Все существующие стандарты Wi-Fi-сетей

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 Мбитс.

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 54Мбитс.

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 11Мбитс.

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.

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 54Мбитс 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.

Стандарт 802.11a – Высокая производительность и быстродействие

Благодаря использованию частоты 5 ГГц и модуляции OFDM у этого стандарта есть два ключевых преимущества перед стандартом 802.11b. Во-первых, это значительно увеличенная скорость передачи данных по каналам связи.

Во-вторых, увеличилось число не накладывающихся каналов. Диапазон 5 ГГц (также известный как UNII) фактически состоит из трех субдиапозонов: UNII1 (5.15 – 5.25 ГГц), UNII2 (5.25 – 5.35 ГГц) и UNII3 (5.725 – 5.825 ГГц).

11а можно поддерживать большее число одновременных, более продуктивных, неконфликтных беспроводных соединений.

Стоит отметить, что т.к. стандарты 802.11а и 802.11b работают в различных диапазонах, то и продукты, разработанные под эти стандарты не совместимы. Например, точка доступа WiFi, работающая в диапазоне 2.4 ГГц, стандарта 802.

11b, не будет работать с беспроводной сетевой картой, рабочий диапазон которой 5 ГГц. Однако, оба стандарта могут и сосуществовать.

К примеру, пользователи, подключенные к точкам доступа, применяющим разные стандарты, также могут использовать любые внутренние ресурсы этой сети, но при условии, что эти точки доступа подключены к одной опорной сети.

Еще важно знать, что в Европе и России диапазон 5 ГГц применяется исключительно в военных целях, соответственно в любых иных целях он запрещен к использованию.

802.11g – Высокая скорость в диапазоне 2.4 ГГц

Стандарт 802.11g несет с собой более высокие скорости передачи данных, при этом поддерживая совместимость с продуктами стандарта 802.11b.

Стандарт работает с применением модуляции DSSS на скоростях до 11Мбитс, но при этом дополнительно используется модуляция OFDM на скоростях выше 11Мбитс. Таким образом, оборудование стандартов 802.11b и 802.11g совместимо на скоростях, не превышающих 11Мбитс.

Можно сказать, что стандарт 802.11g соединил в себе все лучшее от стандартов 802.11b и 802.11a.

Стандарт 802.11n

Стандарт еще не утвержден организацией IEEE, хотя устройства, применяющие этот стандарт уже доступны на рынке. Ожидается что тест, сертифицирующий этот стандарт, будет проводиться ближе к концу 2009 года.

Стандарт 802.11n использует совершенно новые технологии, повышающие скорость передачи данных и увеличивающие радиус покрытия. Так, например, заявленная скорость передачи данных для этого стандарта – около 300 Мбитс.

Модуляция, используемая стандартом, именуется MIMO (Multiple Input Multiple Output). Данная модуляция построена на основе применения множества антенн, соответственно, создается множество информационных потоков, что в разы увеличивает скорость передачи данных.

Также в этом стандарте будет применена новая технология пакетной агрегации. Эта технология подразумевает, что с каждым отправленным пакетом будет передаваться больше информации. Данный стандарт работает как в диапазоне 2.4 ГГц, так и в диапазоне 5 ГГц.

Этот стандарт совместим со всеми предыдущими стандартами.

Читать про безопасность Wi-Fi

Стандарт wifi 802.11ac

Статья с описание нового стандарта WIFI 802.11AC.

В большинстве случаев беспроводные сети (используя точки доступа и маршрутизаторы) строятся в коммерческих целях для привлечения прибыли со стороны клиентов и арендаторов. Сотрудники компании «Гет Вайфай» имеют опыт подготовки и реализации следующих проектов по внедрению сетевой инфраструктуры на основе беспроводных решений: 

Реклама через WIFI

Реклама через WIFI. Вам предоставляется способ увеличить продуктивность, снизить затраты, но и извлекать прибыль и выгоду, с помощью рекламы, за счет большого количества посетителей и постоянной проходимости в течении суток.

Если у Вас после прочтения возникнут какие-либо вопросы, Вы можете задать их через форму отправки сообщений в разделе контакты.

Какие бывают стандарты Wi-Fi и какой для смартфона лучше

Протокол беспроводной связи Wi-Fi (Wireless Fidelity – беспроводная точность) был разработан еще в 1996 году. Изначально он предназначался для построения локальных сетей, но наибольшую популярность приобрел, как эффективный метод соединения с интернетом смартфонов и других портативных устройств.

