Які основні протоколи wifi? все, що потрібно знати

З цього приводу ми детально пояснюємо, які основні протоколи Wifi . До кількох років тому підключення комп'ютерів було можливо лише за допомогою кабелів. Цей тип з'єднання досить популярний, але він має деякі обмеження, наприклад: ви можете переміщати обладнання лише до межі досяжності кабелю; Для високого обладнання обладнання можуть знадобитися пристосування в структурі будівлі для проходження кабелів; У будинку може знадобитися просвердлити отвори в стіні, щоб кабелі дісталися до інших приміщень; постійні або неправильні маніпуляції можуть пошкодити роз'єм кабелю. На щастя, для усунення цих обмежень з'явилася бездротова мережа Wi-Fi.

Зміст індексу

Використання цього типу мережі стає дедалі поширенішим не лише у побутових та професійних умовах, а й у громадських місцях (бари, кафе, торгові центри, книгарні, аеропорти тощо) та в академічних установах.

З цієї причини ми розглянемо основні характеристики технології Wi-Fi та трохи пояснимо, як вона працює. Оскільки це не могло перестати бути, ви також знатимете відмінності між стандартами Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n та 802.11ac.

Які основні протоколи Wifi? Що таке Wi-Fi?

Wi-Fi - це набір специфікацій для бездротових локальних мереж (WLAN), заснований на стандарті IEEE 802.11. Назва "Wi-Fi" взята як абревіатура до англійського терміна "Wireless Fidelity", хоча Wi-Fi Alliance, суб'єкт господарювання, головним чином відповідальний за ліцензування продуктів на основі технологій, ніколи не підтверджував такого висновку. Зазвичай зустрічається ім'я Wi-Fi, написане як "wi-fi", "Wi-fi" або навіть "wifi". Усі ці назви відносяться до однієї технології.

За допомогою технології Wi-Fi можна реалізувати мережі, які з'єднують комп’ютери та інші пристрої (смартфони, планшети, консолі відеоігор, принтери тощо), які географічно близькі.

Ці мережі не вимагають використання кабелів, оскільки вони здійснюють передачу даних за допомогою радіочастоти. Ця схема пропонує ряд переваг, серед яких: вона дозволяє користувачеві використовувати мережу в будь-якій точці в межах діапазону передачі; дозволяє швидко вставляти в мережу інші комп’ютери та пристрої; не дозволяє пластикам або пристосованим для проходження кабелів стіни або споруди нерухомості.

Гнучкість Wi-Fi настільки велика, що стало можливим впроваджувати мережі, які використовують цю технологію в самих різних місцях, головним чином через те, що переваги, згадані в попередньому пункті, часто призводять до зниження витрат.

Таким чином, звичайно знайти мережі Wi-Fi, доступні в готелях, аеропортах, шосе, барах, ресторанах, торгових центрах, школах, університетах, офісах, лікарнях та багатьох інших місцях. Для використання цих мереж користувачеві необхідно мати лише ноутбук, смартфон або будь-який сумісний з ним Wi-Fi пристрій.

Трохи історії Wi-Fi

Ідея бездротових мереж не нова. Промисловість хвилюється цим питанням давно, але відсутність стандартизації стандартів та технічних характеристик виявилося перешкодою, адже кілька дослідницьких груп працювали з різними пропозиціями.

З цієї причини деякі компанії, такі як 3Com, Nokia, Lucent Technologies та Symbol Technologies (придбані Motorola), об'єдналися, щоб створити групу для вирішення цієї проблеми, і, таким чином, Альянс сумісності бездротових мереж (WECA) народився в 1999 році, який був перейменований в Альянс Wi-Fi у 2003 році.

Як і в інших консорціумах стандартизації технологій, кількість компаній, які приєднуються до альянсу Wi-Fi, постійно збільшується. WECA продовжувала працювати зі специфікаціями IEEE 802.11, які насправді не сильно відрізняються від специфікацій IEEE 802.3. Цей останній набір відомий під назвою Ethernet і просто складається з переважної більшості традиційних дротових мереж. По суті, те, що змінюється від одного стандарту до іншого, - це його з'єднувальні характеристики: один тип працює за допомогою кабелів, інший за допомогою радіочастоти.

Перевага цього в тому, що не було необхідності створювати якийсь конкретний протокол для бездротового мережевого зв'язку на основі цієї технології. При цьому навіть можливо мати мережі, які використовують обидва стандарти.

