Эволюция стандартов WiFi 802.11
WiFi основывается на простой идее: вместо отправки сигналов по проводам отправляйте по воздуху. Его эволюция происходит по тому же маршруту, что и у телефона: сначала телефонные звонки передавались по проводам, а затем по воздуху. Сети шли по тому же пути — сначала с толстыми кабелями, затем с более короткими более быстрыми и теперь передаются по воздуху даже до спутников в космосе.
Стандарты WiFi в двух словах
- Как далеко может достигать беспроводной сигнал
- Cколько данных может послать сигнал
- Совместим ли он с другими стандартами
Подумаем о них как об автомобилях:
- Гоночный автомобиль не может далеко ездить или перевозить много, но он может двигаться очень быстро
- 18-колесный грузовик не может ехать очень быстро, но он может перевозить много вещей и пройти долгий путь
- Универсал не очень быстрый и не может перевозить столько же, сколько грузовик, но он все еще может ехать довольно далеко Конечно, сигналы WiFi не являются автомобилями, но аналогия работает довольно хорошо.
IEEE 802.11 и тело стандартов
Кто устанавливает стандарты для WiFi? — IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике). Это люди, которые решают такие вещи, как количество бит в байте, стандарты шифрования и т.д.
Из этой группы мы получаем и различные виды WiFi. Все они называются стандартом IEEE 802.11 с буквой после номеров 802.11. Обычное правило: чем выше буква, тем выше скорость сети. Почти все они функционируют на расстоянии около 30 метров.
Каждая сеть может быть разбита по нескольким параметрам:
- Скорость: сколько данных может передавать сеть. Она рассчитывается в Мбит/с (1 миллион бит в секунду)
- Частота: какая радиочастота используется в сети. 5 ГГц или 2,4 ГГц.
54 Mbps максимальная, но обычно от 6 до 24 Mbps
Не совместим с сетями b или g. Это один из самых старых стандартов, но сегодня он используется многими устройствами.
Совместим с g сетями. В реальности, g была сделана обратно совместимой с b для поддержки большего количества устройств.
На самом деле это не сетевой тип. Он включает в себя дополнительную информацию, такую как информация о точке доступа и другую информацию, указанную в правилах разных стран. Обычно он сочетается с другими сетями, такими как 802.11ad.
Самый популярный тип сети. Сочетание скорости и обратной совместимости делает его подходящим для современных сетей.
Обычно используется скорость 100 Мбит/с, хотя в идеальных условиях возможна скорость до 600 Мбит / с. Она достигается за счет одновременного использования нескольких частот и объединения скорости.
Стандарт 802.11ac обеспечивает обратную совместимость с 802.11b / g / n и скоростью до 1300 Мбит/с в полосе 5 ГГц, плюс до 450 Мбит / с на 2,4 ГГц.
IEEE 802.11ac пока является последним стандартом технологии беспроводной локальной сети (WLAN). У него значительно увеличенная производительность по сравнению с предшественником 802.11n. Стандарт 802.11n предоставил базовую беспроводную связь и скорость, необходимые предприятиям для использования WiFi в повседневной работе. Стандарт 802.11ac WLAN допускает более высокие теоретические скорости в диапазоне 5 ГГц. 802.11ac вышел на рынок в двух выпусках: Wave 1 и Wave 2.
Wave 2 стандарта 802.11ac основана на Wave 1 со следующими ключевыми дополнительными функциями:
- Более высокая скорость — до 2,3 Гбит / с (1,7 Гбит / с в диапазоне 5 ГГц)
- Поддержка нескольких пользователей с несколькими входами и несколькими выходами (MU-MIMO) для лучшего использования частоты
- Более надежное кодирование сигнала с квадратурно-амплитудной модуляцией (QAM) 256, что позволяет улучшить целостность сигнала на 33%
- Поддержка четвертого пространственного потока для улучшения производительности
Последние стандарты WiFi
Со временем различные классификации сетей WiFi получили разные соглашения об именах. Сейчас вместо «802.11b» это просто «Wi-Fi 1.» Очень похоже на то, как компании мобильных телефонов называют 3G и 5G разными скоростями сети, хотя этот термин почти всегда является лишь маркетинговым инструментом. Предполагается, что эта классификация облегчит понимание потребителями — вместо понимания целого алфавитного супа пользователи могут просто искать «WiFi 1» или «WiFi 5» как то, что им нужно.
Старые версии Wi-Fi широко не используются и официально не продаются. Поэтому формально нет WiFi 1,2 и 3, но для удобства их можно обозначить так:.
Новый WiFI 6
Но это еще не конец! WiFi 6 уже в пути! Официально он обозначен как 802.11 ax. Если мы пойдем по стандартам 1990-х годов, это будет означать «eXtreme!». Он предназначен для работы в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц, предлагая обратную совместимость для сетей 802.11a. Но он также смотрит в будущее, поддерживая частоты 1 ГГц и 7 ГГц.
Он позволит нескольким частотам передавать данные одновременно, увеличивая потенциальные 3 Гбит/с — хотя, как и в любой реальной ситуации, скорость передачи данных, вероятно, будет ниже, около 600 Мбит/с. Но это все еще намного быстрее чем существующие системы.
