. För att det ska gå att använda 5 GHz-bandet måste dock både routern och datorns nätverkskort ha stöd för kommunikation över 5 GHz-bandet.

Om bokstaven a finns med i logotypen har produkten även stöd för kommunikation på 5 GHz-bandet. Wireless A är en äldre standard som inte användes i Sverige.

Routrar med stöd för 5 GHz brukar kallas dual band-routrar. Deras hastigheter specificeras normalt som upp till 300 + 300 Mb/s eller 300 + 450 Mb/s. Det innebär att de klarar upp till 300 Mb/s på 2,4 GHz-bandet och samtidigt upp till 300 Mb/s eller 450 Mb/s på 5 GHz-bandet. Uppdelningen av hastigheterna används för att tydliggöra att de 2,4 GHz-anslutna datorerna inte påverkar datorerna som är 5 GHz-anslutna. Tillverkarna skriver ibland också samman hastigheterna för de två olika frekvensbanden. De kan exempelvis använda namn som N600 och N750 för att indela sina produkter. Dessa namn ska tolkas på följande sätt:

* N900 medför ingen prestandahöjning jämfört med N750 om det finns andra 2,4 GHz-nätverk i närheten (p.g.a. behovet av 40 MHz breda kanaler).

Med en dual band-router går det lätt att dela upp nätverkstrafiken så att 5 GHz-bandet används för datorer som behöver hög ­prestanda (för exempelvis filöverföringar och strömmande HD-film) medan 2,4 GHz-bandet ­används för normalbruk.

Kombinerad användning av 2,4 GHz och 5 GHz

Obs! Det finns ett fåtal undantagsroutrar där användaren måste välja om routern ska kommunicera på antingen 2,4 GHz- eller 5 GHz-bandet. Med en sådan router går det därmed inte att använda den illustrerade lösningen. Väljs 5 GHz-bandet kan endast 5 GHz-kompatibla enheter kommunicera över nätverket. Då försvinner möjligheten att ansluta vanliga datorer, nätverksanslutna skrivare, mobiltelefoner etcetera som saknar 5 GHz-stöd.

När en dual band-router konfigureras för första gången väljer administratören två olika nätverksnamn: ett namn för det vanliga 2,4 GHz-nätverket och ett för 5 GHz-nätverket. Det går exempelvis att låta 2,4 GHz-nätverket heta "Hemma" och 5 GHz-nätverket heta "Hemma media".

Här får det vanliga 2,4 GHz-nätverket namnet "Hemma", medan 5 GHz-nätverket får namnet "Hemma Media".

Datorerna som ansluter till nätverket som heter Hemma Media ­kommer att kommunicera på 5 GHz-bandet. Datorerna som ansluter till vanliga ­Hemma kommer däremot att kommunicera på 2,4 GHz-bandet. De ansluter alltså till två ­olika nätverksnamn, men de hamnar ändå i samma nätverk. Likna det hela vid när en ­dator ansluts med kabel och en annan ansluts trådlöst. Trots att de ansluter på två olika sätt hamnar de ändå i samma nätverk och kan dela filer med varandra.

De två frekvensbanden visas som två olika nätverk i Windows 8.
De två frekvensbanden visas som två olika nätverk i Mac OS X.

Prestanda på 5 GHz-bandet

Den trådlösa hastigheten är oftast betydligt högre på 5 GHz-bandet än på 2,4 GHz-­bandet. Eftersom frekvensen är högre når signalen dock inte lika långt. Tack vare att dual band-routrar använder både 2,4 GHz- och 5 GHz-bandet kan 5 GHz-bandet ­användas i prestandasituationer och 2,4 GHz-bandet i långdistanssituationer.

Vilken prestanda som går att få på 5 GHz-bandet varierar. Här följer ett exempel för att visa prestandaskillnaden mellan de två banden. Routern i exemplet har 300 Mb/s i teoretisk maxhastighet på både 2,4 GHz- och 5 GHz-bandet. Mätningen visar vilken hastighet som routern kan överföra data i till en trådlöst ansluten dator. Den trådlösa mätningen gjordes på tre noga utvalda ställen:

  • Mätplats "Optimal"
    Den trådlösa datorn placerades 3,5 m från routern i ett öppet rum.
  • Mätplats "Inomhus"
    Den trådlösa datorn placerades 11,5 m från routern. Mellan de två komponenterna fanns en gipsvägg med en nästan heltäckande whiteboard-tavla på.
  • Mätplats "Långdistans"
    Den trådlösa datorn placerades 43 m från routern och 3 m högre upp. Komponen­terna skiljdes dessutom åt av en gipsvägg med en nästan heltäckande white­board-tavla på samt två stora fönsterpartier med dubbelglas.

