Беспроводные сети Wi-Fi: история, технические характеристики, способы подключения

Что это такое: суть технологии

Wi-Fi – это технология беспроводной передачи данных в рамках локальной сети, осуществляемой устройствами на основе стандарта IEEE 802.11. Это официальное определение Wi-Fi.

Простыми словами, «для чайников» — это технология передачи данных без проводов, по воздуху, с помощью невидимых радиоволн. «Родственники» вайфай — сотовая связь, Bluetooth, радио. До появления этой технологии к интернету можно было подключиться только по проводам, через кабель.

Кстати, технология была придумана в 1991 году. Первая локальная вайфай-сеть связывала между собой кассовые аппараты.

Принцип работы следующий:

  1. Проводится интернет-кабель.
  2. Кабель подключается к роутеру, с помощью которого создается локальная сеть. Без него пользоваться вайфай невозможно.
  3. К роутеру по беспроводной сети подключаются различные устройства: ноутбуки, смартфоны, телевизоры и т.д. Создается локальная сеть с выходом в интернет.

Вайфай не равен интернету. Технология создает локальную сеть, в которой разные устройства (ноутбуки, принтеры, смартфоны) могут обмениваться данными без выхода во Всемирную сеть. При подключении к провайдеру (через роутер, модем, точку доступа) устройства этой сети получают доступ в интернет.

Подключиться к Wi-Fi можно только при условии, если сетевая карта устройства (ноутбука, смартфона, компьютера и т.д.) поддерживает беспроводное подключение. У мобильных устройств и ноутбуков с этим проблем нет, а вот компьютеры не всегда комплектуются поддержкой Wi-Fi, следовательно, могут подключиться к локальной сети роутера только по проводам LAN.

Отсюда вывод: Wi-Fi сеть – это локальная сеть из устройств, подключенных по беспроводной технологии к маршрутизатору, который и обеспечивает для них выход в интернет. Количество подключаемых устройств ограничивается техническими параметрами роутера.

Например, у вас не получится подключиться к Wi-Fi, если устройство находится за пределами области покрытия роутера. Если к сети вайфай подключено много устройств, которые одновременно используются, то они могут начать конфликтовать между собой. Это приведет к снижению скорости и стабильности подключения.

Сейчас существует несколько разновидностей Wi-Fi сетей. Если на роутере стоит соответствующий логотип, значит он прошел сертификацию в Wi-Fi Alliance. Альянс проверяет работоспособности беспроводной сети на маршрутизаторе на соответствие своим требованиям, которые представляют международный стандарт беспроводных сетей интернет-передачи. Сертификация проводится по стандарту IEEE 802.11.

В технических характеристиках роутера может стоять IEEE 802.11n или другой стандарт. Буква или буквы на конце определяют поколение, к которому принадлежит этот Wi-Fi.

Введение

Wi-Fi остается одной из наиболее перспективных технологий беспроводной связи. Она стремительно развивается и принимает в себя новые беспроводные решения, позволяющие увеличить скорость передачи данных. Даже с развитием LTE-сетей, Wi-Fi не остается в стороне, а скорее получает дополнительную ветку развития, разгружая трафик в наиболее востребованных участках сети.

Wi-Fi для применения внутри помещений в рамках установленной законодательством мощности излучения  не требует получения разрешения на использование частот. Кроме того, организация Wi-Fi-сети в условиях дома или небольшого офиса довольно проста, благодаря чему, зачастую, можно обойтись своими силами.

Тем не менее, при проектировании сети с высокими требованиями к качеству связи, плотности покрытия и пропускной способности, как правило, прибегают к помощи специалистов.  Развертывание Wi-Fi-сети занимает на порядок меньше времени по сравнению с прокладкой СКС до рабочих мест.

Требования к Wi-Fi-оборудованию описаны в наборе стандартов IEEE 802.11. С выпуском каждого нового стандарта, к 802.11 добавлялась буква, например, 802.11a/b/n и т.д. На сегодняшний день насчитывается несколько десятков разновидностей стандартов Wi-Fi.

В таблице ниже приведены стандарты беспроводной связи Wi-Fi, в которых производилось увеличение скоростей передачи данных:

  Стандарт   Диапазон  Год выхода   Примерная скорость, Мбит/с  
802.112.4 ГГц1997
802.11b2.4 ГГц19995 (11) 
802.11a5 ГГц200154 
802.11g2.4 ГГц200354 
802.11n2.4 / 5 ГГц2009600 
802.11ac5 ГГц20227000
802.11ad60 ГГц20097000
802.11ax2.4 / 5 ГГц202211 000
802.11ay60 ГГцв разработке20 000

При этом следует отметить, что не все перечисленные стандарты Wi-Fi служат для организации беспроводных локальных сетей как привычные нам роутеры, работающие в диапазонах 2.4 и 5 ГГц (стандарты 802.11 a/b/g/n/ac). Такие стандарты как 802.11ad и 802.

