Původním záměrem vedoucím k vytvoření specifikace bezdrátových lokálních sítí (WLAN) podle 802.11 bylo přesně to, o čem vypovídá jejich označení: vytvořit bezdrátovou alternativu k pevné lokální síti, tradičně Ethernetu. Cílem tedy bylo umožnit síťovou komunikaci mezi počítači a jejich připojení k podnikové síti. A to se beze zbytku podařilo WiFi (IEEE 802.11b), které se stalo součástí podnikové komunikační infrastruktury.
Cílem 802.11 naopak nikdy nebyla podpora komunikace mezi mobilními zařízeními jako PDA, mobilní telefony, periferie, či dokonce podpora telematických systémů v automobilech nebo domácí komunikace mezi zařízeními spotřební a zábavní elektroniky. Pro tento účel vznikly tzv. bezdrátové osobní sítě (WPAN, Wireless Personal Area Networks), jejichž hlavním představitelem je Bluetooth (jeho verze 1.1 přijatá jako norma IEEE 802.15.1).
Nicméně s pomalým nástupem Bluetooth (přes všechny marketingové proklamace a zaručené předpovědi trhu) a naopak s úspěšným nasazením WiFi v posledních dvou letech přesáhly WLAN původně zamýšlené pole působnosti a uplatňují se i na místech původně vymezených pro malé bezdrátové sítě, v domácím a průmyslovém prostředí a slouží i profesionálům na cestách, kteří se tak dnes mohou připojovat k podnikové síti a k Internetu pomocí veřejných přístupových WLAN (hot spots).
Především poptávka mobilních profesionálů po WLAN se proto zaměřila na malá přenosná zařízení. Problémem bylo, že příslušné čipy 802.11 sice lze integrovat do mobilních zařízení, horší situace ale byla s bateriemi. Nicméně za posledních několik měsíců se podařilo některé problémy s vysokou spotřebou energie u WLAN (vy)řešit.
Spotřeba energie u WLAN
Návrh specifikací pro WLAN se nikdy netrápil s úkolem minimalizovat energetickou spotřebu. Cílem vždy byla na prvním místě rychlost a na druhém místě dosah sítě. Otázky napájení mezi prioritami nejsou, protože se předpokládalo napájení WLAN zařízení převážně ze sítě, nikoli z baterie.
Většina WiFi aplikací se nachází až z 90–95 procent času v pohotovostním režimu standby, kdy aktivně nevysílají ani nepřijímají data. Minimalizace spotřeby energie v tomto režimu je proto velice důležitá pro úsporu baterií. Moderní čipové sady pro WLAN už vykazují jen padesátinu spotřeby první generace produktů pro WLAN v režimu standby. Příkladem je Texas Instruments, který vyvinul vlastní technologii pro maximalizaci úspory energie: ELP (Enhanced Low Power). Bezdrátová zařízení se mohou rychle dostat do aktivního režimu pro příjem a vysílání dat bez velké zátěže baterie a opět se vrátit do režimu standby.
Spotřeba energie při vysílání nebo příjmu dat samozřejmě hraje také svoji roli. Zajímavé je proto porovnání nové verze 802.11g se starší 802.11b, s níž je zpětně slučitelná. Vyšší rychlost u 802.11g vyžaduje vyšší vysílací výkon, z čehož by teoreticky měla vyplývat asi o 30 procent vyšší spotřeba energie oproti WiFi. Skutečnost je ale jiná, protože je potřeba vzít v úvahu celkovou spotřebu energie a dobu, po kterou musí být zařízení aktivní pro vysílání či příjem určitého objemu dat.
Úspora baterie s 802.11g
Zařízení 802.11g vysílající data rychlostí 54 Mbit/s (na fyzické vrstvě) vysílá stejný objem dat o 75 procent rychleji než WiFi s rychlostí na fyzické vrstvě 11 Mbit/s. Mobilní zařízení s WiFi tak oproti předpokladům zatěžuje baterie více, protože spotřebovává dva až třikrát tolik energie během typické komunikace než zařízení s 802.11g.
Rozdíly mezi formátováním datových jednotek u různých norem 802.11 také mají vliv na celkovou spotřebu, protože se liší velikostí záhlaví, tedy poměrem režie k „užitečným“ datům (payload). Samozřejmě čím menší režie, tím rychleji se data přenesou, a zařízení se může vrátit do pohotovostního režimu standby. Některé aplikace, např. VoIP, používají tak krátké pakety, že u nich režie při přenosu téměř dominuje. Režie ve formě zapouzdření rámce 802.11 MAC (Media Access Control), viz obrázek, v tomto případě může tvořit až 45 procent provozu WLAN. Krátké pakety nejsou doménou pouze VoIP, protože podle průzkumu IEEE je přes polovinu všech IP paketů v reálu kratších než 127 B.
Obrázek: Zapouzdření dat podle 802.11
Režie se netýká pouze záhlaví MAC, ale samozřejmě také záhlaví fyzické vrstvy (PHY), které závisí na dané normě 802.11a/b/g. Záhlaví PHY je při přenosu hlasu po 802.11b pětkrát delší než u 802.11g. Celý hlasový paket u 802.11b má délku nejméně 175 s, zatímco u 802.11g to činí 35 s. Delší čas potřebný pro přenos po WiFi nemá v tomto případě pouze vliv na energetickou spotřebu, ale ovlivňuje nepříznivě i kvalitu hlasových služeb.
802.11g „přátelské k bateriím“
Podle Texas Instruments nabízí 802.11g lepší řešení pro implementace WLAN do malých mobilních zařízení, protože dokáže citlivěji řídit svoji spotřebu energie. Podle jejich měření je efektivita spotřeby energie u 802.11g výrazně vyšší než u WiFi a lze ji kvantifikovat 60procentní úsporou energie na každý přenesený bit. Kratší čas pro vysílání/příjem dat, kdy zařízení musí být v aktivním režimu, pak výrazně zvyšuje životnost baterií. Čipy 802.11g lze proto lépe uplatnit v mobilních zařízeních, PDA a mobilních telefonech, kde je životnost baterií jednou z priorit. Otevírají se tím také další možnosti implementace WLAN do bezdrátových telefonů s podporou VoIP, bezdrátových reproduktorů, senzorů či bezpečnostních kamer.
Efektivní využití baterií je jen jednou z výhod nové 802.11g oproti tradiční WiFi. Vyšší propustnost je další devizou nové varianty WLAN. O tom jsme podrobněji hovořili v článku 802.11g: rychlejší WiFi?
ČLÁNKY DO MAILU