Det fanns inga andra trådlösa nätverk i närheten när mätningen gjordes. Routern låstes dock till 20 MHz-breda kanaler på 2,4 GHz-bandet för att simulera inverkan av ett närliggande nätverk.

Trådlös prestanda med Netgear WNDR3700

Mätningarna visar tydligt att 5 GHz-bandet är synnerligen förmånligt att använda, framförallt på korta avstånd. I testet mättes även prestandan på sex andra dual band-routrar. De fick liknande resultat för förhållandet mellan prestandan på 2,4 GHz- och 5 GHz-bandet.

Wireless AC (802.11ac)

2012 lanserades de första nätverksprodukterna som byggde på Wireless AC-standarden. Wireless AC-standarden kallas ofta "nästa generations trådlösa nätverksstandard", men faktum är att den snarare kompletterar den vanliga Wireless N-standarden. Dessa två standarder ger nämligen tillsammans det bästa ur två världar.

Wireless AC-standarden finns i dagsläget i tre olika versioner. Den kan nämligen precis som Wireless N-standarden använda antingen en, två eller tre samtidiga dataströmmar i överföringen. Skillnaden är att medan en Wireless N-dataström ligger på 150 Mb/s ligger en Wireless AC-dataström på 433 Mb/s. Inledningsvis finns därmed följande hastigheter:

  • Upp till 433 Mb/s
  • Upp till 867 Mb/s
  • Upp till 1300 Mb/s

För att få dessa (teoretiska) hastigheter krävs stöd för Wireless AC i både routern och datorn. De bör helst också följa samma hastighet. Om en dator har ett 867 Mb/s-­nätverkskort blir den teoretiska hastigheten heller inte högre än så även om routern klarar upp till 1300 Mb/s.

Dagens Wireless AC-routrar klarar som mest upp till 1300 Mb/s.

Wireless B- och Wireless G-produkter använder endast 2,4 GHz-bandet. Wireless N-produkter kan använda både 2,4 GHz- och 5 GHz-bandet. Wireless AC-produkter kan däremot endast använda 5 GHz-bandet. På grund av detta kommer alla Wireless AC-routrar inom en överblickbar framtid att använda både Wireless N och Wireless AC-standarden. Utan Wireless N-standarden hade Wireless AC-routrarna förlorat bakåt­kompatibiliteten med alla renodlade 2,4 GHz-nätverksprodukter, det vill säga merparten av dagens nätverksprodukter. Som det visades i Nätverk 6.6 har också 2,4 GHz-bandet bättre räckvidd. Tack vare kombinationen av Wireless AC och Wireless N kan dagens Wireless AC-routrar ge extremt hög trådlös prestanda, riktigt bra räckvidd och dessutom upprätthålla kompatibiliteten med alla befintliga trådlösa nätverks­produkter.

Dagens Wireless AC-routrar har god bakåtkompatibilitet.

Wireless AC-routrarna benämns ibland exempelvis "AC1750". Det namnet syftar på att routern klarar upp till 1300 Mb/s på 5 GHz-bandet och upp till 450 Mb/s på 2,4 GHz-bandet (1300 + 450 Mb/s).

Mätningen i Nätverk 6.6 omfattade fler routrar än den som visades där, bland annat D-links Wireless AC-router DIR-865L. Det är en router med stöd för upp till 1300 Mb/s med Wireless AC och upp till 450 Mb/s med Wireless N. Så här presterade den i vårt trådlösa test:

Trådlös prestanda med D-link DIR-865L

Rundstrålande och riktade antenner

För att kunna nå sin höga hastighet och långa räckvidd tar Wireless N- och Wireless AC-standarden hjälp av MIMO-teknik (Multiple Input, Multiple Output). MIMO använder ­samverkande antenner för att lyckas hålla hög hastighet, även över längre sträckor. Om routerns standardantenner inte räcker till går det ibland att byta ut dem mot kraftfullare motsvarigheter.

Antenner för trådlösa nätverk finns i många olika utföranden och delas främst in i två huvudgrupper: de rundstrålande och de riktade. Skillnaden mellan dem är hur pass bred spridningsvinkel (öppningsvinkel) de har. Specifikationen syftar oftast på den ­horisontella spridningsvinkeln, vilken beskriver vågornas utbredning över markplan.

En rundstrålande antenn kan ta emot och skicka signaler i alla riktningar och har därför en horisontell spridningsvinkel på 360°. Normalt är både nätverkskort och trådlösa enheter vid leverans utrustade med rundstrålande antenner. En riktantenn har en begränsad öppningsvinkel för att nå längre åt just det håll den är riktad. Den vertikala spridningsvinkeln kan också skilja mellan olika antenner och de kan på så sätt vara olika bra för byggnader i flera plan.