11ay изначально планировалось выпустить для передачи данных на небольшие расстояния – от 1 до 10 метров – и, в перспективе, использовать их для организации высокоскоростных интерфейсов передачи данных, например для подключения мониторов к ПК и передачи изображения в формате 8K.

Таким образом, у Wi-Fi большое будущее, которое позволит использовать данную технологию в совершенно разных приложениях. Несомненно, данная технология найдет свое место как в 5G-сетях, IoT-решениях, так и в VR-приложениях:

Обзор технологии Wi-Fi
Применимость различных стандартов Wi-Fi 

Как им пользоваться на смартфоне

Подключить Wi-Fi на телефоне немного проще, чем на компьютере:

  1. Сдвиньте верхнюю шторку.
  2. Здесь нажмите по иконке Wi-Fi. Если рядом есть доступные сети, к которым смартфон ранее подключался, то произойдет автоматическое подключение и вы сможете пользоваться интернетом. включить на смартфоне
  3. Если же вам нужно подключиться к другой сети, то перейдите в настройки смартфона.
  4. Раскройте раздел «Сеть и интернет» или «Подключения». В зависимости от версии Android и установленной прошивки, он может носить другое название, но смысл останется тем же.
  5. Поставьте переключатель «Использовать Wi-Fi» в активное положение, если он отключен.
  6. Среди списка представленных сетей нажмите по той, к которой хотите подключиться. включить на смартфоне
  7. Если сеть не защищена паролем, то подключение произойдет сразу же. В противном случае придется ввести пароль.

В настройках Wi-Fi на смартфоне можно смотреть дополнительную информацию по беспроводной точке доступа. Вы можете в любой момент переключиться на мобильный интернет или удалить сеть. Тогда не будет производиться автоматическое подключение, а вся информация по данной точке доступа будет удалена с устройства.

Как подключить беспроводной интернет на компьютере и ноутбуке

Чтобы подключить Wi-Fi к компьютеру или ноутбуку, нужно соответствовать следующим условиям:

  • Сетевая карта компьютера или ноутбука поддерживает беспроводное подключение;
  • Роутер поддерживает создание беспроводной сети и подключения к ней новых устройств.

Узнать технические характеристики сетевой карты компьютера и ноутбука можно, посмотрев техническую документацию к вашей модели. Она идет в комплекте с устройством. Характеристики есть и на официальном сайте производителя или продавца.

На ноутбуках проблем с поддержкой Wi-Fi нет, но они могут быть на обычных компьютерах. В таком случае есть два выхода:

Работать с вайфай можно после того, как договор с провайдером официально вступит в силу. Стандартный алгоритм подключения Wi-Fi к компьютеру/ноутбуку:

  1. Подключите роутер к интернету, воткнув Ethernet-кабель в WAN-разъем. Он помечен синим цветом. Включите маршрутизатор.
  2. Перейдите в настройки роутера и включите там интерфейс Wi-Fi. По умолчанию этот параметр должен быть включен. На нашем сайте можно найти подробные статьи про настройку роутеров от разных производителей.
  3. В панели задач Windows кликните по значку беспроводной сети. подключение
  4. Среди доступных сетей выберите ту, к которой нужно подключиться. Обратите внимание, что можно поставить галочку на чекбоксе «Подключаться автоматически», чтобы ПК автоматически подключался к данной сети.
  5. Введите пароль от сети. Обычно ключ расположен на корпусе роутера, но может быть изменен вами или провайдером. В последнем случае требуется связаться с провайдером или изучить договор.

Csiro, ofdm и джон о’салливан

В 1977 году исследователь CSIRO доктор Джон О’Салливан занимался поиском небольших черных дыр. Он написал статью о том, как можно использовать быстрое преобразование Фурье для повышения резкости с оптических телескопов. На основе работы Салливана в CSIRO сделали специальный процессор для расшифровки изображений.

Хоть это и не помогло найти черные дыры, технология пригодилась позднее. В 1990 году Салливан возглавил группы ученых для разработки высокоскоростной беспроводной сети с пропускной способностью 100 Мбит/c. ALOHAnet и WaveLAN не предоставляли желаемых скоростей.

