Langattoman reitittimen tehohäviöt

Ehkä se vaikuttaa asiaan, jos sen tukiaseman käyttäjät lataavat eri asioita sieltä? Radiokanavat lähettävät vain yhtä lähetystä taajuudellaan.

Oleta että vastaanottajat ovat kahden metrin päässä lähettimestä, joka säteilee samalla teholla joka suuntaan. Kuinka suuri on kahden metrin säteisen pallon pinta-ala?

Jos nyt yksi vastaanottoantenni sieppaisi kaiken energian 5 x 5 cm kokoisesta osasta tuota pallon 50 neliömetrin pintaa niin kuinka suuren osan lähetystehosta veisi yksi vastaanottaja?

Tuolla tavalla ajatellen kahden metrin säteelle mahtuisi 20000 vastaanottajaa eli yhden vaikutus kokonaissäteilytehoon ei ole kovin suuri.

Langattoman tukiaseman latausnopeuden hidastuminen johtuu siitä, että tukiasemasta tulee parhaan signaali-kohinasuhteen vallitessakin ulos enintään tietty protokollasta riippuva maksimimäärä bittejä sekunnissa. Mitä useampi vastaanottaja tukiasemalla on asiakkaina sitä vähemmän kaistanleveyttä riittää per vastaanottaja.

Nettiyhteydet ovat yleensä kaksisuuntaisia. Jos samaa signaalikanavaa käyttää useampi käyttäjä, niin tuo tapahtuu aikajakoperiaatteella eli jokainen käyttäjä saa osuutensa käytettävissä olevasta kokonaisajasta. Jos käyttäjiä on yksi, niin nopeus on satakertainen verrattuna tilanteeseen, jossa käyttäjiä on sata.

Hieman mutuillen, IP/TCP mukaan vastaanottaja lähettää lukukuittaukset jokaisesta paketista, ellei sitten "streamata" videokuvaa jolloin lukukuittauksia ei lähetetä

Ero on siinä, että radio lähettää yhtä samaa ohjelmaa samaan aikaan jokaiselle kuulijalle ilman tunnistetietoja ja mitään paluuliikennettä ei ole lähetysasemaan päin. Liikenne on siis yksisuuntainen.

Reititin lähettää ja ottaa vastaan monesta eri lähteestä samaan aikaan ja välittää sen eteenpäin.
Jos reititintä käyttää vain yksi tietokone saa se kaiten netto tehon hyödykseen.
Mutta jos koneita on monta niin reitittimen pitää jakaa liikenne kaikille koneille erikseen.
Kaikilla koneilla kun on eri osoite ja tunniste, joten samaa tietoa ei voi jakaa samanaikaisesti kaikille.
Käytännössä vielä lisäksi eri käyttäjät käy eri sivustoilla, tai latailee eri lähteistä samaan aikaan, joten yhteislähetys on siitäkin syystä mahdoton.
Huomattava osa tehosta mene myös palvelupyyntöihin servereille ja tarkistusbitteihin, joten mitä useampi söhlää samaan aikaan sitä sekavampi soppa.

Reititin on vain jakopurkki, joka jakaa yhteyden useille koneille ja pelkästään sen olemassaolokin hidastaa vähän liikennettä.

Se johtuu siitä, että kun kuuntelet radiota, yhdellä kanavalla kaikki kuuntelijat kuuntelee juuri samaa lähetystä. Eli yksi lähettää, kaikki vastaanottimet kuuntelee.

Internet toimii eri periaatteella, koska internetissä jokainen voi itse päättää, mitä haluaa palvelinkoneelta katsoa. Internet on vähän kuin puhelin, eli tieto liikkuu vain lähettäjän ja yhden ainoan vastaanottajan välillä kerrallaan. ( No teoriassa on toki mahdollista lähettää myös ns. multicast tai anycast paketteja jotka menee useammalle, mutta suurin osa liikenteesä ei ole tällaista, vaan yleensä paketti kulkee vain yhdeltä lähettäjältä yhdelle vastaanottajalle ). Esim jos alat katosa youtubesta videota, tietokoneesi ottaa palvelin koneelle yhteyttä ja kertoo sinne sinun tietokoneen IP osoitteen. Tämän jälkeen palvelinkone alkaa lähettää haluamaasi videota juuri sinun IP osoitteeseen, ja se ei mene samanaikaisesti välttämättä kenellekkään muulle.