За 20 лет одноименный альянс разработал несколько поколений соединения, внедряя с каждым годом более скоростные и функциональные его обновления. Они описываются стандартами 802.11, издаваемыми IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники). В группу входит несколько версий протокола, отличающихся скоростью передачи данных и поддержкой дополнительных функций.

Самый первый стандарт Wi-Fi не имел буквенного обозначения. Поддерживающие его устройства обмениваются данными на частоте 2,4 ГГц. Скорость передачи информации составляла всего 1 Мбит/с.

Также существовали девайсы с поддержкой скорости до 2 Мбит/с. Он активно использовался всего 3 года, после чего был усовершенствован.

Каждый последующий стандарт Wi-Fi обозначается буквой после общего номера (802.11a/b/g/n и т.д.).

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11a

Одно из первых обновлений стандарта Wi-Fi, вышедшее в 1999 году. Благодаря удвоению частоты (до 5 ГГц) инженерам удалось добиться теоретических скоростей до 54 Мбит/с.

Широкого распространения он не получил, так как сам по себе несовместим с другими версиями. Устройства, поддерживающие его, для работы в сетях на 2,4 ГГц должны иметь двойной приемопередатчик.

Смартфоны с Wi-Fi 802.11a распространены слабо.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11b

Второе раннее обновление интерфейса, вышедшее параллельно с версией a. Частота осталась прежней (2,4 ГГц), но скорость увеличили до 5,5 или 11 Мбит/с (в зависимости от устройства).

До конца первого десятилетия 2000-х годов это был наиболее распространенный стандарт для беспроводных сетей. Совместимость с более старой версией, а также достаточно большой радиус покрытия, обеспечили ему популярность.

Несмотря на вытеснение новыми версиями, 802.11b поддерживается практически всеми современными смартфонами.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11g

Новое поколение протокола Wi-Fi было представлено в 2003 году.

Разработчики оставили частоты передачи данных прежними, благодаря чему стандарт оказался полностью совместимым с предшествующим (старые устройства работали со скоростью до 11 Мбит/с).

Скорость передачи информации возросла до 54 Мбит/с, что было достаточно вплоть до недавнего времени. Все современные смартфоны работают с 802.11g.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11n

В 2009 году вышло масштабное обновление стандарта Wi-Fi. Новая версия интерфейса получила существенное увеличение скорости (до 600 Мбит/с), сохранив совместимость с предшествующими. Для возможности работы с оборудованием 802.11a, а также борьбы с перегруженностью диапазона 2,4 ГГц, была возвращена поддержка частот 5 ГГц (параллельно 2,4 ГГц).

Были расширены возможности конфигурирования сети и увеличено количество поддерживаемых одновременно соединений. Появились возможность связи в многопоточном режиме MIMO (параллельная передача нескольких потоков данных на одной частоте) и объединение двух каналов для связи с одним устройством. Первые смартфоны с поддержкой этого протокола вышли в 2010 году.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac

В 2014 году был утвержден новый стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac. Он стал логичным продолжением 802.11n, предоставляющим десятикратный рост скорости. Благодаря возможности объединения до 8 каналов (по 20 МГц каждый) одновременно – теоретический потолок увеличился до 6,93 Гбит/с. что в 24 раза быстрее, чем 802.11n.

От частоты 2,4 ГГц было решено отказаться, в силу загруженности диапазона и невозможности объединения более 2 каналов. Стандарт Wi-Fi IEEE 802.

Сегодня еще не все смартфоны поддерживают его (к примеру, поддержки нет у многих бюджетников на MediaTek).

Другие стандарты

Существуют версии IEEE 802.11, маркированные другими буквами. Но они или вносят небольшие поправки и дополнения к перечисленным выше стандартам, или добавляют специфические функции (вроде возможности взаимодействия с другими радиосетями или безопасность). Выделить стоит 802.

11y, использующий нестандартную частоту 3,6 ГГц, а также 802.11ad, рассчитанный на диапазон 60 ГГц. Первый создан для обеспечения дальности связи до 5 км, за счет использования чистого диапазона.

Второй (он также известен как WiGig) – предназначен для обеспечения максимальной (до 7 Гбит/с) скорости связи на сверхмалых расстояниях (в пределах комнаты).