Джон О’Салливан (второй справа) и другие ученые CSIRO в своей лаборатории

Одной из основных технических проблем, вставших перед группой, была борьба с эффектом многолучевого распространения волн. Суть явления заключается в том, что часть электромагнитных волн отражаются от различных объектов, в результате физическая длина пути сигнала может варьироваться.

Результат многолучевого распространения сигнала часто оказывается отрицательным, поскольку сигналы могут прийти в противофазе и подавить основной сигнал (своеобразное эхо). С помощью быстрого преобразования Фурье ученые из CSIRO нашли способ уменьшить эхо.

Читайте про операторов:  Как заблокировать сим-карту Мегафон временно или навсегда —

Вместо того, чтобы использовать один быстрый беспроводной канал, они использовали множество более медленных каналов. Такая техника называется модуляцией с несколькими несущими. Этот тип модуляции хорошо подходит для широкополосной связи на короткие расстояния (как в Wi-Fi).

Хотя ученые из CSIRO не изобретали основных методов, используемых в их разработках, их заслуга заключалась в том, что путем испытаний сотен техник они нашли нужные — модуляция с несколькими несущими прямое исправление ошибок чередование частот для отправки нескольких копий данных.

Стоит отметить, что CSIRO никогда не предоставляла предложений по исходному стандарту IEEE 802.11 1997 года или какой-либо из его редакций. 802.11а и более поздние стандарты используют OFDM и модуляцию с несколькими несущими без лицензионного соглашения, несмотря на то, что во время разработки 802.

11а CSIRO предложила IEEE лицензировать свой патент. Спустя годы CSIRO использовала это как основу для судебных исков против крупных сетевых и технологических компаний. CSIRO выиграла урегулирование на сумму 205 миллионов долларов в 2009 году и еще 229 миллионов долларов в 2022 году.

Есть вайфай — что это значит

Если на дверях кафе, в парке или в клубе вы увидели значок «Есть Wi-Fi», то это значит, что на территории работает мощные роутер, к которому через смартфон, планшет или ноутбук могут подключиться все желающие. Для этого надо открыть настройки телефона или другого устройства, кликнуть на «подключения к сетям Wi-Fi», выбрать нужную из списка доступных сетей. И можно пользоваться.

Обычно в названии публичной сети стоит слово «free» и/или название места, которое предоставляет точку доступа. На значке сети нет замочка. Подключиться к ней можно без пароля.

К общественному Wi-Fi можно подключаться полностью бесплатно или на определенных условиях, например, просмотр рекламы, подписка на группы в социальных сетях. Так как публичные сети Wi-Fi (их еще называют хот-споты) находятся в многолюдных местах, то скорость передачи данных там невысока и может колебаться в зависимости от людского потока.

общественный вайфай
Photo by John Moore/Getty Images

Такая точка доступа не защищена паролем, поэтому теоретически злоумышленник может ее взломать и  получить доступ к любому устройству, находящемуся в сети.

Как работает роутер

Вайфай-роутер (его еще называют маршрутизатор, это синонимы) необходим для создания точки подключения к беспроводной сети. Его не нужно рассматривать в качестве средства доступа к интернету, так как за это отвечает либо модем, либо интернет-кабель, которые подключаются к роутеру.

Модем и роутер — это разные вещи. Однако сейчас различие между этими устройствами размыто, потому что модем часто встроен в корпус роутера по умолчанию.

Роутер может использоваться не только для доступа в интернет, но и для создания локальной сети из нескольких подключенных устройств. Их можно связать между собой через Wi-Fi, но в таком случае будет производиться только обмен данных между ними без выхода в интернет.

Роутеры можно поделить по типу работы на категории:

Диапазон 2.4 ггц

Большинство обычных клиентских маршрутизаторов и бытовых Wi-Fi-устройств работает в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц (802.11 b/g/n) и 5 ГГц (802.11 a/n/ac). 

В диапазоне 2,4 ГГц стандартами определено 14 каналов. Некоторые из них могут быть недоступны в ряде стран (например, 14 канал разрешен для использования только в Японии). Каналы с номерами 1, 6 и 11 считаются полностью не пересекающимися по частотам и называются, как ни странно, “непересекающимися”.

Каждый канал занимает ширину в 20 МГц. В некоторых случаях, стандартами разрешено использовать ширину канала равную 40 МГц (см. раздел Агрегация каналов). Номера каналов и их центральные частоты приведены на рисунке.

