Wi-Fi technologie

Wi-Fi technologie

Wi-Fi je souhrnné označení pro bezdrátové sítě založené na standardech IEEE 802.11. Umožňuje přístup k síti a internetu bez fyzického kabelu, ve volných (licenčně sdílených) pásmech rádiového spektra. Moderní generace Wi-Fi přinášejí vysoké propustnosti, nízké latence a pokročilé mechanismy pro řízení kvality služeb, bezpečnost i efektivní využití éteru. V podnikové praxi je Wi-Fi klíčovou přístupovou technologií jak pro mobilní klienty, tak pro IoT.

Standardy IEEE 802.11 a značení generací

Historicky se standardy označovaly písmeny (802.11b/g/a/n/ac/ax/be). Konsorcium Wi-Fi Alliance zavedlo marketingové názvy podle generací:

• Wi-Fi 4 (802.11n): MIMO, kanály 20/40 MHz, typicky do stovek Mb/s.
• Wi-Fi 5 (802.11ac): pouze 5 GHz, 256-QAM, MU-MIMO, 80/160 MHz, gigabitové rychlosti.
• Wi-Fi 6/6E (802.11ax): OFDMA, TWT, BSS Coloring, 2,4/5 a nově 6 GHz (6E), 1024-QAM, výrazné zlepšení kapacity.
• Wi-Fi 7 (802.11be): MLO (Multi-Link Operation), 4096-QAM, 320 MHz kanály, Multi-RU, Enhanced Puncturing, ultra-nízká latence a multi-gigabitová propustnost.

Rádiová pásma a regulační rámec

Wi-Fi primárně využívá tři nelicencovaná pásma:

• 2,4 GHz (2400–2483,5 MHz): lepší dosah, horší kapacita a vyšší rušení (Bluetooth, mikrovlnné trouby), omezený počet nepřekrývajících se kanálů.
• 5 GHz: více kanálů, vyšší kapacita, DFS kanály sdílené s radarovými systémy vyžadují detekci a případné vyklizení.
• 6 GHz (5,925–7,125 GHz): „čisté“ spektrum pro Wi-Fi 6E/7 s mnoha 80/160/320 MHz kanály; přístupové režimy LPI, SP a VLP podle regionálních předpisů.

V Evropě platí pravidla ETSI (EN 301 893 aj.), která definují povolené výkony (EIRP), kanály a podmínky DFS/TPC. Správná konfigurace výkonu a kanálů je zásadní pro legální i optimální provoz.

Fyzická vrstva: modulace, šířky kanálů a antény

• OFDM/OFDMA: OFDM využívá množství subnosičů pro robustní přenos. OFDMA (od 802.11ax) umožňuje dělit kanál na Resource Units (RU) a obsluhovat více klientů najednou.
• Šířka kanálu: 20/40/80/160 MHz (Wi-Fi 5/6) a 320 MHz (Wi-Fi 7). Širší kanál = vyšší datová rychlost, ale horší koexistence a větší nároky na čisté spektrum.
• Modulace: z 64-QAM (11n) přes 256-QAM (11ac), 1024-QAM (11ax) až po 4096-QAM (11be); vyšší řád vyžaduje vyšší SNR.
• MIMO/MU-MIMO/Beamforming: více antén zvyšuje kapacitu (streamy) a směrováním energie (beamforming) zlepšuje SNR. MU-MIMO umožňuje paralelní obsluhu více klientů.
• Antény: všesměrové (omni) pro pokrytí, směrové (panel/parabola) pro PtP/PtMP; parametry: zisk (dBi), vyzařovací diagram, polarizace.

Linková a přístupová vrstva: MAC a efektivita

• CSMA/CA: kolizím se předchází čekáním na volné médium, RTS/CTS zmírňuje „hidden node“ problémy.
• EDCA a QoS: čtyři přístupové kategorie (Voice, Video, Best Effort, Background) s různými parametry čekání; zásadní pro hlas/video.
• OFDMA plánování: AP přiděluje RU v uplinku i downlinku a snižuje režii, zejména v prostředí s mnoha malými rámci (IoT).
• BSS Coloring: barevné značky BSS umožňují lepší koexistenci překrývajících se buněk na stejném kanálu.
• Multi-Link Operation (MLO): současné využití více pásem/kanálů (typicky 5 GHz+6 GHz) pro agregaci šířky pásma a snížení latence.