Какой стандарт Wi-Fi для смартфона лучше

Все современные смартфоны оборудованы модулем Wi-Fi, рассчитанным на работу с несколькими версиями 802.11. Как правило, поддерживаются все взаимно совместимые стандарты: b, g и n. Однако работа с последним нередко может быть реализована только на частоте 2,4 ГГц. Устройства, которые способны работать в сетях 802.11n 5 ГГц, также отличаются поддержкой 802.11a, как обратно совместимого.

Рост частоты способствует увеличению скорости обмена данными. Но, вместе с тем, уменьшается длина волны, ей сложнее проходить сквозь препятствия. Из-за этого теоретическая дальность связи 2,4 ГГц будет выше, чем у 5 ГГц. Однако на практике ситуация обстоит немного иначе.

Частота 2,4 ГГц оказалась свободной, поэтому бытовая электроника использует именно ее.

Помимо Wi-Fi, в этом диапазоне работают Bluetooth-устройства, приемопередатчики беспроводных клавиатур и мышек, в нем же излучают магнетроны СВЧ-печей.

Поэтому в местах, где функционирует несколько сетей Wi-Fi, количество помех нивелирует преимущество в дальности. Сигнал будет ловиться и за сотню метров, но скорость окажется минимальной, а потери пакетов данных – большими.

Диапазон 5 ГГц более широк (от 5170 до 5905 МГц), меньше загружен. Поэтому волны хуже преодолевают препятствия (стена, мебель, тело человека), зато в условиях прямой видимости обеспечивают более устойчивую связь. Неспособность эффективно преодолевать стены оборачивается преимуществом: вы не сможете поймать соседский Wi-Fi, зато и вашему роутеру или смартфону он мешать не будет.

Исходя из этого, смартфоны с поддержкой IEEE 802.11ac в диапазоне 5 ГГц предпочтительнее для смартфонов. Они обеспечивают высокую скорость передачи, качества сигнала достаточно для покрытия квартиры, а сеть меньше подвержена влиянию помех.

Учитывая, что все смартфоны с поддержкой 802.11ac работают и с более ранними версиями стандарта, то в случае помех устройство автоматически будет подключаться к любой точке доступа.

 Предлагаем почитать нашу статью о моделях смартфонов, работающих по стандарту IEEE 802.11ac.

Многое зависит от роутера и его типа антенны. Антенны адаптивного типа  разработаны так, что они определяют местонахождение смартфона и подают на него направленный сигнал, достающий дальше, чем у других типов антенн.

Какие виды Wi-Fi-сетей существуют?

Сети Wi-Fi играют важную роль в современном технологическом мире: к сетям Wi-Fi подключены миллиарды устройств. Уже сегодня большинство подключений к Интернету в мире происходят именно через беспроводные сети. По данным Juniper Research, к 2019 г. через них будет проходить 60 % мобильного трафика.

Глобальный рынок Wi-Fi вырастет с $14,8 млрд в 2015 г. до $ 33,6 млрд к 2020 г. С распространением интернета вещей и автомобильных хотспотов сети Wi-Fi станут основным связующим звеном информационного пространства. Для большинства пользователей слово Wi-Fi — это синоним подключения к Интернету.

Но на самом деле Wi-Fi является стандартом беспроводного подключения к локальной сети. Проще говоря, Wi-Fi — это связующее звено, способное объединять множество устройств с маршрутизатором (роутером), который может быть подключен к Интернету.

При этом не нужны провода и есть возможность подключения «на лету», например во время пешеходной прогулки или езды на велосипеде.

Разные принципы, общая цель

Wi-Fi-сети могут строиться по разным принципам, в зависимости от задач, которые решает та или иная беспроводная сеть. Есть три основных принципа, по ним строится большинство Wi-Fi-сетей всех масштабов.

Точка доступа (Access Point, или сокращенно AP) является наиболее распространенным типом соединения. Используется дома или в офисах в виде сочетания беспроводной точки доступа и маршрутизатора.

Обычно такие сети Wi-Fi предназначены для доступа в Интернет, но могут выполнять и другие задачи, например организовывать локальную сеть без доступа во Всемирную паутину.

Точка доступа похожа на театр: множество зрителей (клиентских устройств) получают информацию от одного актера (точки доступа).

Фото 1: Принцип построения точки доступа Wi-Fi

Подключение имеет следующую структуру:

• маршрутизатор назначает IP-адреса и обеспечивает брандмауэр между сетью и Интернетом;
• беспроводная точка доступа (AP) создает беспроводной мост между маршрутизатором и устройствами пользователей;
• устройства пользователей — планшеты, смартфоны, ПК.