Tästä syystä, langaton reititin joutuu lähettämään ja vastaanottamaan tietoa jokaiselle tietokoneelle erikseen. Vastaanottava tietokone näkee kylä kaikki paketit mitä verkossa menee, mutta se ottaa vastaan vain ne, jotka MAC osoitteen perusteella kuuluvat sille itselleen.

Eli reititin palvelee jokaista tietokonetta yksitellen, samalla tavalla kuin vaikka kaupan kassa palvelee jokaista asiakasta yksitellen, siksi, että tieto mitä internetissä liikkuu ei ole joka tietokoneelle sama.

Vain rajallinen määrä taajuuskaistaa on varattu esim. langatonta WLAN verkkoa varten. Ja sekin taajuskaista on vielä jaettu pienempiin kanaviin, niin, että samalla alueella voi olla useita WLAN verkkoja.

Yhden WLAN verkon sisällä tiedonsiirto on jaettu vielä aikajako periaatteella, eli jokainen verkossa oleva jakaa saman rajallisen lähetysajan yhdellä radio kanavalla. Eli jokainen verkossa saa vuorollaan lähettää.

Se voi toimia esim niin, että ensin se, joka haluaa lähettää, kuuntelee ja tarkistaa, että kukaan muu ei lähetä tällä hetkellä. Jos kanava on vapaa, sitten se lähettää paketin. Jos kanava ei ole vapaa, täytyy odottaa kunnes jonkun muun lähetys loppuu. Sitten WLAN:issa on vielä tunnistusmekanismi, jolla tunnistetaan se, jos kaksi vahingossa lähettää päällekkäin. Kun se tunnistetaan, lähetys lopetetaan ja koitetaan satunnaisen ajan kuluttua uudestaan.

Tämä tarkoittaa siis, että mitä enempi verkossa on tietokoneita, sitä hitaampi se on yhdelle verkon tietokoneelle.

Kyllä se signaali onkin ilman tehohäviöitä kenen tahansa hyödynnettävissä, mutta siitä ei ole paljoa iloa, koska ongelma on se, että internetissä kaikki vastaanottajat ei ole kiinnostuneita kuulemaan samaa signaalia, toisin kuin radiossa, missä lähetys on tarkoitettu kaikille samaksi, vaan internetissä jokaiselle vastaanottajalle on oma ihan lähetys.

Hyvä analogia on vaikka ihmisten väinen keskustelu puhumalla samassa avoimessa tilassa.

Viereissäsi oleva ihminen voi puhua vaikka jollekkin kolmannelle ihmiselle, ja sinä tiedät oliko viesti tarkoitettu sinulle vai ei. Sinä voit puhua kaikille, tai voit puhua vain yhdelle, mutta kun sinä puhut, kukaan muu ei voi puhua samaan aikaan, tai muuten kukaan ei saa selvää.

Tästä syystä tarvitaan sääntö, että ei saa puhua toisten päälle, vain yksi saa puhua kerrallaan, että kaikki kuulee. Tästä seuraa, että mitä enempi porukkaa samassa paikassa, sitä vähemmän puheaikaa kullakin yksittäisellä ihmisellä on.

Langaton internet, matkapuhelin, jne. on tämä sama ongelma. Kaikki verkkoa saman tukiaseman alueella käyttävät käyttäjät joutuvat jakamaan saman rajallisen taajuusalueen. Taajuus voiaan jakaa eri käyttäjien kesken eri tavoilla, joita ovat mm;

- Taajuusjako ( jaetaan taajusalue pienempiin radiokanaviin, jokainen lähettää omalla radiokanavalla, kuten mainitsemasi radiot lähettää jokainen omalla taajuudellaan )
- Aikajako ( Kaikki lähettää koko taajuusalueella, mutta eri aikaan )
- Koodijako ( Code Division Multiplexing, jossa kaikki jakaa saman kanavan ja saman ajan, mutta lähetykset voidaan vastaanotossa erotella koodilla ) https://fi.wikipedia.org/wiki/CDMA