Обзор технологии Wi-Fi
Каналы Wi-Fi в диапазоне 2.4 ГГц

Использование непересекающихся каналов удобно в том случае, когда требуется организовать равномерное радиопокрытие таким образом, чтобы рядом расположенное оборудование не мешало друг другу, увеличивая тем самым стабильность и качество связи:

Одним из недостатков диапазона 2,4 ГГц является его высокая загруженность и малое количество каналов. Помехи для Wi-Fi-сети могут создавать не только другие Wi-Fi-устройства и точки доступа, но и Bluetooth-устройства, работающие в этом же частотном диапазоне.

Даже обычная бытовая СВЧ-печь способна очень сильно влиять на качество соединения в диапазоне 2,4 ГГц. Для минимизации взаимных влияний мощность Wi-Fi-передатчиков строго ограничена и регламентирована. Использование мощного передатчика требует получения разрешения в радиочастотном центре.

Более перспективным, с точки зрения меньшей загруженности и наличия большего числа каналов, является частотный диапазон 5 ГГц.

Mimo – multiple input multiple output

Технология MIMO оказала большое влияние на развитие Wi-Fi. Буквально несколько лет назад никто не думал о том, что будут существовать беспроводные устройства с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду. Возникновение новых скоростных стандартов связи, в том числе 802.11n произошло во многом благодаря MIMO.

Наиболее простое определение, которое можно дать технологии MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатура переводится с английского как “несколько входов, несколько выходов”. В отличие от своего “родителя” (Single Input / Single Output), в устройствах с поддержкой MIMO сигнал передается на одном радиоканале с помощью нескольких приемников и передатчиков.

Одной из основных характеристик технологии MIMO является количество антенн, работающих на прием и передачу. Обозначается NxM, где N – количество передающих антенн, а M – приемных. Например, MIMO типа 3х2 означает, что радиосистема имеет 3 передающие антенны и 2 принимающие.

Кроме того, в MIMO применяется пространственное мультиплексирование. Иначе говоря,  технология одновременной передачи данных нескольких пакетов по одному каналу. Благодаря такому “уплотнению” канала, его пропускную способность можно увеличить в два и более раз.

Как только технология беспроводной передачи данных Wi-Fi начала пользоваться большим спросом, быстро стали возрастать и требования к скорости. Впервые технология MIMO появилась в стандарте 802.11n, который дал возможность увеличить канальную скорость беспроводного соединения с 54 Мбит/сек до 600 Мбит/сек. Стандарт 802.

11n дает возможность применять как стандартную ширину канала в 20 МГц, так и использовать широкополосную линию в 40 МГц. Таким образом можно получить в несколько раз увеличенную пропускную способность каналов, которые используются в данный момент. С помощью объединения MIMO с более широкой полосой пропускания канала, получается достаточно мощный способ повышения физической скорости передачи.

Mcs в wi-fi сетях

MCS – это общепринятая аббревиатура Modulation and Coding Scheme (модуляция и схема кодирования), которая обозначает сразу несколько параметров передачи сигнала:

  • Тип модуляции. Модуляция – это метод передачи данных. Чем сложнее модуляция, тем выше скорость передачи данных. Более сложные модуляции требуют хороших условий передачи, низкого уровня помех и отсутствия препятствий на пути прохождения сигнала.
  • Скорость кодирования информации. Этот параметр указывает на то, какая часть потока данных фактически используется для передачи “полезной” информации. Это значение выражается в виде дроби, например, 5/6 или 83,3% используемого потока данных.
  • Количество пространственных потоков. Используя технологию MIMO, в настоящее время возможно запускать до 8 пространственных потоков. Фактически это позволяет использовать одну и ту же область частотного пространства для передачи и приема нескольких потоков данных. 
  • Ширина канала передачи. Это значение определяет, какая ширина канала будет использована для передачи. Ширина канала может быть максимум 40 МГц для диапазона 2.4 ГГц и 160 МГц для диапазона 5 ГГц. В диапазоне 60 ГГц ширина канала может составлять до 2 ГГц (стандарт 802.11ad/ay).
  • Длительность защитного интервала. Защитный интервал фактически представляет собой очень короткую паузу между передачей пакетов, чтобы можно было игнорировать любую ложную информацию. Более длительные интервалы защиты обеспечивают более надежную беспроводную связь.

Чем выше индекс MCS, тем “сложнее” вышеперечисленные параметры передачи. Значение индексов MCS для различных стандартов Wi-Fi приводится в таблице ниже. В расширенной виде с таблицей MCS можно ознакомиться по ссылке.

Какой wi-fi модуль на ноутбук выбрать?

Если в вашем ноутбуке по каким-либо причинам отсутствует модуль беспроводной связи, возможны три варианта:1. MiniPCI. Этот адаптер устанавливается внутри ноутбука в порт Minipci, который присутствует во всех ноутбуках, выпущенных после 2004 года.

