Сети WiFi. Стандарты и технологии.
Наиболее быстро развивающимся сегментом телекоммуникаций сегодня является Беспроводная Локальная Сеть (WiFi). В последние годы виден все больший рост спроса на мобильные устройства, построенные на основе беспроводных технологий.
Стоит отметить, что WiFi продукты передают и получают информацию с помощью радиоволн. Несколько одновременных вещаний могут происходить без обоюдного вмешательства благодаря тому, что радиоволны передаются по разным радиочастотам, известным также как каналы. Для осуществления передачи информации WiFi устройства должны «наложить» данные на радиоволну, также известную как несущая волна. Этот процесс называется модуляцией. Существуют различные типы модуляции, которые мы рассмотрим далее. Каждый тип модуляции имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения эффективности и требований к питанию. Вместе, рабочий диапазон и тип модуляции, определяют физический уровень данных (PHY) для стандартов передачи данных. Продукты совместимы по PHY в том случае, когда они используют один диапазон и один тип модуляции.
Первый стандарт беспроводных сетей 802.11 был одобрен Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) в 1997 году и поддерживал скорость передачи данных до 2-х Мбит\с. Используемые технологические схемы модуляции стандарта: псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum) и широкополосная модуляция с прямым расширением спектра (DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum).
Далее, в 1999 году, IEEE одобрила еще два стандарта беспроводных сетей WiFi: 802.11a и 802.11b. Стандарт 802.11a работает в частотном диапазоне 5ГГц со скоростью передачи данных до 54Мбит\с. Данный стандарт построен на основе технологии цифровой модуляции ортогонального мультплексирования с разделением частот (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Стандарт 802.11b использует диапазон частот 2.4 ГГц и достигает скоростей передачи данных до 11Мбит\с. В отличие от стандарта 802.11a, схема стандарта 802.11b построена по принципу DSSS.
Поскольку реализовать схему DSSS легче, нежели чем OFDM, то и продукты, использующие стандарт 802.11b, начали появляться на рынке раньше (с 1999 года). С тех пор продукты, работающие по беспроводному протоколу радиодоступа и использующие стандарт 802.11b, широко использовались в корпорациях, офисах, дома, в загородных коттеджах, в общественных местах (хот-споты) и т.д. На всех продуктах, прошедших сертификацию альянса совместимости беспроводного оборудования Ethernet (WECA — Wireless Ethernet Compatibility Alliance), имеется соответствующая отметка с официально зарегистрированным логотипом WiFi. Альянс WECA (или Wi-Fi Alliance) включает в себя всех основных производителей беспроводных устройств на основе технологии WiFi. Альянс занимается тем, что сертифицирует, маркирует, а также тестирует на совместимость оборудование, применяющее технологии WiFi.
В начале 2001 года Федеральная Комиссия по Коммуникациям Соединенных Штатов (FCC — Federal Communications Commission) ратифицировала новые правила, благодаря которым разрешается дополнительная модуляция в диапазоне 2.4 ГГц. Это позволило IEEE расширить стандарт 802.11b, что привело к поддержке более высоких скоростей для передачи данных. Таким образом, появился стандарт 802.11g, который работает со скоростью передачи данных до 54Мбит\с и разрабатывался с использованием технологии ODFM.
Частоты Wi-Fi
Обеспечить беспроводную связь с Интернет теперь доступно всем. Достаточно подключить у себя в доме, на даче или в офисе систему wifi и можно принимать сигнал не заботясь о бесконечных проводах, телефонных подключениях, модемах и картах связи. Роутер wifi является маршрутизатором, принимающим решение по пересылке пакетных данных для различных модульных сегментов сети. Проще говоря, если у вас в доме находятся один или несколько ноутбуков и все они нуждаются в подключении к сети Интернет, то эту проблему решает маршрутизатор беспроводной связи. Система wifi самостоятельно находит ваши ноутбуки и устанавливает соединение с Интернет. Стандартная схема беспроводного маршрутизатора предусматривает не менее одного соединения. Раздача интернета происходит на различных частотах. Для Российской Федерации предусмотрены и выделены частоты в диапазоне от 5150—5350 МГц до 5650—6425 МГц. Данные частоты являются основными, для работы в указанных диапазонах не требуется специального разрешения. Фиксированный беспроводной доступ 5150—5350 МГц и 5650—6425 МГц обеспечивает высокую скорость передаваемых данных в сети Интернет. Для поиска свободного канала связи необходимо скоординировать подключение сети с администрациями других сетей. Каждая сеть должна использовать канал-частоту, отделенную от другого канала полосой 25 МГц.
Просто и доступно о стандартах Wi-Fi: a, b, g, n, ac. Секретная настройка, которая увеличит скорость Интернета.
Разбираемся вместе, что означают a/b/g/n, которые можно встретить при настройке Wi-Fi-роутера, и почему на эти характеристики следует обращать внимание при покупке устройства.
Бонус в конце статьи: режим на роутере, который увеличит скорость Интернета.
Самый первый стандарт не имел никакого буквенного обозначения. Он появился в 1996 году и использовался до 1999 года. Данные по воздуху при применении этого протокола скачивались со скоростью 1 Мбит/с. По современным меркам это чрезвычайно мало. Но тогда никто особо и не пользовался Интернетом. В те годы ещё даже WAP не был развит, а интернет-странички весили не более 20 Кб.
Стандарт использовался в строго специфических целях — для отладки оборудования и удаленной настройки компьютера.
Почему столько стандартов?
У каждой последующей технологии Wi-Fi собственные минусы и плюсы. Разработчики постоянно улучшают первоначальные параметры, пытаясь ускорить быстродействие и стабильность линии.