WiFi 6 также поддерживает современные системы шифрования и авторизации. Это означает, что будет проще подключать устройства к общедоступной сети Wi-Fi, сохраняя конфиденциальность частной информации. По мере того, как все больше людей подключаются к кафе, библиотекам, церквям и школам, важно не допускать банковских связей и других безопасных коммуникаций от посторонних глаз.
Существует больше утечек информации и данных, которые продаются в Интернете, поэтому эти усовершенствованные методы шифрования сделают его более безопасным в общественных системах WiFi.
О всех преимуществах нового стандарта можете прочесть в нашей статье.
Заключение
Мы рассмотрели основные беспроводные стандарты которые в основном используются в наших маршрутизаторах и точках доступа. Но IEEE всегда работает над еще одной новой поправкой к стандарту Wi-Fi 802.11.
И сейчас у нас почти столько же стандартов 802.11, сколько букв в алфавите, и их правильность может привести к путанице. Поэтому, мы собрали полный список всех стандартов 802.11, старых и новых, для удобства пользования.
2. Стандарты Wi-Fi
IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц. Наиболее известен по названию Wi-Fi.
Первый вариант стандарта, диапазон работы – 2.4 ГГц. Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. В настоящее время не используется. Ширина канала – 11МГц.
Стандарт, использующий диапазон 5ГГц, обеспечивает скорости работы 54 до 36, 24, 18, 12, или 6 Мбит/c. Ширина канала – 20МГц.
Дальнейшее развитие стандарта 802.11, использующего диапазон 2.4ГГц, Обеспечивает скорости работы 11, 5.5, 2 и 1 Мбит/с Ширина канала – 22МГц.
Наиболее распространенный стандарт, обеспечивающий лучшую по сравнению с 802.11b пропускную способность. Стандарт использует диапазон 2.4 ГГц, и обеспечивает скорости работы 54, 36, 24, 18, 12 и 6 Мбит/с. Обратно совместим со стандартом 802.11b, и, соответственно поддерживает также скорости работы 11, 5.5, 2 и 1 Мбит/с. Ширина канала – 20МГц.
Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц.
Однако, данная скорость передачи данных подразумевает использование большей ширины канала (40 МГц) и использования нескольких антенн для приема и передачи данных.
Это затрудняет применение данного оборудования вне помещения, кроме того, из-за распространения устройств Wi-Fi, работа со спектром 40 МГц в реальных условиях крайне маловероятна.
Используемые частоты и каналы в диапазоне 2.4 ГГц
Для беспроводной Wi-Fi связи используется определенный диапазон частот, причем в зависимости от страны, этот диапазон может быть различным. Весь диапазон частот разбит на несколько каналов, на которых может работать оборудование.
Стандарты 802.11b, 802.11g и 802.11n определяют следующие каналы:
Частота, ГГц
Из таблицы видно, что шаг каналов в диапазоне 2.4 ГГц составляет 5 МГц, а ширина канала, как описано выше, составляет 20МГц. Таким образом, спектр рабочих частот оборудования перекрывается и независимых каналов, работа на которых возможна без взаимных помех, всего три – например 1 (2,412 ГГц), 6 (2,437 ГГц) и 11 (2,462 ГГц), частоты которых отличаются более чем на 20 МГц. Можно также использовать как независимые каналы 2, 7, 12 или 3, 8, 13.
Так как имеется всего 3 независимых Wi-Fi канала, причем реальная скорость работы Wi-Fi устройств в реальных условиях не превышает 8-10 Мбит/, то подключение по Wi-Fi множества устройств одновременно сильно затруднено из-за ограничения пропускной способности.
Опыт показывает, что подключение более 4-5 беспроводных Wi-Fi камер с битрейтом 500-1000 кбит/с к одной точке доступа нецелесообразно. Причем ограничивает количество подключаемых камер не только ширина беспроводного канала, но и ограниченное быстродействие процессора точки доступа, который просто не успевает обрабатывать поступающие пакеты данных при подключении множества устройств одновременно.
Таким образом, с использованием стандартных средств можно подключить не более 12-15 камер по Wi-Fi.
Кроме того, нужно учитывать, что в настоящее время имеется множество оборудования, работающего в данном стандарте, и, соответственно, беспроводные каналы могут быть заняты другими радиосетями, что еще более затрудняет подключение IP камер.
Применение оборудования Wi-Fi требует офрмление соответствующих лицензий и разрешений в соответствии с законодательством РФ.
Для преодоления данного ограничения существует два пути – использовать оборудование, работающее в диапазоне 5 ГГц или использовать нестандартные частоты в диапазоне 2.4 ГГц.
Нестандартные частоты и каналы в диапазоне 2.4 ГГц
Некоторое оборудование может работать за пределами стандартного диапазоне частот, определенного стандартом Wi-Fi. Это свойство полезно при зашумленности или занятости стандартных Wi-Fi каналов.
Так как в данном случае используются нестандартные частоты, то должно применяться только совместимое оборудование.
Нестандартные каналы, доступные для оборудования Ubiquiti:
Частота, ГГц