Але WECA все-таки довелося вирішити ще одне питання: відповідна назва технології, яку легко було вимовити, і це дозволило швидко зв’язатись із її пропозицією, тобто бездротовими мережами. Для цього він найняв компанію, що спеціалізується на брендах, Interbrand, яка в кінцевому підсумку створила не лише назву Wi-Fi (можливо, виходячи з цього терміна "Wileress Fidelity"), а й логотип технології. Номінал настільки широко прийнятий, що WECA вирішила змінити свою назву в 2003 році на альянс Wi-Fi, як повідомлялося.

Операція Wi-Fi

На цьому етапі тексту ви, природно, цікавитесь, як працює Wi-Fi. Як ви вже знаєте, технологія базується на стандарті IEEE 802.11. Але це не означає, що всі продукти, які працюють з цими специфікаціями, також будуть Wi-Fi.

Для того, щоб продукт отримав печатку з цією маркою, він повинен бути оцінений і сертифікований Альянсом Wi-Fi. Це спосіб гарантувати користувачеві, що всі продукти із сертифікатом W i-Fi сертифіковані відповідно до стандартів функціональності, які гарантують взаємодію з іншим обладнанням.

Однак це не означає, що пристрої, які не мають пломби, не працюватимуть із пристроями, у яких є (все-таки завжди краще вибирати сертифіковану продукцію, щоб уникнути ризиків і проблем).

Стандарт 802.11 встановлює стандарти створення та використання бездротових мереж. Передача цього типу мережі здійснюється радіочастотними сигналами, які поширюються по повітрю і можуть охоплювати ділянки в будинку на сотні метрів.

Оскільки існує велика кількість служб, які можуть використовувати радіосигнали, важливо, щоб кожен діяв відповідно до вимог, встановлених урядом кожної країни. Це хороший спосіб уникнути незручностей, особливо втручання.

Однак є деякі сегменти частоти, які можна використовувати без необхідності прямого затвердження відповідними структурами кожного уряду: смуги ISM (промислові, наукові та медичні), які можуть працювати, серед інших, з такими інтервалами: 902 МГц - 928 МГц; 2, 4 ГГц - 2, 485 ГГц і 5, 15 ГГц - 5, 825 ГГц (залежно від країни ці межі можуть змінюватися).

SSID (ідентифікатор набору послуг)

Ми будемо знати найважливіші версії 802.11, але раніше, щоб полегшити розуміння, зручно знати, що для створення такої мережі необхідно підключити пристрої (також звані STA) до пристроїв, що сприяють доступ. Вони загалом називаються точками доступу (AP). Коли одна або більше STA підключаються до точки доступу, отже, існує мережа, яку називають базовим набором послуг (BSS).

З міркувань безпеки та можливості того, що в певному місці є більше одного BSS (наприклад, дві бездротові мережі, які були створені різними компаніями в зоні подій), важливо, щоб кожен отримував ідентифікацію під назвою Service Set Ідентифікатор (SSID) - набір символів, який після визначення вводиться у заголовок кожного пакету даних у мережі. Іншими словами, SSID - це ім'я, яке надається кожній бездротовій мережі.

Протоколи Wi-Fi

Перша версія стандарту 802.11 була випущена в 1997 році, приблизно через 7 років досліджень. З появою нових версій (які будуть розглянуті пізніше) оригінальна версія стала відомою як спадщина 802.11-1997 або 802.11.

Оскільки це технологія радіочастотної передачі, IEEE (Інститут електричних та електронних інженерів) визначив, що стандарт може працювати в діапазоні частот 2, 4 ГГц і 2, 4835 ГГц, одного з вищезгаданих діапазонів ISM.

Його швидкість передачі даних становить 1 Мбіт / с або 2 Мб / с (мегабіт в секунду), і можна використовувати спектр прямого розповсюдження прямої послідовності (DSSS) і спектр частоти стрибкоподібного поширення (FHSS).

Ці методи дозволяють передавати, використовуючи кілька каналів у межах частоти, однак DSSS створює декілька сегментів переданої інформації і одночасно посилає їх до каналів.

Техніка FHSS, у свою чергу, використовує схему «стрибки частоти», де передана інформація використовує одну частоту в певний період, а з іншого - використовує іншу частоту.

Ця функція змушує FHSS мати дещо нижчу швидкість передачі даних, з іншого боку, це робить передачу менш сприйнятливою до перешкод, оскільки частота, що використовується, постійно змінюється. DSSS закінчується швидше, але, швидше за все, вони зазнають перешкод, коли всі канали використовуються одночасно.