Разработкой стандартов официально занимаются в Институте электроники и электротехники (IEEE). Специалисты помогают компаниям выпускать совместимые устройства.
Основные разновидности Wi-Fi
802.11а
Относится к первым сертифицированным вариантам, разработанным в 1999 г. Отличием его от первоначального варианта стала возможность использовать частоту 5 ГГц, что позволило возрасти мощности потока до 54 Мбит/с.
- скоростью передачи — не выше 11 Мбит/с;
- радиусом действия — в 50 м;
- частотой — 2,4 ГГц;
- невысокой стоимостью по сравнению с другой аппаратурой.
802.11b
Начал применяться в 2001 г. При создании упор делался на показатели тактовой частоты и уровень пропускной способности. Вернулись к использованию частоты в 2,4 ГГц, потому что преимуществ у нее оказалось больше из-за пропускной способности. Разработчикам удалось добиться скорости потока данных в пределах 5,5 — 11 Мбит/с
- скоростью при передаче данных — до 54 Мбит/с;
- радиусом действия — до 30 м;
- частотой — в 5,8 ГГц.
802.11g
Популярность версии связана с совместимостью со стандартом 802.11b и показателями скорости передачи информации. Впервые появилась в 2002 г., сейчас встречается реже. К его преимуществам относят:
- невысокое энергопотребление;
- неплохую дальность действия — до 50 м;
- высокую пробивающую способность.
Устройство функционирует на частоте 2,4 ГГц, со скоростью в 54 Мбит/с.
802.11n
Является усовершенствованным типом 802.11b. Технические возможности устройств достигли уровня, который позволял перерабатывать более тяжелый контент, и обновление было очень кстати. Волны способны проходить через бетонные преграды. Позволяет нескольким аппаратам в доме работать одновременно стабильно и без сбоев.
Одновременно может поддерживать обе частоты, была внедрена разработка MIMO, что обеспечивает скорость передачи до 150 Мбит/с.
Главные характеристики 802.11n:
- стабильной скоростью передачи пакета информации — в 200 Мбит/с;
- радиусом действия — до 0,1 км;
- частотой в 5 или 2,4 ГГц.
802.11ac
Относится к новейшим стандартам, позволяющим получить новое качество интернета. Преимущества:
- Высокой скоростью — при работе используются широкие каналы и высокая частота, в теории показатель может достигать 1,3 Гбит/с., а на практике — около 600 Мбит/с. Стандарт перекачивает большие объемы информации.
- Увеличенным количеством частот — работает под параметром в 5 ГГЦ. При использовании адаптера с широким диапазоном происходит охват полосы частот до 380 МГц.
- Большой зоной покрытия.
Чем различаются стандарты 802.11 b/g/a/n/ac/ax
Когда вы просматривали характеристики своего роутера или выбирали новый, то наверняка видели цифры и буквы, указанные в заголовке. Давайте разберемся, что они означают. 802.11 b/g/a/n/ac/ax — это рабочие режимы беспроводной сети в наборе стандартов Wi-Fi 802.11. Различия между ними заключаются главным образом в скорости передачи данных, а также в рабочей частоте:
- Стандарт 802.11a (Wi-Fi 1) обеспечивает скорость соединения до 54 Мбит/c (не путать с пропускной способностью канала) на частоте 5 ГГц. Это самый ранний по времени появления режим работы Wi-Fi 802.11.
- Стандарт 802.11b обеспечивает поддержку скорости 11 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц, на которую одно время стали массово переводить все роутеры.
- Стандарт 802.11g поддерживает скорость соединения 54 Мбит/c на частоте 2,4 ГГц. Он совместим с 802.11b, но, как и предыдущий, уже давно устарел.
- Стандарт 802.11n (или Wi-Fi 4) обеспечивает скорость соединения уже 150 Мбит/c на частоте 2,4 ГГц и 600 Мбит/c на 5 ГГц. В этом режиме работают многие современные устройства с Wi-Fi, поскольку скорости здесь уже вполне рабочие по нынешним меркам. Так что поддержка 11n среди производителей прекратится еще нескоро.
- Стандарт 802.11ac (он же Wi-Fi 5) — один из двух самых современных стандартов беспроводного интернета. Скорость передачи данных по нему может достигать 6,5 Гбит/с и даже чуть больше, если устройство имеет 8 антенн. Если вы любите онлайн-игры или стримите видео, приобретайте роутер с поддержкой этого режима.
- Стандарт 802.11ax (Wi-Fi 6) — самый передовой режим работы беспроводных устройств. Стандарт 11ax был утвержден всего пару лет назад, 1 февраля 2021 года. Устройства с поддержкой Wi-Fi 6 могут работать со скоростью соединения уже до 11 Гбит/с и в частотном диапазоне от 1 до 7 ГГц.
О выборе режима работы
В предыдущей статье мы уже рассказывали про особенности частот 2,4 и 5 ГГц. Если вы планируете устроить домашнюю сеть на частоте 2,4 ГГц, то можете выбирать между режимами b/g/n/ac. Для максимальной совместимости в современных роутерах предусмотрен режим mixed (смешанный), который позволяет подключаться к сети устройствам, работающим на стандартах предыдущего поколения, то есть b/g/n.
При работе сети на частоте 5 ГГц также можно использовать смешанный режим. В этом режиме к сети смогут подключаться устройства, работающие по стандартам a/n/ac. Если же вам посчастливилось стать обладателем роутера новейшей модели, поддерживающей 802.11ax, смело выбирайте режим максимальной совместимости. Это позволит подключить всю технику, гаджеты и другие устройства к сети Wi-Fi, обеспечив максимально возможную скорость.