Читайте про операторов:  — информационный портал о телекоммуникационных услугах

2. USB-адаптеры. По размерам — обычная «флешка». Различаются, как и все адаптеры, следующими параметрами: дальность приема, скорость передачи, поддерживаемый стандарт. Минус — адаптер выступает за габариты ноутбука, поэтому его можно ненароком задеть при переноске и повредить USB-порт.

3. PCMCIA. Устанавливаются в широко распространенный PCMCIA-слот ноутбука. Эту операцию под силу выполнить любому пользователю. При этом адаптер только немного выступает за габариты ноутбука. Мы имеем свободный USB-порт и занятый — PCMCIA.

Подведя черту можно сказать, что по стоимости все типы Wi-Fi адаптеров отличаются не сильно. Что выбрать для себя решайте сами. Имейте ввиду, что для того чтобы операционная система опознала ваше устройство, нужно либо установить драйвер с поставляемого в комплекте с адаптером диска, либо надеяться на то, что ваша ОС найдет драйвер в своих недрах. Чем новее ОС, тем на это больше шансов. А теперь давайте рассмотрим принцип работы технологии WiMax.

Диапазон 5 ггц

В частотном диапазоне 5 ГГц доступно 23 неперекрывающихся канала по 20 МГц. Можно даже отметить, что 5-гигагерцовый диапазон состоит только из неперекрывающихся каналов, так как на такой частоте перекрытие создает существенные коллизии. Здесь уже можно использовать не только ширину 20/40 МГц, но и каналы шириной в 80 МГц (основной вспомогательный). Ниже изображено расположение каналов в диапазоне 5 ГГц:

  • Первый блок (Lower, нижний) каналов UNII-1 лежит в диапазоне частот от 5180 до 5240. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 36, 40, 44, 48;
  • Второй блок (Middle, средний) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5260 до 5320. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 52 56 60 64;
  • Третий блок (Extended, расширенный) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5500 до 5700. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 100 104 108 112 116 120 124 128 132 136 140;
  • Четвертый блок UNII-3 – частота от 5745 до 5805, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 149 153 157 161;
  • Отдельно существуют 3 группы каналов: Japan (каналы: 8, 12, 16; диапазон 5040-5080) US Public Safety (каналы: 184, 188, 192, 196; диапазон 4920-4980) ISM (канал 165, частота 5825);
  • Стандартом 802.11ac предусмотрено использование групп UNII-1, UNII-2 (обе) и UNII-3, т.е. суммарно 23 канала. Благодаря чему, при использовании ширины канала в 80 МГц, доступно 5 непересекающихся каналов. Этой же спецификацией предусмотрена возможность объединения 2-х каналов по 80 МГц, что в итоге дает 160 МГц.

Как работает wimax.

Существует еще один стандарт беспроводной связи, который развивается не менее быстрыми темпами, чем Wi-Fi. Однако во многом от него отличается. Давайте рассмотрим его основные особенности.

WiMax — это аббревиатура расшифровывается как Worldwide Interoperability for Microwave Access, что дословно в переводе означает «Международное взаимодействие для микроволнового доступа». Стоит сказать что WiMax не является более опасным для здоровья, чем обычная сотовая связь. Технология использует высокую степень защиты для передачи данных, что идеально подходит для ведения бизнеса. В WiMAX используется тройное шифрование данных посредством алгоритма DES 3.

WiMAX базируется на стандарте IEEE 802.16 (не путать с IEEE 802.11). Сеть на базе этой технологии строится на основе базовых и абонентских станций и оборудования, связывающего между собой базовые станции, с поставщиком Интернета и других сервисов. Используемый рабочий диапазон от 1,5 до 11 ГГц. Скорость теоретически может достигать 70 Мбит/с. Не требуется прямая видимость между базой и приемником.

Для связи между базами используются частоты от 10 до 66 ГГц. Скорость может достигать 120 Мбит/с. Необходима прямая видимость между базами и наличие хотя бы одной базы, подключенной к сети Интернет с помощью проводных технологий. Радиус действия — 6-10 км для «статичных» абонентов и 1-5 км -для «мобильных», передвигающихся на скорости до 120 км/ч.

Стандарты

На данный момент существует множество разных стандартов беспроводных локальных сетей 802.11. Некоторые из них пользуются намного большей популярностью, например 802.11n и 802.11ac. Кроме того, современные устройства работают сразу в нескольких режимах (802.11 b/g/n).