802.11b

Оновлення стандарту 802.11 було випущено в 1999 році і отримало назву 802.11b. Основна особливість цієї версії - можливість встановлення з'єднань із такими швидкостями передачі: 1 Мб / с, 2 Мб / с, 5, 5 Мб / с і 11 Мб / с.

Діапазон частот той самий, що використовується в оригіналі 802.11 (між 2, 4 і 2, 4835 ГГц), але техніка передачі обмежена спектром, що поширюється прямою послідовністю, як тільки FHSS закінчується, не враховуючи стандартів, встановлених Федеральна комісія зв'язку (FCC) при використанні в передачах зі швидкістю, що перевищує 2 Мб / с.

Для ефективної роботи зі швидкістю 5, 5 Мбіт / с та 11 Мб / с 802.11b також використовує техніку, що називається Додатковим кодовим керуванням (CCK).

Площа покриття трансмісії 802.11b теоретично може бути до 400 метрів у відкритих середовищах і може досягати 50 метрів у закритих місцях (таких як офіси та будинки).

Важливо зазначити, однак, що на діапазон передачі може впливати цілий ряд факторів, таких як об'єкти, які викликають перешкоди або перешкоджають поширенню передачі звідки вони є.

Цікаво зауважити, що, щоб передати передачу максимально функціональною, стандарт 802.11b (і стандарти наступника) можуть призвести до зниження швидкості передачі даних до мінімальної межі (1 Мб / с) як станція знаходиться далі від точки доступу.

Вірно також і зворотне: чим ближче до точки доступу, тим вище може бути швидкість передачі.

Стандарт 802.11b вперше був прийнятий у широкому масштабі, тому був одним із людей, відповідальних за популяризацію мереж Wi-Fi.

802.11a

Стандарт 802.11a був випущений наприкінці 1999 року, приблизно в той же час, що і версія 802.11b.

Його основна характеристика - можливість роботи зі швидкістю передачі даних у таких значеннях: 6 Мб / с, 9 Мб / с, 12 Мб / с, 18 Мб / с, 24 Мб / с, 36 Мб / с, 48 Мб / с і 54 Мб / с. Географічний ареал її передачі становить приблизно 50 метрів. Однак його робоча частота відрізняється від оригінального стандарту 802.11: 5 ГГц, з каналами 20 МГц в цьому діапазоні.

З одного боку, використання цієї частоти зручно, оскільки це дає менші можливості перешкод, зрештою, це значення мало використовується. З іншого боку, це може спричинити певні проблеми, оскільки у багатьох країнах немає таких правил. Крім того, ця функція може спричинити труднощі в спілкуванні з пристроями, які працюють за стандартами 802.11 та 802.11b.

Важливою деталлю є те, що замість використання DSSS або FHSS стандарт 802.11a використовує методику, відому як мультиплексування ортогонального частотного поділу (OFDM). У ній інформація, що передається, поділяється на кілька невеликих наборів даних, які передаються одночасно на різних частотах. Вони використовуються таким чином, що один заважає іншим, завдяки чому техніка OFDM працює досить задовільно.

Незважаючи на високу швидкість передачі, стандарт 802.11a не став таким популярним, як стандарт 802.11b.

802.11г

Стандарт 802.11g був випущений в 2003 році і відомий як природний наступник версії 802.11b, оскільки він повністю сумісний з ним.

Це означає, що пристрій, який працює з 802.11g, може без проблем спілкуватися з іншим, який працює з 802.11b, за винятком того, що швидкість передачі даних, очевидно, обмежує максимально дозволений останнім.

Основна принада стандарту 802.11g - це можливість працювати зі швидкістю передачі до 54 Мб / с, як це відбувається зі стандартом 802.11a.

Однак, на відміну від цієї версії, 802.11g працює на частотах в діапазоні 2, 4 ГГц (канали 20 МГц) і має майже таку ж потужність покриття, що і його попередник, стандарт 802.11b.

Техніка передачі, що використовується в цій версії, також є OFDM, однак при спілкуванні з пристроєм 802.11b техніка передачі стає DSSS.

802.11n

Розробка специфікації 802.11n почалася в 2004 році і закінчилася у вересні 2009 року. У цей період було випущено різні пристрої, сумісні з незавершеною версією стандарту.

Основною особливістю протоколу 802.11n є ​​використання схеми під назвою Multi-Input Multiple-Output (MIMO), здатної значно підвищити швидкість передачі даних за рахунок комбінування різних маршрутів передачі (антен). З цим можливо, наприклад, використання двох, трьох або чотирьох передавачів і приймачів для роботи мережі.