Bezpečnost Wi-Fi: od WEP k WPA3

• WEP: zastaralé a prolomitelné – nepoužívat.
• WPA2-PSK/Enterprise: AES-CCMP; Enterprise s 802.1X/EAP pro centralizovanou autentizaci (RADIUS).
• WPA3-SAE: odolnější vůči offline útokům, povinný Protected Management Frames (PMF).
• OWE: šifrovaný otevřený režim (Enhanced Open) bez sdíleného hesla, vhodný pro veřejné sítě.
• Best practices: segmentace VLAN, izolace klientů, deaktivace slabých šifer, pravidelná rotace klíčů, kontrola rogue AP (WIDS/WIPS).

Podnikové funkce: roaming, řízení a segmentace

• 802.11r/k/v: zrychlený roaming (fast BSS transition), měření sousedních BSS a asistovaný přechod klientů.
• Centralizovaný controller/Cloud: jednotná politika, RF management (Auto-RF), band steering, load balancing, client steering.
• Captive portal a NAC: registrace hostů, posture check, dynamické VLAN (RADIUS attributes), per-user ACL.
• WMM & QoS: mapování DSCP na Wi-Fi kategorie, rate limiting a airtime fairness.

Plánování a návrh Wi-Fi sítě

1. Požadavky: profil uživatelů a zařízení, typ provozu (hlas/video/IoT), cílová propustnost na uživatele, SLA pro latenci a ztrátovost.
2. Průzkum prostředí (site survey): aktivní/pasivní měření RSSI, SNR, šumu, detekce rušení (spektrální analýza), validace kanálového plánu.
3. Hustota AP: návrh podle kapacity (počet současných klientů a airtime), nikoli jen podle dosahu signálu.
4. Kanálová strategie: pevné ne-překrývající kanály, omezení 2,4 GHz, preferovat 5/6 GHz; zvážit DFS s ohledem na radary.
5. Nastavení výkonu: nižší Tx na AP pro menší překryv a lepší roaming; sladit s výkonem klientů.
6. Fyzická instalace: montáž pod strop, mimo kovové překážky, správná orientace antén, minimalizace kabelových ztrát; PoE napájení (802.3af/at/bt).

Optimalizace a provoz

• Airtime fairness: omezení „pomalých“ klientů, aby neblokovali médium.
• Band steering: preferovat 5/6 GHz pro schopné klienty.
• Client load balancing: rozprostření klientů mezi více AP na základě SNR a zatížení.
• Dynamic Channel Assignment: automatické přidělování kanálů s ohledem na rušení a sousední BSS.
• TWT (Target Wake Time): plánované probouzení klientů (Wi-Fi 6/7) pro úsporu energie, klíčové pro IoT a bateriová zařízení.

Diagnostika a měření

• Per-packet analýza: snímání rámců (monitor mode) a analýza v nástrojích jako Wireshark; sledování retransmisí, RTS/CTS, management rámců.
• Spektrální analýza: odhalení nativního RF rušení (nezávislého na Wi-Fi), např. bezdrátové kamery, DECT, mikrovlny.
• Test propustnosti: iPerf3, měření směrem k serveru v LAN; sledování latence/jitteru pro VoIP/video.
• Monitoring: SNMP/Telemetry, NetFlow/sFlow, kontrola chybovosti, využití airtime, klientských statistik a roamingových událostí.

Interference a koexistence

Interference snižuje SNR a zhoršuje modulaci i chybovost. V pásmu 2,4 GHz je běžná koexistence s Bluetooth (FHSS), bezdrátovými senzory nebo mikrovlnkami. V 5 GHz rušení často souvisí s hustotou sítí a špatným kanálovým plánem. V 6 GHz je spektrum čistší, ale vyžaduje pečlivé řízení šířky kanálu a výkonu pro zachování kapacity a roamingu.

Wi-Fi pro specifické scénáře

• Vysoce husté prostředí: stadiony, auly – menší buňky, úzké kanály (20/40 MHz), směrové antény, přísná kontrola výkonu a asociace.
• Průmysl a sklady: odolné AP, roaming s rychlou obnovou, redundantní napájení, RF mapy s uličkami a regály, čtečky a vozíky.
• Vzdělávání a kanceláře: kapacita pro BYOD, segmentace student/host; QoS pro kolaborační nástroje a hlas.
• Hotely a veřejné prostory: captive portál, fair-use limity, izolace klientů, OWE/WPA3-Enterprise.
• IoT: Wi-Fi HaLow (802.11ah) v sub-GHz pro dlouhý dosah a nízkou spotřebu; na 11ax využívat TWT a OFDMA pro efektivní obsluhu senzorů.