В небольших сетях маршрутизатор и точка доступа часто объединены в одном устройстве. Доступ в Интернет осуществляется с помощью кабеля или мобильных сетей 3G, 4G. В больших офисах используется множество точек доступа для равномерного покрытия беспроводной сетью всей площади офисного помещения. Также точки доступа могут иметь специальное исполнение для установки на улице, транспорте.

Соединение точка-точка (Point to Point, P2P) используется для беспроводной связи двух маршрутизаторов, когда нужно объединить две локальные сети или два ПК. Такое соединение можно использовать, например для соединения двух домов на расстоянии больше 100 м.

Фото 2: Рядовое оборудование для сетей точка-точка можно использовать для расстояний около 100 м в зоне прямой видимости

Обычно соединение точка-точка применяется для связи двух компьютеров или двух точек доступа на большом расстоянии. Для дальности свыше 500 м используются секторные, параболические или панельные направленные антенны. При стоимости примерно $300 такие антенны обеспечивают дальность передачи беспроводного сигнала в 5-10 км на частоте 5 ГГц (в режимах FDD, TDM).

Фото 3: . Устройства с направленными антеннами и мощными передатчиками позволяют организовать соединение точка-точка на расстоянии более 1 км

Соединение точка-точка может состоять из цепочки приемников и передатчиков. Таким образом можно передавать сигнал Wi-Fi на большое расстояние в условиях, когда прокладка кабелей затруднительна. Примером может служить Wi-Fi-сеть Napo Network в Перу.

Она имеет протяженность 445 км и связывает 15 медицинских учреждений в сельской местности, окруженной джунглями.

В таких ретрансляционных сетях (радиомостах) из-за больших задержек при передаче данных неприменим обычный сетевой метод доступа CSMA-CD, поэтому используются специальные режимы работы передатчика и приемника сигнала.

Так, режим FDD имеет частотное разделение сигнала: приемник и передатчик работают на разных частотах и не мешают друг другу. В режиме TDM передатчик и приёмник работают на одной частоте в режиме полудуплекса (передача и приём разделены временными интервалами). Для избежания коллизий в TDM-радиомостах требуется чёткая синхронизация времени, часто для этого используется сигнал от GPS.

Фото 4: Сеть Napo Network, Перу

Радиомосты, размещенные на крыше зданий, используются только для передачи сигнала к другим домам в пределах прямой видимости. Обычно они не могут обеспечить качественный Wi-Fi-сигнал внутри зданий из-за несовместимости технологий и существенного затухания сигнала.

Соединение точка-мультиточка (Point to Multipoint, P2MP) использует один мощный передатчик, который транслирует сигнал Wi-Fi множеству пользователей. Обычно такая схема подключения используется провайдерами для предоставления услуг доступа в Интернет.

Подключение точка-мультиточка имеет следующую структуру:

• модем с доступом в Интернет;
• точка доступа с мощной всенаправленной антенной для трансляции сигала Wi-Fi;
• клиентские принимающие устройства, которые передают сигнал на беспроводную точку доступа пользователя.

Фото 5: Соединение точка-мультиточка позволяет подключить к сети множество пользователей на значительной площади

Соединение точка-мультиточка широко применяется в условиях города, например для организации сети видеонаблюдения, в которой видеокамеры могут быть удалены от операторского центра на километры. Чаще всего соединение P2MP используется для беспроводного доступа в Интернет и IP-телефонии.

Количество абонентов в сети точка-мультиточка зависит от характеристик оборудования и требуемой скорости подключения у каждого из конечных пользователей.

Количество абонентов ограничено пропускной скоростью базовой станции, подключенной к основному сетевому ресурсу (сервер, Интернет).

Небольшие точки доступа оборудованы низкопроизводительным чипсетом поэтому обычно обеспечивают скорость около 50 Мбит/с и обслуживают 10-15 абонентов.

Когда нужно обеспечить связью большее количество абонентов или обеспечить надежную связь на сложном рельефе местности, применяют производительные точки доступа с секторными антеннами. Они направляют все излучение точки доступа в сторону абонентов в пределах сектора от 30 до 180 градусов.

Это позволяет повысить качество связи при той же или меньшей мощности передатчика. Например, точка доступа Edimax EW-7303APn V2 со встроенной секторной антенной обеспечивает скорость до 150 Мбит/сек (802.11n, 2,4 ГГц).