Однією з найпоширеніших конфігурацій у цьому випадку є використання точок доступу, які використовують три антени (три траси передачі) та STA з однаковою кількістю приймачів. Додавши цю функцію в поєднанні з уточненням її специфікацій, протокол 802.11n здатний передавати в діапазоні 300 Мб / с, теоретично він може досягати швидкості до 600 Мб / с. У найпростішому режимі передачі з одним контуром передачі 802.11n може досягати 150 Мбіт / с.

Що стосується його частоти, то стандарт 802.11n може працювати з діапазонами 2, 4 ГГц і 5 ГГц, що робить його сумісним з попередніми стандартами, навіть із 802.11a. Кожен канал у цих треках за замовчуванням шириною 40 МГц.

Його стандартна техніка передачі - OFDM, але з певними модифікаціями, завдяки використанню схеми MIMO, тому її часто називають MIMO-OFDM. Деякі дослідження припускають, що його площа покриття може перевищувати 400 метрів.

802.11ac

Наступником 802.11n є ​​стандарт 802.11ac, специфікації якого майже повністю розроблені в період з 2011 по 2013 рік, остаточно затвердивши його характеристики IEEE в 2014 році.

Основна перевага 802.11ac полягає в його швидкості, оціненій до 433 Мб / с в найпростішому режимі. Але теоретично можна зробити мережу, що перевищує 6 Гбіт / с, у більш досконалому режимі, який використовує декілька шляхів передачі (антен), максимум вісім. Тенденція полягає в тому, що галузь надає перевагу обладнання з використанням до трьох антен, максимальна швидкість - близько 1, 3 Гбіт / с.

Також називається WiFi 5G, 802.11ac працює на частоті 5 ГГц, оскільки в цьому діапазоні кожен канал може мати за замовчуванням ширину 80 МГц (опція 160 МГц).

Протокол 802.11ac також має найсучасніші методи модуляції. Точніше, це працює за схемою MU-MUMO (Multi-User MIMO), яка дозволяє передавати і приймати сигнал з різних терміналів, як ніби вони працювали спільно, на одній і тій же частоті.

Він також підкреслює використання методу передачі під назвою Beamforming (також відомого як TxBF), який є необов'язковим у стандарті 802.11n: це технологія, яка дозволяє передавальному пристрою (наприклад, маршрутизатору) оцінювати зв’язок із клієнтським пристроєм для оптимізації передачі у вашому напрямку.

Інші 802.11 стандарти

Стандарт IEEE 802.11 мав (і матиме) інші версії, крім згаданих вище, які не стали популярними з різних причин.

Одним із них є стандарт 802.11d, який застосовується лише в деяких країнах, де з якихось причин неможливо використовувати деякі інші встановлені стандарти. Інший приклад - стандарт 802.11e, основний фокус якого - QoS (Якість обслуговування) передач, тобто якість обслуговування. Це робить цю модель цікавою для додатків, які сильно впливають на шум (перешкоди), наприклад, VoIP-комунікації.

Існує також протокол 802.11f, який працює за схемою, відомою як реле, яка, коротше кажучи, змушує один пристрій відключитися від слабкої сигнальної точки доступу та підключитися до іншого, більш сильного сигналу точки доступу, в межах тієї ж мережі. Проблема полягає в тому, що деякі фактори можуть призвести до того, що ця процедура не відбудеться належним чином, викликаючи незручності для користувача. Специфікації 802.11f дозволяють покращити сумісність між точками доступу, щоб зменшити ці проблеми.

Стандарт 802.11h також заслуговує на увагу . Насправді це лише версія 802.11a, яка має можливості управління та зміни частоти. Це тому, що частота 5 ГГц (використовується 802.11a) застосовується в різних системах Європи.

Є кілька інших особливостей, але якщо тільки з конкретних причин, доцільно працювати з найпопулярнішими версіями, бажано з останніми.

Заключні слова

У цій статті було зроблено базову презентацію основних функцій, які передбачає Wi-Fi. Їхні пояснення можуть допомогти всім, хто хоче зрозуміти трохи більше про роботу бездротових мереж, заснованих на цій технології, і які можуть послужити вступом для тих, хто хоче заглибитись у цю тему.

Як ви завжди знаєте, радимо прочитати найкращі маршрутизатори на ринку та найкращі ПЛК на даний момент. Вони є основними показаннями для придбання хорошої бездротової системи Wi-Fi. Що ви думали про нашу статтю про протоколи Wifi? Яким ти зараз користуєшся вдома чи на роботі?