У стандартов много общего. Самое главное сходство — использование радиоэфира для передачи данных. Интересно, но в самом первом стандарте 802.11 также использовалось инфракрасное излучение. Сегодня такой способ используется в пультах дистанционного управления (например пульт от телевизора).

Различия спецификаций заключается в используемом частотном диапазоне, методах кодирование и, как следствие, в скорости передачи данных. Некоторые временные параметры уровня MAC также могут отличаться.

Наиболее популярные стандарты семейства IEEE 802.11


Начиная с 1999 года метод мультиплексирования OFDM пришел на смену методам DSSS и FHSS первых версий. Спустя еще 10 лет стандарт был дополнен поддержкой метода MIMO. Выделим общие свойства стандартов семейства IEEE 802.11:

Wavelan

В 80-х годах NCR Corporation — это крупная международная компания по продаже компьютеров, банкоматов и кассовых аппаратов. И они хотели, чтобы их кассы работали без проводов. Это дало бы им конкурентное преимущество: розничные магазины могли бы избежать затрат на прокладку кабелей к каждой кассе.

К 1988 году команда под началом Вика Хейса (также известного как батя«отец» Wi-fi) разработала WaveLAN. WaveLAN мог работать на частоте 900 МГц или 2.4 ГГц со скоростью от 1 до 2 Мбит/с. Новый продукт позиционировался как беспроводная альтернатива Ethernet и Token Ring от IBM.

Адаптер WaveLAN

Кроме WaveLAN существовали и другие беспроводные продукты и всё это превращалось в конкурирующую мешанину с различными реализациями и решениями. Необходимость в международном стандарте, подобном IEEE 802.3, стала очевидной. Это привело к появлению рабочей группы по стандарту беспроводной связи в IEEE.

Метод изменения частот

В 1903 году Никола Тесла запатентовал систему, в которой передатчик и приёмник синхронно переключались между двумя каналами. Таким образом, Тесла стал автором первого известного метода изменения частот для борьбы с помехами. Новинка нашла практическое применение в 1915 году — немецкие военные начали использовать радиоприемник с изменяющимися частотами, чтобы избежать прослушки со стороны британцев.

Примечательно, что уже в начале 20-го века Тесла смог описать развитие технологии, которая приведет к беспроводному интернету. Он предложил концепцию так называемой «Всемирной Беспроводной Системы» — системы телекоммуникаций и передачи электроэнергии в глобальном масштабе. Тесла писал:

Башня Ворденклиф, задуманная Николой Теслой как телекоммуникационный объект «Всемирной Беспроводной Системы»

Новые достижения

Беспроводные сети Wi-Fi: история, технические характеристики, способы подключения

Недавно был принят новый стандарт — 802.11 AX, который называют еще Wi-Fi 6. Здесь появилось сразу несколько нововведений, включая добавление новой технологии OFDMA. Она позволила увеличить производительность одного канала с шириной спектра 40 МГц до 290 Мбит/с. Схему MU-MIMO усовершенствовали, теперь появился двухсторонний полноценный режим обмена данными.

В частности, разработчики ввели квадратурную амплитудную модуляцию (QAM) 1024, которая позволила повысить плотность модуляции и увеличить скорость передачи данных примерно на треть.

802.11ax позволяет работать в средах с высокой плотностью клиентов, передавая по воздуху тяжелый медиаконтент — например, видео с разрешением 4-8К. Количество точек доступа, находящихся поблизости друг от друга, практически не влияет на качество приема и передачи данных.

Что дальше?

image

В недалеком будущем нас ждет новый протокол беспроводной передачи данных WiFI 7 или IEEE 802.11be. Он будет работать с технологией CMU-MIMO, позволяющей поддерживать работу сразу 16 потоков данных. Помимо традиционных полос 2,4 ГГц и 5 ГГц, WiFi 7 также будет поддерживать полосу частот 6 ГГц. Все три полосы частот могут работать одновременно.

Теоретическая максимальная скорость передачи Wi-Fi 7 может достигать 30 Гбит/с, что в три раза превышает максимальную скорость 9,6 Гбит/с для Wi-Fi 6.

К сожалению, разработка основных механизмов работы технологии задерживается из-за эпидемии. Изначально планировалось, что все основные работы будут завершены до 2021 года, а стандарт будет одобрен в 2024 году. Но теперь, скорее всего, этот срок будет увеличен примерно на полгода, если не на год. Но в любом случае, разработка не прекратилась, она продолжается, хотя и в несколько замедленном темпе.

От чего зависит скорость

Скорость соединения зависит от ряда факторов, как со стороны провайдера и пользователя, так и со стороны самой технологии. Перечислим некоторые из них.