Усиление антенны 15 дБм обеспечивает устойчивый приём сигнала в секторе 90 градусов на дальности до 500 м.

Фото 6: Точка доступа Edimax EW-7303APn V2 со встроенной секторной антенной

Сети точка-мультиточка с секторными антеннами и множеством точек доступа способны обслуживать до 1000 абонентов. Часто, такие сети развёртывают для обеспечения общественного доступа в Интернет в торговых центрах, аэропортах, вокзалах. Для повышения пропускной способности применяются принцип «микросоты» — увеличивается плотность установки точек, работающих на пониженной мощности.

Высокая пропускная способность Wi-Fi может использоваться операторами мобильной связи для разгрузки сетей (Wi-Fi-offload). Передача данных со смартфонов производится через Wi-Fi сеть, а весь радиодиапазон GSM/3G резервируется под «голос».

Регистрация смартфонов в сети осуществляется по протоколу SIM-EAP (на основе номера сим-карты). Такой подход распространён в Европе, однако при проектировании такой Wi-Fi сети приходится сталкиваться со сложностями организации биллинга.

Сеть MESH – это концептуально новый подход к Wi-Fi. По-сути — это схема подключения мультиточка-мультиточка. MESH не требует проводов, точки доступа подключают друг к другу по радио.

Один из них (чаще 2,4 ГГц) используется для подключения клиентских устройств. Второй (5 ГГц) — для поддержания транспортной сети, связи с другими точками доступа MESH.

Маршрут к Интернет-шлюзу может быть задан жёстко администратором или могут использоваться динамические протоколы маршрутизации (802.11k, RIP, OSPF) для выбора оптимального маршрута с учётом динамической загруженности каналов.

Фото 7: Один из примеров смешанной сети, построенной на устройствах в режиме Ad-Hoc

Примером может служить сеть, которая основана на беспроводных узлах, установленных на крышах зданий. Эти узлы разделяют все ресурсы, такие как местные серверы, приложения и подключения к Интернету. Узлы могут подключаться к ПК, маршрутизаторам, точкам доступа внутри и вне зданий.

Пользователи могут получить доступ к ресурсам сети из любого места, куда «добирается» сигнал Wi-Fi. В реальных условиях для проектирования крупной Wi-Fi-сети обычно приходится применять гибридные решения, которые используют несколько принципов построения беспроводных сетей.

Спроектировать и развернуть такую сеть сложно, поэтому для создания надежной Wi-Fi-сети всегда пользуются услугами специалистов.

Старые стандарты Wi-Fi-сетей

Беспроводная связь Wi-Fi получила зеленый свет в 1985 г., когда частоты 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц были открыты для свободного использования без лицензии.

Фото 8: Поколения стандартов Wi-Fi

Стандарт 1-го поколения IEEE 802.11 обеспечивал скорость до 2 Мбит/с на дальности до 20 м внутри помещений. Основным недостатком было использование частот 2,4 ГГц, на которых присутствуют помехи от бытового и промышленного оборудования. Стандарт 802.

11b: та же частота 2,4 Ггц, но скорость выросла до 11 Мбит/с. Это был первый массовый стандарт, который вывел Wi-Fi на глобальный рынок. Стандарт 802.11a/g работает в диапазоне 2,4 ГГц, как 802.11b, но при этом использует более быстрое OFDM стандарта 802.11a.

На его базе был создан стандарт IEEE 802.11ac-2013.

Будущие стандарты Wi-Fi-сетей —  больше устройств, выше скорость

В мае 2015 г. Минкомсвязи РФ утвердило стандарт 802.11ac, который имеет канал шириной 80 МГц и обеспечивает скорость беспроводной передачи до 1300 Мбит/с.

Фото 9: Точка доступа дальней связи Edimax WAP1750 3×3 MIMO. Стандарт 802.11ac

Весной 2015 г. на рынке появились первые устройства стандарта 802.11ac Wave 2. Этот стандарт имеет скорость передачи данных до 3,47 Гбит/сек, более широкий канал связи (160 МГц) и использует программную технологию Multi-User MIMO.

Алгоритмы MU-MIMO обеспечивают передачу нескольких потоков данных разным пользователям, а не последовательно от пользователя к пользователю, как в обычной технологии SU-MIMO. Поскольку исчезают очереди на доступ, а данные обрабатываются одновременно, MU-MIMO резко повышает эффективность использования частоты.