Mesh, mosty a backhaul

Mesh (802.11s) a proprietární řešení umožňují bezdrátové propojení AP (wireless backhaul). Pro point-to-point/point-to-multipoint spoje se využívají směrové antény a často 5 GHz nebo 60 GHz (802.11ad/ay) pro multi-gigabitové krátké trasy s nízkou latencí. Vždy je preferován drátový backhaul (optika/Ethernet) pro stabilitu a kapacitu.

Bezpečnostní politika a compliance

• Segmentace a mikrosegmentace: oddělení sítí uživatelů, hostů a IoT do samostatných VLAN/SSIDs; dynamická přidělení přes RADIUS.
• Monitoring hrozeb: detekce rogue AP, Evil Twin, de-auth útoků; PMF minimalizuje zneužití management rámců.
• Aktualizace firmware: pravidelné záplaty AP/controllerů, vypnutí zranitelných protokolů a starých šifer.
• Šifrovaný onboarding: DPP (Device Provisioning Protocol), certifikáty (EAP-TLS) a MPSK/MACsec na drátové části.

Metodika kapacitního výpočtu

1. Model zatížení: definujte aplikace (hlas, video, web, IoT) a jejich nároky na airtime.
2. Jednotková airtime: spočtěte průměrný čas rámců (PHY sazba, overhead MAC/PHY, A-MPDU/A-MSDU agregace).
3. Počet klientů na AP: dbejte na konzervativní limit podle typu provozu (např. 25–35 aktivních uživatelů/AP pro kancelář).
4. Redundance: navrhněte přesahy buněk pro bezvýpadkový roaming a údržbu.

Konfigurace SSID a řízení klientů

• Minimalizace SSID: každé SSID přidává beacon overhead; držte se 2–4 SSID na pásmo.
• Steering a sticky klienti: nastavte prahové hodnoty RSSI pro asociaci/roaming, aby se klienti nepřidržovali vzdálených AP.
• Omezení „legacy“: vypnutí 802.11b/g datových rychlostí zvyšuje efektivitu a vynutí vyšší PHY.

Napájení a síťová integrace

• PoE: 802.3af (15,4 W), 802.3at (30 W), 802.3bt (až 60–90 W) pro výkonná AP s více rádii/USB/IoT moduly.
• Backhaul: gigabit/2,5G/5G Ethernet pro Wi-Fi 6/7; LAG nebo redundantní uplinky ve velkých instalacích.
• LAN politika: per-SSIDs VLAN, ACL na L3/L4, QoS mapování DSCP↔WMM, DHCP snooping a Dynamic ARP Inspection proti MITM.

Testování, akceptace a provozní dokumentace

1. Validace pokrytí: heatmapy po instalaci, měření SNR/roamingu a průchodnosti v kritických zónách.
2. Výkonnostní testy: iPerf, simulace vícenásobných klientů, testy latence/jitteru pro hlas/video, zátěžové testy multicastu.
3. Runbook: dokumentace kanálů, výkonů, umístění AP, VLAN/ACL, kontakty na správce a postupy při incidentu/DFS události.

Trendy a budoucí vývoj

• Wi-Fi 7: MLO, 320 MHz, 4k-QAM a inteligentní schedulery snižují latenci pro AR/VR, gaming a deterministické průmyslové aplikace.
• Automatizace a AIOps: predikce rušení, samo-optimalizace RF a detekce anomálií pomocí ML.
• Bezpečnost „zero trust“: certifikátová autentizace (EAP-TLS), per-user segmentace a kontinuální ověřování stavu zařízení.
• Koexistence s 5G: integrace v podnicích (neutral host), lokální 5G sítě a koordinace rádiových zdrojů.

Doporučení pro praxi – shrnutí

• Preferujte 5/6 GHz, minimalizujte využití 2,4 GHz pro kritické služby.
• Navrhujte podle kapacity (airtime), ne pouze podle pokrytí RSSI.
• Omezte počet SSID, využijte WPA3/OWE a PMF, nasazujte 802.1X s EAP-TLS.
• Pravidelně monitorujte RF prostředí a aktualizujte firmware.
• Pro Wi-Fi 6/7 aktivujte OFDMA, TWT, BSS Coloring a zvažte MLO pro nízkou latenci.