Читайте про операторов:  VoLTE/ViLTE Wi-Fi-Calling — просто о сложном / Хабр

Со стороны провайдера:

  • загруженность каналов;
  • качество оборудования.

Со стороны пользователя:

  • качество оборудования (роутер, сетевой адаптер) и коммуникаций (интернет-розетки);
  • расстояние от роутера до устройства;
  • параметры подключаемого устройства.

Интересно!

Если новейшие гаджеты поддерживают «старые» конфигурации сети, то вот старое, хоть и работающее, устройство может и не «подружиться» с продвинутой сетью.

  • программное обеспечение (например, антивирус или торрент)
  • вредоносные программы.

Со стороны беспроводного интернета:

  • Мощность и загруженность серверов;
  • Качество линий связи за пределами сети провайдера;
  • Помехи от других вай фай сетей, бытовых приборов и местоположения роутера относительно беспроводной сети.

Спустя десять лет

Да, в течение десяти лет технология развивалась, но не очень быстро — пропускной способности канала вполне было достаточно для потребностей пользователей того времени. Но затем стало понятно, что дальше так продолжаться не может — нужен новый стандарт, который позволил бы передавать больше данных за единицу времени.

Основная причина в том, что качество фото и видео возросли, причем очень значительно, по сравнению с концом 20-го века. Стоит только посмотреть фотографии начала 2000-х, сравнив их с цифровым контентом более раннего времени, и все станет понятно.

В целом, технологии не стояли на месте, в 2003-м, например, появилась спецификация 802.11g. Но это не было чем-то принципиально новым — разработчики воспользовались технологией диапазона 5 ГГц, адаптировав ее для диапазона 2,4 ГГц. К слову, количество членов WiFi Alliance стало тоже расти, как на дрожжах.

Цена домашнего роутера

В зависимости от комплектации и функционала цена роутера начинается от 1000 рублей (иногда ниже) и доходит до нескольких десятков тысяч. Однако для домашнего использования средняя цена колеблется от 2500 до 6000 рублей, даже если пользователи предпочитают сетевые игры.

Беспроводные сети Wi-Fi: история, технические характеристики, способы подключения
Роутер Huawei WS5200

Beamforming – автоматическое формирование луча

В последних моделях Wi-Fi-маршрутизаторов все чаще можно увидеть такую “опцию” как Beamforming. Beamforming, согласно техническим спецификациям современных Wi-Fi-устройств, это технология, позволяющая направлять излучаемый сигнал не во все стороны, как это происходит обычно, а “концентрированно” в сторону абонента. Это увеличивает отношение сигнал/шум, и как следствие – скорость передачи данных:

Особенно это актуально в местах, где много различных перекрытий сигналов и множество других источников радиопомех, работающих в нелицензируемом диапазоне частот 2.4 и 5 ГГц.

Следует отметить, что главной сложностью при внедрении beamforming в устройства является сложность настройки антенн в сочетании с грамотным программным обеспечением. В недорогих моделях роутеров зачастую наличие beamforming является лишь маркетинговым ходом.

Невидимый свет


В 1880-х годах Генрих Рудольф Герц

существование электромагнитных колебаний в свободном пространстве, а также сделал первые хорошо задокументированные передачи волн. Изыскания Герца в области радиоволн продолжили Оливер Лодж, Никола Тесла и Джагадиш Чандра Бос.

В 1884 году на публичной демонстрации в ратуше Калькутты Бос эффектно продемонстрировал работу микроволнового излучения. Используя волны миллиметрового диапазона, он сумел поджечь порох и позвонить в звонок на расстоянии. Впоследствии в эссе «Невидимый свет» Бос напишет:

Джагадиш Чандра Бос в Лондонском королевском институте

Подобные опыты проводили Александр Попов и Гульельмо Маркони. Последний смог предоставить первый коммерчески пригодный аппарат для беспроводной дальней телеграфии.

Развитие беспроводной связи между эвм

В 1968 ученые Гавайского университета начали работу над проектом THE ALOHA SYSTEM. Основной целью проекта была проверка возможности использования радиосвязи вместо проводных соединений для объединения компьютеров в одну сеть.

Немного о контексте. Сам проект реализовывался на Гавайских островах — архипелаге в центральной части Тихого океана. Первоначально в одну сеть планировалось объединить учебные заведения с островов Кауаи, Оаху, Мауи и Гавайи (да, в Гавайском архипелаге есть остров Гавайи).

Реализация задумки ученых основывалась на радиосвязи ближнего радиуса. Полученную систему беспроводной связи назвали AlohaNet. Всего было две версии этой сети: чистая и дискретная.