В отличие от старых технологий, MU-MIMO не делит общую скорость канала на количество клиентских устройств, а позволяет обеспечить максимальную скорость канала для всех устройств. MU-MIMO требует более сложных алгоритмов обработки данных и больше вычислительных ресурсов, но максимально реализует преимущества многоантенных систем.

В конечном итоге стандарты Wi-Fi с MU-MIMO позволят увеличить масштаб беспроводных сетей и увеличить их пропускную способность. Это особенно важно для Интернета вещей.

По прогнозам зарубежных экспертов, массовый переход на решения 802.11ac Wave 2 состоится в течение нескольких лет, когда появится множество клиентских устройств с поддержкой MU-MIMO.

Многообразие принципов построения Wi-Fi -сетей, множество стандартов и наименований оборудования требуют профессионального участия при проектировании и развертывании беспроводных коммуникаций. Без квалифицированных специалистов велик риск ошибиться при выборе оборудования и потерять время и деньги.

Смотрите также:

• Из чего состоит Wi-Fi сеть?
• Как построить Wi-Fi сеть?
• Реклама в Wi-Fi сетях

Стандарты Wi-Fi и их отличия друг от друга

Протокол Wireless Fidelity был разработан, страшно подумать, в 1996 году. Первое время он обеспечивал пользователя минимальной скоростью передачи данных. Но спустя примерно каждые три года внедрялись новые стандарты Wi-Fi. Они увеличивали скорость приема и передачи данных, а также слегка увеличивали ширину покрытия.

Каждая новая версия протокола обозначается одной или двумя латинскими буквами, следующими после цифр 802.11. Некоторые стандарты Wi-Fi являются узкоспециализированными — они никогда в смартфонах не использовались. Мы же поговорим только о тех версиях протокола передачи данных, о которых необходимо знать рядовому пользователю.

Wi-Fi

Самый первый стандарт не имел никакого буквенного обозначения. Он появился на свет в 1996 году и использовался в течение примерно трех лет. Данные по воздуху при применении этого протокола скачивались со скоростью 1 Мбит/с.

По современным меркам это чрезвычайно мало. Но давайте вспомним, что о выходе в «большой» интернет с портативных устройств тогда и речи не было.

В те годы ещё даже WAP толком не был развит, интернет-странички в котором редко весили более 20 Кб.

Однако низкая популярность не помешала протоколу развиваться. Постепенно начали появляться девайсы, повышающие мощность модуля передачи данных. Скорость при той же версии Wi-Fi возросла вдвое — до 2 Мбит/с.

Но было понятно, что это предел.

Поэтому Wi-Fi Alliance (объединение из нескольких крупных компаний, созданное в 1999 году) пришлось разрабатывать новый стандарт, который обеспечивал бы более высокую пропускную способность.

Wi-Fi 802.11a

Первым творением Wi-Fi Alliance стал протокол 802.11a, который тоже не стал сколь-либо популярным. Его отличие заключалось в том, что техника могла использовать частоту 5 ГГц. В результате скорость передачи данных выросла до 54 Мбит/с.

Проблема же заключалась в том, что с использовавшейся ранее частотой 2,4 ГГц этот стандарт был несовместим. В результате производителям приходилось устанавливать двойной приемопередатчик, чтобы обеспечить работу в сетях на обеих частотах.

Нужно ли говорить, что это совершенно не компактное решение?

В смартфонах и мобильных телефонах данная версия протокола практически не применялась. Объясняется это тем, что спустя примерно год вышло гораздо более удобное и популярное решение.

Wi-Fi 802.11b

При проектировании этого протокола создатели вернулись к частоте 2,4 ГГц, обладающей неоспоримым достоинством — широкой зоной покрытия. Инженерам удалось добиться того, что гаджеты научились передавать данные на скорости от 5,5 до 11 Мбит/с.

Поддержку данного стандарта тут же начали получать все маршрутизаторы. Постепенно начал появляться такой Wi-Fi и в популярных портативных устройствах. Например, его поддержкой мог похвастать смартфон Nokia E65.

Что немаловажно, Wi-Fi Alliance обеспечил совместимость с самой первой версией стандарта, благодаря чему переходный период прошел совершенно незаметно.

Вплоть до конца первого десятилетия 2000-х годов многочисленной техникой использовался именно протокол 802.11b. Предоставляемых им скоростей хватало и смартфонам, и портативным игровым консолям, и ноутбукам. Поддерживают этот протокол и практически все современные смартфоны.

Это значит, что если у вас в комнате расположен очень старый роутер, который не может передавать сигнал по более современным версиям протокола, смартфон сеть всё же распознает.