Exempel på en rundstrålande antenn med horisontell spridning på 360° och vertikal spridning på 35°
Exempel på en riktad antenn med horisontell spridning på 35° och vertikal spridning på 45°

Antenner har olika hög antennvinst, vilken mäts i dBi (decibel isotropic). Det kan förenklat beskrivas som hur pass hög passiv förstärkning en antenn har i jämförelse med en rundstrålande referensantenn.

Med fler än en trådlöst ansluten klient är en rundstrålande antenn på routern speciellt viktig så att signalen sprids åt alla håll, såvida inte klienterna ligger i samma riktning från routern. Till permanent positionerade klienter är en riktad antenn det bästa alternativet, då den kan riktas in och ge bättre mottagning. Används en bärbar dator i hemmet är en rundstrålande antenn det bästa valet för att kunna tillgodose datorn med godtagbar signalstyrka oavsett var den är placerad.

För att datorer i en annan byggnad (en bit utanför routerns normala räckvidd) ska få bra mottagning av det trådlösa nätverket kan två riktade antenner användas (vända mot varandra). Använd gärna antenner med hög antennvinst om det finns hinder på vägen.

OBS! Vanliga antenner för trådlösa nätverk bör inte sättas på routrar med stöd för 5 GHz. Dessa routrar använder speciella antenner som är avsedda för båda frekvensbanden.

Ett alternativt sätt att förlänga räckvidden är att använda så kallade repeatrar. Läs mer om dessa här.

Relaterade produkter

Antennanslutningar

För att byta ut sin gamla antenn räcker det oftast med att skruva av den befintliga och skruva fast den nya. Trådlösa routrar och nätverkskort har generellt en anslutning som kallas Reverse Polarity SMA (förkortas RP-SMA eller rSMA). Många av de stora tillverkarna såsom D-link, Netgear, Level1 och Belkin använder i första hand denna kontakt. Andra mindre vanliga anslutningskontakter är Reverse Polarity TNC och N-kontakten. Alla tre nämnda kontakter är koaxiala och skillnaden ligger främst i deras fysiska storlek.

Förlängningskabel med kontakttypen Reverse Polarity SMA

Exempel på antennvinster

Det finns många parametrar som är avgörande för hur bra mottagning en dator får och hur snabb dess anslutning blir. Det bestäms bland annat av:

  • Hur långt avståndet är.
  • Huruvida signalen kan gå rakt fram eller om den måste studsa.
  • Hur många väggar signalen måste gå igenom.
  • Hur mycket störningar det finns i luften.
  • Hur många andra trådlösa nätverk och trådlösa nätverksenheter som finns i närheten.
PCI-kort 1000 Mbps
D-link DIR-655
D-link DWA-556

I följande exempel upplever en radhusägare problem med sitt trådlösa nätverk. De ­involverade komponenterna är en 1000 Mb/s-kabelansluten dator, en dator med nätverks­kortet DWA-556 (Wireless N 2,4 GHz) samt routern DIR-655. På grund av dåliga förut­sättningar (väggar och störande signaler) var den ursprungliga hastigheten mycket låg:

Ursprungshastigheterna

Ägaren vill att det ska gå snabbare att dela filer mellan de två datorerna och väljer därför att byta ut de tre antennerna på datorn till tre stycken rundstrålande 5 dBi-antenner.

Hastighet efter byte till kraftfullare antenner på datorn

För att få ännu bättre hastighet byter han därefter ut antennerna på routern till tre stycken 7 dBi-antenner.

Hastighet efter byte till kraftfullare antenner på routern



Han nöjer sig dock inte där utan byter ut en av de rundstrålande antennerna mot en 6 dBi-riktantenn. Detta gör han på både routern och datorns nätverkskort. På detta sätt har han mer än fördubblat hastigheten. Han kommer visserligen inte upp i de ­högsta hastigheterna som går att få med Wireless N-standardaren, men det är bra mycket bättre än utgångs­punkten under rådande omständigheter.

Hastighet efter byte till riktantenner

Många användare väljer att bara byta antenner på routern, vilket är en bra början. Som mätningarna visar är det dock också viktigt att byta antennerna på de anslutna datorerna om det ska gå att få riktigt stora prestandavinster. Merparten av trafiken är säkerligen trafik som går från routern till datorn, men datorn måste också kunna skicka bekräftelser och instruktioner till routern.

Senast ändrad: 2014-05-07

Meddelande från Kjell & Company

Din webbläsare är gammal, och vi kan inte lova att innehåll visas korrekt, eller full funktionalitet. Vår rekommendation är att du uppdaterar din webbläsare nu!

Meddelande från Kjell & Company

Javascript är ej aktiverat i din webbläsare! För full funktionalitet på siten rekommenderar vi att du slår på Javascript.

Meddelande från Kjell & Company

Cookies är avslaget i din webbläsare. För att kunna använda internetbutiken måste din browser stödja cookies (mer information).