WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou

Jak se nazývá technika, která umožňuje vysílat i přijímat signál ve stejném okamžiku pomocí jedné antény? Například jako u wifi.


Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #1 kdy: 25. 08. 2021, 15:40:51 »
Transceiver

Kamui

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #2 kdy: 25. 08. 2021, 15:42:48 »
WiFi je half duplex, buď vysílá nebo přijímá. Že zdánlivě data tečou oběma směry současně je dáno velkou rychlostí přepínání těchto stavů.

XX125

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #3 kdy: 25. 08. 2021, 15:47:33 »
Pomocí jedné antény nemůžeš ve stejném okamžiku vysílat a přijímat.

PanVP

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #4 kdy: 25. 08. 2021, 16:05:29 »
Pomocí jedné antény nemůžeš ve stejném okamžiku vysílat a přijímat.

A proč bys nemohl ;D
Jde JEN o to, aby ti vstup neshořel, což pro malé výkony není až takový problém.

Výstupní napětí (vysílané) otočíš a přivedeš na vstup přijímacího komparačního zesilovače,zbytek odfiltruješ softwarově, protože stejně používáš SDR.

A vojáci přesně tohle vyvíjí pro výkony stovek watů:
https://www.trellisware.com/trellisware-is-developing-a-single-frequency-simultaneous-transmit-and-receive-sf-star-system-in-the-military-full-duplex-radio/

Dokonce, ti lumpíci, používají stejnou JEDNU anténu...a příjem je opět řešený pouhým AD převodníkem a SDR.
Jak ale zajistí, aby těch 100W výkonu vysílače nespálilo vstup přijímače mi je záhadou.

EDIT: Moderní bojiště je digitalizované, pajďuláci na taktickém display na ruce se ti nemůžou přestat hýbat/aktualizovat když do vysílačky řveš "Backup, need backup, Taliban is rubbing my ass with big black dildo!!"
« Poslední změna: 25. 08. 2021, 16:08:16 od PanVP »


Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #5 kdy: 25. 08. 2021, 16:35:59 »
Za chvílu sa toho dočkáme aj na wifi, pretože aj wifi je SDR.

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #6 kdy: 25. 08. 2021, 17:02:34 »
Tak pokud by WIFI přepínala mezi příjmem a vysílání, jak zjistí klient kdy je ten vhodný okamžik k vysílání?

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #7 kdy: 25. 08. 2021, 17:07:04 »
Tak pokud by WIFI přepínala mezi příjmem a vysílání, jak zjistí klient kdy je ten vhodný okamžik k vysílání?

Např. pomocí RTS/CTS, ale to nebývá zapnuté. Především je ten protokol připravený na kolize a umí je řešit. Tj. když se to potluče ve stejný okamžit, zkusí se to znovu.
To je důvod, proč výkon WiFi rapidně klesá výkon při odesílání z klienta na AP (mnoho kolizí), a o to víc, oč víc je připojených klientů.

_Jenda

  • *****
  • 953
    • Zobrazit profil
    • https://jenda.hrach.eu/
    • E-mail
Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #8 kdy: 25. 08. 2021, 21:35:45 »
Pomocí jedné antény nemůžeš ve stejném okamžiku vysílat a přijímat.
Můžeš, používá se k tomu:
  • cirkulátor. Umožňuje vysílat a přijímat současně na libovolných frekvencích. Rozděluje signál tak, že z vysílače jde do antény a z antény do přijímače, ale ne přímo z vysílače do přijímače. Z technických důvodů je ovšem přeslech z vysílače do přijímače řádově -50dB, takže se hodí jen pro některé aplikace (např. CW radary na krátkou vzdálenost)
  • Duplexer/diplexer. Jde o jakýsi ostrý filtr, který jednu frekvenci propouští jedním směrem a jinou druhým. Fungují takto třeba radioamatérské převaděče (kde to je husté, protože třeba na dvoumetru se vysílá jenom o 600 kHz výš než se přijímá → přechodové pásmo kolem 0.5%) nebo BTSky minimálně starších generací (2G, Tetra, Tetrapol).
https://en.wikipedia.org/wiki/Duplexer

Nicméně ostatní mají pravdu, že toto není případ běžné wifi - ta používá časový duplex, tedy vždy chviličku vysílá a chviličku přijímá, a střídá se to tak rychle, že je to nepostřehnutelné. Nicméně dražší point to point mikrovlnná pojítka často používají skutečný duplex - většinou kombinaci frekvenčního a polarizačního (jedna strana vysílá horizontální polarizaci a přijímá vertikální a druhá naopak, čímž se opět omezí přeslech).

_Jenda

  • *****
  • 953
    • Zobrazit profil
    • https://jenda.hrach.eu/
    • E-mail
Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #9 kdy: 25. 08. 2021, 21:41:26 »
Jak ale zajistí, aby těch 100W výkonu vysílače nespálilo vstup přijímače mi je záhadou.
Cirkulátor, a tento problém je i když nevysíláš a nepřijímáš v jeden okamžik. Například účinnost běžných antén je 99% -- a výkon třeba státního radaru je 250 kW. Takže se jim vrací 2.5 kW a to musí někam bezpečně odvést. Používají se výkonové spínače, kterými se to přesměruje do odporu, a pak taková magie, která se jmenuje waveguide stub tuner, a tam si zasouváním kolíčků nastavíš takový fázový posun, aby se ti vrácený signál odečetl od vysílaného a výsledkem byla nula (nerozumím tomu jak to funguje, jenom to umím používat (připojím to k analyzéru a zasouvám kolíčky až mi analyzér ukáže dobré hodnoty)). Viz též můj seriál o radarech: https://www.abclinuxu.cz/blog/jenda/meteopress
Tak pokud by WIFI přepínala mezi příjmem a vysílání, jak zjistí klient kdy je ten vhodný okamžik k vysílání?
Tohle většinou řídí APčko (aktivně oznámí, který klient teď může vysílat a jak dlouho), někdy si to řídí klienti sami pomocí zpráv CTS/RTS https://www.tutorialspoint.com/clear-to-send-rts

PanVP


Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #11 kdy: 26. 08. 2021, 00:55:24 »
"Tak pokud by WIFI přepínala mezi příjmem a vysílání, jak zjistí klient kdy je ten vhodný okamžik k vysílání?"

U 802.11 je pro sdílení rádiového kanálu přístupovým bodem (AP) a klienty (CLI) klíčová metoda přístupu do kanálu CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, která je doplněna mnoha podpůrnými prostředky, jedním z nichž je i třeba dříve zmíněné RTS/CTS/ACK.

Ve stručnosti - každý CLI v síti naslouchá (Carrier Sense), a pokud je určitou dobu v rádiovém kanálu klid a CLI má data k odeslání na AP, tak je odvysílá. Samozřejmě může dojít ke kolizi (jiný CLI nebo AP začne přibližně ve stejném okamžiku taktéž vysílat), data na AP nedorazí (resp. přijatý frame bude nečitelný), CLI tedy od AP nedostane potvrzení (ACK) a musí data poslat znovu. Aby se minimalizovala opětovná kolize (jiný CLI nebo AP chce stále taktéž vysílat), počká se na rádiový klid v kanále trvající nějakou náhodnou dobu, jejíž horní limit je ale větší než v předchozím kroku (802.11 používá binary exponential random back-off, tj. doba požadovaného rádiového klidu exponenciálně narůstá a má jistou náhodnou aditivní složku), a poté se učiní další pokus o odvysílání. Tento mechanismus by však sám o sobě evidentně nezajistil tak dobré využití rádiového kanálu, kterého 802.11 dosahuje. Navíc, například z důvodu použití směrových antén na straně CLI, je u 802.11 velký problém s tzv. skrytými klienty (hidden clients), kdy naslouchající CLI nedetekuje jiný vysílající CLI a začne vysílat směrem k AP, což opět způsobí kolizi. Pravděpodobnost kolizí je při větším množství CLI pak v takové síti poměrně vysoká, a proto musí být přijata opatření (Coordination Functions), které vzniku kolizí předchází (Collision Avoidance), nikoliv pouze detekuje (Collision Detection).

Těchto opatření existuje celá řada. Ty v 802.11 nejstarší jsou označovány jako Distributed Coordination Function - DCF, což naznačuje, že zodpovědnost za předcházení kolizím je rozdělena mezi všechny účastníky sítě (AP a CLI). Telegraficky některé z nich:
1. Historická klasika RTS/CTS doplněné o monitoring ACK. Tohle funguje tak, že pokud má CLI hodně dlouhý frame pro odvysílání, potom místo jeho odvysílání vyšle nejprve nepoměrně kratší frame RTS (pravděpodobnost kolize třeba se skrytým klientem je tak výrazně menší) a až poté, co obdrží CTS od AP, odešle data (ostatní CLI mlčí, kanál je vyhrazen pro oslovený CLI). RTS/CTS není z důvodu značné režie vhodné používat pro krátké datové rámce - to, kdy pomocí RTS/CTS datové rámce "obalit", se nastavuje parametrem RTS/CTS threshold.
2. Předchozí metodu lze ještě povýšit mechanismem sledování sekvence rámců. Například po odvysílání datového rámce z AP se dá předpokládat ACK od CLI. Ostatní naslouchající CLI se tedy nebudou po odvysílání datového rámce od AP hned tlačit do kanálu, ale nechají CLI prostor pro ACK.
3. 802.11 definuje několik velikostí časových prodlev mezi rámci (inter-frame space - IFS). Tím se dá prioritizovat spojení AP s některým CLI (mezera mezi rámci se udržuje tak krátká, že ostatní CLI nedetekují dostatečně dlouhý rádiový klid, aby se mohly pokusit vysílat). To je vhodné třeba pro přenos většího objemu dat na vytíženém spoji AP-CLI.
Když výše uvedené nestačí, umožňuje 802.11, aby AP poněkud více řídil přístup CLI do kanálu - u 802.11 známé jako Point Coordination Function- PCF. Myšlenka PCF spočívá v tom, že AP provádí cyklické dotazování CLI (nebo jim rovnou posílá data), přičemž AP přistupuje do kanálu tak rychle (malý IFS), že CLI nemohou detekovat dostatečně dlouhý rádiový klid v kanále, a tedy nemají šanci svévolně začít vysílat. Samozřejmě čas od času AP nechá IFS delší, aby na řadu přišly i CLI, jež PCF nepodporují.
No a s 802.11e přišel další posun vpřed v podobě Hybrid Coordination Function (HCF), která nejen že vylepšuje vlastnosti původní DCF i PCF, ale navíc i přidává některé nové funkce, jako například vyhrazení časových oken pro přenos některých služeb, jejich prioritizaci aj.

Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« Odpověď #12 kdy: 26. 08. 2021, 08:43:46 »
Pomocí jedné antény nemůžeš ve stejném okamžiku vysílat a přijímat.

na ruznych frekvencich ano