Роутеры по типам портов и разъемов

По типам портов и разъемов роутеры делятся на 5 типов:

ADSL-роутеры: принимают сигнал по телефонному кабелю. Имеют крайне низкую по современным параметрам скорость приема и передачи данных.

Ethernet-роутеры: имеют порт WAN и различаются по протоколу IEEE. Самый распространенный сегодня тип.

3G/4G роутеры: используют пакетную передачу данных. Качество работы зависит от покрытия, которое предоставляет оператор.

Роутеры с подключением к оптическим сетям PON: в качестве WAN-порта здесь используется оптический пигтейл SC. Их главный недостаток – недостаточная защита от перехвата данных.

Универсальные роутеры: соединяют несколько технологий, обычно ADSL Ethernet, либо Ethernet 3G. Также оснащены дополнительными портами и встроенными модулями связи.

Вред излучения: правда или миф

Да, эта технология использует радиодиапазон. Но распространенное представление про вред Wi-Fi в большей степени является мифом. От того же мобильника (с выключенным интернетом) излучение намного сильнее. Излучение от маршрутизаторов не способно вызвать серьезных изменений в теле человека. Исключения могут составлять замкнутые пространства, где находится много одновременно работающих роутеров.

В таком случае Wi-Fi может представлять опасность для здоровья. Однако роутеры, устанавливаемые в квартирах, офисах и общественных местах, во-первых, находятся не так близко друг от друга, во-вторых, они не настолько мощные, чтобы оказывать значимое влияние на здоровье человека.

Отвечая на вопрос, вредно или нет излучение от Wi-Fi роутера, можно сказать, что существенного вреда здоровью оно не принесет. В обычных условиях, например, квартиры, оно безобидно.

Чистая aloha

В чистой системе каждый из терминалов отправлял данные, как только они появлялись. Разумеется, такой подход приводил к коллизиям и потерям кадров. Для обнаружения коллизий центральный компьютер, после получения кадра, отправлял его назад отправителям.


Чистая Aloha заработала в 1971 году, став первой беспроводной сетью между компьютерами. А уже через год система была модернизирована, что позволило удвоить её производительность.

Представление сигнала

Поскольку технология Wi-Fi разработана для предоставления сигнала интернета, рассмотрим технические характеристики сетей поколения Wi-Fi 4.

Беспроводные сети Wi-Fi: история, технические характеристики, способы подключения
Диапазоно и каналы работы Wi-Fi

Преимущества и недостатки wi-fi

Как и любая технология, вайфай имеет плюсы и минусы.

Плюсы:

  • Беспроводная сеть (можно не спотыкаться о провода);
  • Покрытия в пределах 70 м вполне достаточно для домашних нужд;
  • Одна точка доступа – много устройств;
  • Более высокая скорость;
  • Если подключать смартфон к вайфай, батарея телефона прослужит дольше;
  • Безопасные новейшие протоколы.

Минусы:

  • Задержки в сети (актуально для геймеров);
  • Ограничение скорости Wi-Fi – снижение скорости у пользователя;
  • «Естественное» глушение сигнала в домашних условиях;
  • Помехи с другими устройствами на частоте 2.4 МГц;
  • Плохая безопасность устаревших протоколов защиты.

Ieee: появление рабочей группы

NCR хотела, чтобы Вик Хейс сделал предложение IEEE от имени компании. Но Вик не согласился на такие условия: он хотел оставаться независимым. Компания согласилась на это, и в 1988 году Вик Хейс обратился в IEEE с просьбой внести свой вклад в создание стандарта беспроводной связи. Оказалось, что существующий комитет бездействовал, а председатель ушел.

Из-за того, что Вик не продвигал уже запатентованное решение от NCR, он смог завоевать доверие и сформировать рабочую группу 802.11. Технологии Ethernet и WaveLAN стали частью технической базы комитета, который начал свою работу в 1990 году. Первый стандарт, известный как 802.11, был сформирован через 7 лет.

Почему именно “wifi”?

Многие из нас принимают аббревиатуру, как должное, не задумываясь о том, почему технология называется именно так. Ларчик открывается просто — дело в том, что WiFi изначально продвигали со слоганом «The Standard for Wireless Fidelity», что можно перевести как «стандарт беспроводной точности».

Затем технология получила сокращенное название «Wireless Fidelity», что со временем было обрезано до WiFi. Частично сыграла свою роль и аббревиатура HiFi, которая расшифровывается как High Fidelity. Может быть, разработчики WiFi пытались сделать свою технологию узнаваемой как раз за счет HiFi — кто знает. Как бы там ни было, своего они добились.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector