Схемы wi fi устройство

Как работает Wi-Fi: все про работу беспроводной сети от WiFiGid!

Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.

История

Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.

Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.

После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.

Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.

Про работу беспроводной технологии в формате видео:

Как работает?

Wi-Fi – это беспроводная технология передачи данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). В принцип работы Wi-Fi положена передача зашифрованных сигналов посредством СВЧ-волн (сверхвысокочастотные волны) на небольшие (десятки метров) расстояния. Схема сети состоит минимум из двух элементов: точка доступа и клиент.

Есть схемы клиент-клиент – без применения точек доступа.

Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически наименьшая пропускная способность беспроводного канала.

Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в зону действия и обнаружении сигнала устройство-клиент делает вывод о возможности подключения к ней (разность технологий может стать тому помехой). Передатчик может и не передавать свой идентификатор, тогда сеть будет невидимой для клиентов. Подключиться к ней можно только посредством ввода SSID и пароля, если она защищена.

При наличии в одной зоне 2-3 сетей с идентичными SSID, устройство-приёмник подключается к той, у которой лучше сигнал.

Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является преимущественно беспроводной маршрутизатор – роутер. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим на примере раздачи интернета в частном доме.

Роутер получает трафик через сетевой кабель, преобразовывает его в радиоволны и распространяет их «по воздуху» в виде радиосигналов сверхвысокой частоты с определёнными параметрами. Приёмник «ловит» эти волны и декодирует их (расшифровывает, извлекает из них информацию, которая кодируется несущей частотой).

Алгоритмы «упаковки» данных описаны в соответствующих стандартах и отличаются от версии к версии. Аналогичным образом осуществляется и передача цифровых данных. Принцип Wi-Fi технологии схож с работой мобильной связи, если не вдаваться в технические подробности.

Интересные факты про Wi-Fi, которые вы не знали:

Частотные диапазоны

Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:

• площадью покрытия сигнала – он охватывает большую территорию;
• скоростью – она ниже, чем при 5 ГГц;
• низшим коэффициентом затухания (уровень сигнала на частоте 5 ГГц снижается приблизительно в 1,5 раза, в зависимости от обстоятельств, при прохождении препятствий в виде стен, мебели);
• большей дальностью распространения радиоволны;
• более загруженный – большинство устройств работает при 2,4 ГГц;
• меньшим числом каналов (13 против 17).

Стандарты

В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных функций.

Стандарт IEEE	Частотный диапазон, ГГц	Теоретическая скорость (макс.), Мбит/с
802.11 b	2,4	11
802.11 a	5	54
802.11 g	2,4	108
802.11 n	2,4	300
	5	450
802.11 ac	5	670
802.11 ax	5	1100

Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.

Разновидности точек доступа

Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:

Точки доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:

• автономные – самостоятельные;
• контролируемые или централизованные;
• бесконтроллерные.

Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:

• статические (каналы);
• адаптивные или динамические – автоматический выбор оптимального, наиболее свободного канала из диапазона;
• многослойные.

По способу защиты точки доступа группируются на:

• публичные или открытые – незащищённые, предоставляющие доступ до интернета всем, нередко ограниченному количеству одновременно подключенных клиентов;
• закрытые или частные – сигнал шифруется, и для доступа до сети нужно ввести пароль.

На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.

Достоинства и недостатки

Положительные стороны технологии:

• не требует кабелей, что снижает себестоимость и скорость построения сетей;
• в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные гаджеты на различных платформах;
• простота в настройке сети;
• обеспечение интернетом большого количества пользователей в общественных местах: метро, строительная площадка, пляж;
• интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
• не требует сертификата для использования частоты.

Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:

• новые стандарты не совместимы со старыми;
• сигнал очень чувствителен к преградам;
• помехи при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
• при получении информации устройства с точкой доступа работают последовательно;
• тяжело контролировать пропускную способность каждого клиента;
• сеть работает на скорости самого медленного клиента;
• доказано губительное воздействие СВЧ излучения для живых организмов;
• различные частотные диапазоны в странах;
• во многих странах устройства с мощностью излучения выше 100 мВт требуют обязательной регистрации;
• лёгкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме, пока ещё не вышедшего в массы, WPA3;
• нет четкой зоны распространения сигнала;
• при расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
• с увеличением числа клиентов повышается оверхед (задержка до выполнения операции) ответа на запрос клиента роутером;
• защита сети находится на уровне самого слабого клиентского устройства;
• низкий уровень безопасности публичных точек доступа.

В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.

Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!

Источник

Из чего состоит роутер и что находится внутри?

Всем привет! Сегодня мы обсудим устройство роутера – чем оснащен этот девайс и что внутри там спрятано, под крышкой, а также есть ли принципиальные отличия между обычным и портативным роутером.

Принципиальная схема маршрутизатора

Так как беспроводной wi fi роутер является электронно-вычислительным устройством, его внутреннее строение довольно сложное. Из чего состоит типичный маршрутизатор:

• Печатная плата – основа, на которую монтируются все прочие компоненты.
• Оперативная память – запоминает временные данные, то есть отправляемые пакеты, перед отправкой их получателю.
• Флеш-память – ПЗУ роутера, в которую записаны таблицы маршрутизации, прошивка, настройки и прочие важные данные.
• Блок питание – поставляет электрическую энергию на все прочие устройства. Может быть вынесен за пределы корпуса отдельным модулем.
• Процессор коммутатора – отвечает за правильное распределение поступающих пакетов.
• Процессор точки доступа Wi-Fi – управляет работой антенны и всех остальных задействованных в беспроводной передаче компонентов.
• Блоки усиления сигнала – усиливают сигнал перед его трансляцией антенной или передачей по кабелю.
• Антенна – отправляет данные «по воздуху» потребителям. Может быть несколько антенн, как встроенных, так и выносных.
• Блок портов. Здесь находятся слоты для подключения USB, LAN и Ethernet- кабелей. Как правило, выносятся на тыльную панель.

Особенности конструкции

Для создания параллельного информационного потока, на каждый канал необходим один приемник и один передатчик. Для волн Wi-Fi выделено два частотных диапазона: 2.4 и 5 ГГц, которые используются в разных версиях протокола.Современный роутер обычно работает в мультидиапазонном режиме и поддерживает все доступные частоты, поэтому имеет как минимум по два передатчика и приемника.

Более совершенные устройства оборудованы тремя приемниками и передатчиками. Хотя и стоят они несколько дороже, такая особенность конструкции позволяет улавливать в том числе и слабый сигнал – например, при наличии помех или серьезных препятствий на пути волн эфира.

Высокая пропускная способность достигается благодаря сдвигу сигнала по фазе: приемники и передатчики работают не одновременно, а поочередно. Это позволило добиться высокой пропускной способности – вплоть до 450 Мбит/с. Детальнее о том, как работает роутер Вай Фай, вы можете почитать здесь.

Принципиальная схема портативного или карманного беспроводного маршрутизатора не отличается от описанной выше. Разница в том, что, как правило, в схему добавляют еще и аккумулятор, зарядив который, владелец может пользоваться гаджетом в любом месте.

В том числе и где-нибудь в лесу – не дай Бог друзья из социальных сетей не узнают, что ты поехал на пикник, кушаешь вкусный шашлык и пьешь не менее вкусную водку!

Так как портативные роутеры имеют более компактные размеры, то и их изготовление требует более точного техпроцесса. Это отражается на цене – карманный маршрутизатор при прочих равных параметрах почти всегда будет стоить дороже.

Если же интересуетесь тем сколько стоят такие устройства, то огромный выбор маршрутизаторов любой ценовой категории вы найдете в этом популярном магазинчике.

Также для вас могут оказаться полезными публикации про виды роутеров(завтра на блоге) и о том, как выглядит роутер. Буду признателен всем, кто поделится этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

Источник