Хотя быстротой передачи данных вы точно будете недовольны, так как сейчас мы используем совсем другие стандарты скорости.

Как вам уже стало понятно, эта версия протокола обратно совместима с предыдущими. Объясняется это тем, что рабочая частота не изменилась. При этом инженерам удалось повысить скорость приема и отправки данных до 54 Мбит/с. Релиз стандарта произошел в 2003 году.

Некоторое время такая скорость казалась даже избыточной, поэтому многие производители мобильников и смартфонов медлили с его внедрением.

Зачем нужна столь быстрая передача данных, если объем встроенной памяти у портативных устройств частенько ограничивался 50-100 Мб, а полноценные интернет-страницы на маленьком экране попросту не отображались? И всё же постепенно протокол завоевал популярность, в основном за счет ноутбуков.

Wi-Fi 802.11n

Самое масштабное обновление стандарта случилось в 2009 году. На свет появился протокол Wi-Fi 802.11n. В тот момент смартфоны уже научились качественно отображать тяжелый веб-контент, поэтому новый стандарт пришелся очень кстати.

Его отличия от предшественников заключались в увеличившейся скорости и теоретической поддержке частоты 5 ГГц (при этом 2,4 ГГц тоже никуда не делись). Впервые в протокол была внедрена поддержка технологии MIMO. Она заключается в поддержке приема и передачи данных одновременно по нескольким каналам (в данном случае — по двум).

Это позволяло в теории добиться скорости на уровне 600 Мбит/с. На практике же она редко превышала 150 Мбит/с. Сказывалось наличие помех на пути сигнала от маршрутизатора к принимающему устройству, да и многие роутеры для экономии лишались поддержки MIMO. Равно как бюджетные устройства всё же не получали возможность работы в частоте 5 ГГц.

Стандарт Wi-Fi 802.11n до сих пор активно эксплуатируется. Хотя многие пользователи уже отметили ряд его недостатков.

Во-первых, из-за частоты 2,4 ГГц им не поддерживается объединение более двух каналов, из-за чего теоретический предел скорости никогда не достигается.

Во-вторых, в гостиницах, торговых центрах и прочих людных местах каналы начинают наслаиваться друг на друга, что вызывает помехи — интернет-страницы и контент грузятся очень медленно. Все эти проблемы решил релиз следующего стандарта.

Wi-Fi 802.11ac

На момент написания статьи самый новый и самый быстрый протокол. Если предыдущие виды Wi-Fi работали в основном в частоте 2,4 ГГц, имеющей ряд ограничений, то здесь используются строго 5 ГГц.

Это практически вдвое снизило ширину покрытия. Впрочем, производители маршрутизаторов решают данную проблему установкой направленных антенн. Каждая из них отправляет сигнал в свою сторону.

Однако некоторым людям это всё же покажется неудобным по следующим причинам:

• Роутеры получаются громоздкими, так как в их составе присутствуют четыре или даже большее число антенн;
• Желательно устанавливать маршрутизатор где-то посредине между всеми обслуживаемыми помещениями;
• Роутеры с поддержкой Wi-Fi 802.11ac потребляют больше электричества, нежели старые и бюджетные модели.

Главное достоинство нового стандарта заключается в десятикратном росте скорости и расширенной поддержке технологии MIMO. Отныне объединяться могут до восьми каналов! В результате теоретический поток данных составляет 6,93 Гбит/с. На практике скорости гораздо ниже, но даже их вполне хватает для того, чтобы посмотреть на устройстве какой-нибудь 4K-фильм онлайн.

Некоторым людям возможности нового стандарта кажутся излишними. Поэтому многие производители не внедряют его поддержку в бюджетные смартфоны. Не всегда протокол поддерживается и даже достаточно дорогими девайсами.

Например, его поддержки лишён Samsung Galaxy A5 (2016), который даже после снижения ценника невозможно отнести к бюджетному сегменту. Узнать о том, какие стандарты Wi-Fi поддерживает ваш смартфон или планшет, достаточно просто.

Для этого посмотрите его полные технические характеристики в интернете, либо запустите один из бенчмарков.

Все существующие стандарты Wi-Fi-сетей

Популярность Wi-Fi-соединения растёт с каждым днём, поскольку огромными темпами увеличивается спрос на этот вид сети. Смартфоны, планшеты, ноутбуки, моноблоки, телевизоры, компьютеры — вся наша техника поддерживает беспроводное подключение к интернету, без которого уже невозможно представить жизнь современного человека.

Технологии передачи данных развиваются вместе с выпуском новой техники

Для того чтобы подобрать подходящую для ваших нужд сеть, необходимо узнать про все стандарты Wi-Fi, существующие на сегодняшний день.

Компанией Wi-Fi Alliance разработано более двадцати технологий подключения, четыре из которых сегодня наиболее востребованы: 802.11b, 802.11a, 802.11g и 802.11n. Самым последним открытием производителя стала модификация 802.

11ас, показатели которой в несколько раз превышают характеристики современных адаптеров.

Стандарт 802.11b

Является старшей сертифицированной технологией беспроводного подключения и отличается общей доступностью. Устройство обладает весьма скромными параметрами:

• Скорость передачи информации — 11 Мбит/с;
• Диапазон частот — 2,4 ГГц;
• Радиус действия (при отсутствии объёмных перегородок) — до 50 метров.

Следует отметить, что этот стандарт имеет слабую помехоустойчивость и низкую пропускную способность. Поэтому, несмотря на привлекательную цену этого Wi-Fi-подключения, его техническая составляющая значительно отстаёт от более современных моделей.

Стандарт 802.11a

Эта технология представляет собой улучшенную версию предыдущего стандарта. Разработчики сделали упор на пропускную способность устройства и его тактовую частоту. Благодаря таким изменениям, в этой модификации отсутствует влияние других устройств на качество сигнала сети.

• Скорость передачи информации — 54 Мбит/с;
• Диапазон частот — 5 ГГц;
• Радиус действия — до 30 метров.

Однако все преимущества стандарта 802.11a компенсированы в равной степени его недостатками: уменьшенным радиусом подключения и высокой (по сравнению с 802.11b) ценой.

Стандарт 802.11g

Обновлённая модификация выходит в лидеры сегодняшних стандартов беспроводных сетей, поскольку поддерживает работу с распространённой технологией 802.11b и, в отличие от неё, имеет достаточно высокую скорость соединения.

• Скорость передачи информации — 54 Мбит/с;
• Диапазон частот — 2,4 ГГц;
• Радиус действия — до 50 метров.

Как вы могли заметить, тактовая частота снизилась до 2,4 ГГц, но зона покрытия сети вернулась до прежних показателей, характерных для 802.11b. Кроме того, цена на адаптер стала более доступной, что является весомым преимуществом при выборе оборудования.

Новейший и самый технологичный стандарт 802.11ас

Устройства модификации 802.11ас предоставляют пользователям абсолютно новое качество работы в интернете. Среди преимуществ этого стандарта следует выделить следующие:

1. Высокая скорость. При передаче данных посредством сети 802.11ас используются более широкие каналы и повышенная частота, что увеличивает теоретическую скорость до 1,3 Гбит/с. На практике пропускная способность составляет до 600 Мбит/с. Кроме того, устройство на базе 802.11ас передаёт больше данных за один такт.

1. Увеличенное количество частот. Модификация 802.11ас оснащена целым ассортиментом частот 5 ГГц. Новейшая технология обладает более сильным сигналом. Адаптер с высоким диапазоном охватывает полосу частот до 380 МГц.
2. Зона покрытия сети 802.11ас. Этот стандарт предоставляет более широкий радиус действия сети. Кроме того, Wi-Fi-подключение работает даже через бетонные и гипсокартонные стены. Помехи, возникающие при работе домашней техники и соседского интернета, никак не влияют на работу вашего соединения.
3. Обновлённые технологии. 802.11ас оснащён расширением MU-MIMO, которое обеспечивает бесперебойную работу нескольких устройств в сети. Технология Beamforming определяет устройство клиента и направляет ему сразу несколько потоков информации.

Познакомившись поближе со всеми существующими на сегодняшний день модификациями Wi-Fi-соединения, вы без труда сможете выбрать подходящую для ваших потребностей сеть. Следует напомнить, что большинство устройств содержит стандартный адаптер 802.11b, который также поддерживается технологией 802.11g. Если вы ищете беспроводную сеть 802.

11ас, то количество оснащённых ею устройств сегодня невелико. Однако это весьма актуальная проблема и в скором времени всё современное оборудование перейдёт на стандарт 802.11ас. Не забудьте позаботиться о безопасности доступа в интернет, установив сложный код на своё Wi-Fi-соединение и антивирус для защиты компьютера от вирусного ПО.