Каковы основные протоколы Wi-Fi? все, что вам нужно знать

В связи с этим мы подробно объясняем, каковы основные протоколы Wi-Fi . Еще несколько лет назад соединять компьютеры можно было только с помощью кабелей. Этот тип подключения довольно популярен, но имеет некоторые ограничения, например: вы можете перемещать оборудование только до предела досягаемости кабеля; В условиях высокого оборудования может потребоваться адаптация конструкции здания для прокладки кабелей; В доме может потребоваться просверлить отверстия в стене, чтобы кабели могли добраться до других комнат; постоянные или неправильные манипуляции могут привести к повреждению разъема кабеля. К счастью, появились беспроводные сети Wi-Fi, чтобы снять эти ограничения.

Указатель содержания

Использование этого типа сети становится все более распространенным, не только в домашних и профессиональных условиях, но и в общественных местах (бары, кафе, торговые центры, книжные магазины, аэропорты и т. Д.) И в учебных заведениях.

По этой причине мы рассмотрим основные характеристики технологии Wi-Fi и немного объясним, как она работает. Поскольку это не могло перестать быть, вы также будете знать различия между стандартами Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n и 802.11ac.

Каковы основные протоколы Wi-Fi? Что такое Wi-Fi?

Wi-Fi - это набор спецификаций для беспроводных локальных сетей (WLAN), основанный на стандарте IEEE 802.11. Название «Wi-Fi» взято как сокращение от английского термина «Wireless Fidelity», хотя Wi-Fi Alliance, организация, в первую очередь отвечающая за лицензирование продуктов на основе технологий, никогда не подтвердила такой вывод. Обычно встречается название Wi-Fi, написанное как «Wi-Fi», «Wi-Fi» или даже «Wi-Fi». Все эти имена относятся к одной и той же технологии.

С технологией Wi-Fi можно реализовать сети, которые соединяют компьютеры и другие устройства (смартфоны, планшеты, игровые приставки, принтеры и т. Д.), Которые географически близки.

Эти сети не требуют использования кабелей, поскольку они осуществляют передачу данных с помощью радиочастоты. Эта схема предлагает несколько преимуществ, среди которых: она позволяет пользователю использовать сеть в любой точке в пределах диапазона передачи; позволяет быстро вставлять в сеть другие компьютеры и устройства; препятствует тому, чтобы стены или структуры недвижимого имущества были пластмассовыми или приспособленными для прохода кабелей.

Гибкость Wi-Fi настолько велика, что стало возможным реализовать сети, использующие эту технологию в самых разных местах, главным образом из-за того, что преимущества, упомянутые в предыдущем параграфе, часто приводят к снижению затрат.

Таким образом, сети Wi-Fi можно найти в отелях, аэропортах, на шоссе, в барах, ресторанах, торговых центрах, школах, университетах, офисах, больницах и во многих других местах. Чтобы использовать эти сети, пользователю нужен только ноутбук, смартфон или любое Wi-Fi-совместимое устройство.

Немного из истории Wi-Fi

Идея беспроводных сетей не нова. Промышленность была обеспокоена этой проблемой в течение долгого времени, но отсутствие стандартизации стандартов и спецификаций оказалось препятствием, в конце концов, несколько исследовательских групп работали с различными предложениями.

По этой причине некоторые компании, такие как 3Com, Nokia, Lucent Technologies и Symbol Technologies (приобретенные Motorola) объединились, чтобы создать группу для решения этой проблемы, и, таким образом, Союз по совместимости беспроводных сетей Ethernet (WECA) родился в 1999 году. который был переименован в Wi-Fi Alliance в 2003 году.

Как и в случае других консорциумов по стандартизации технологий, число компаний, вступающих в Wi-Fi Alliance, постоянно увеличивается. WECA продолжил работу со спецификациями IEEE 802.11, которые на самом деле не сильно отличаются от спецификаций IEEE 802.3. Этот последний набор известен под названием Ethernet и просто состоит из подавляющего большинства традиционных проводных сетей. По сути, то, что меняется от одного стандарта к другому, это его характеристики подключения: один тип работает с кабелями, а другой - по радиочастоте.

Преимущество этого состоит в том, что не было необходимости создавать какой-либо конкретный протокол для беспроводной сетевой связи на основе этой технологии. При этом даже возможно иметь сети, которые используют оба стандарта.

Но WECA все же пришлось столкнуться с другим вопросом: подходящим названием для технологии, которое было легко произнести и которое позволило быстро ассоциироваться с ее предложением, то есть с беспроводными сетями. Для этого она наняла компанию, специализирующуюся на брендах, Interbrand, которая в итоге создала не только название Wi-Fi (вероятно, на основе этого термина «Wileress Fidelity»), но и логотип технологии. Как сообщалось, деноминация была настолько широко принята, что WECA решила изменить свое название в 2003 году на Wi-Fi Alliance.

Работа Wi-Fi

На этом этапе текста вам, естественно, интересно, как работает Wi-Fi. Как вы уже знаете, технология основана на стандарте IEEE 802.11. Но это не значит, что все продукты, которые работают с этими спецификациями, также будут иметь Wi-Fi.

Чтобы продукт получил печать с этим брендом, он должен быть оценен и сертифицирован Альянсом Wi-Fi. Это способ гарантировать пользователю, что все продукты с сертификацией W i-Fi соответствуют функциональным стандартам, которые гарантируют совместимость с другим оборудованием.

Однако это не означает, что устройства, у которых нет пломбы, не будут работать с устройствами, у которых она есть (тем не менее, всегда лучше выбирать сертифицированные продукты, чтобы избежать рисков и проблем).

Стандарт 802.11 устанавливает стандарты для создания и использования беспроводных сетей. Передача этого типа сети осуществляется с помощью радиочастотных сигналов, которые распространяются по воздуху и могут охватывать участки дома в сотни метров.

Поскольку существует широкий спектр услуг, которые могут использовать радиосигналы, важно, чтобы каждая из них действовала в соответствии с требованиями, установленными правительством каждой страны. Это хороший способ избежать неудобств, особенно помех.

Однако существуют некоторые частотные сегменты, которые можно использовать без прямого разрешения соответствующих органов каждого правительства: диапазоны ISM (промышленные, научные и медицинские), которые могут работать, среди прочего, со следующими интервалами: 902 МГц - 928 МГц; 2, 4 ГГц - 2, 485 ГГц и 5, 15 ГГц - 5, 825 ГГц (в зависимости от страны эти пределы могут различаться).

SSID (идентификатор набора услуг)

Мы собираемся узнать самые важные версии 802.11, но прежде, чтобы облегчить понимание, удобно знать, что для создания такой сети необходимо, чтобы устройства (также называемые STA) были подключены к устройствам, которые облегчают доступ. Они обычно называются точкой доступа (AP). Когда одна или несколько STA подключаются к AP, возникает сеть, которая называется базовым набором услуг (BSS).

По соображениям безопасности и возможности того, что в определенном месте имеется более одной BSS (например, две беспроводные сети, которые были созданы разными компаниями в зоне событий), ключом является то, что каждая получает идентификацию, называемую набором услуг Идентификатор (SSID), набор символов, который после определения вставляется в заголовок каждого пакета данных в сети. Другими словами, SSID - это имя, данное каждой беспроводной сети.

Протоколы Wi-Fi

Первая версия стандарта 802.11 была выпущена в 1997 году, после примерно 7 лет исследований. С появлением новых версий (которые будут рассмотрены позже), оригинальная версия стала известной как стандартная версия 802.11-1997 или 802.11.

Поскольку это технология радиочастотной передачи, IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) определил, что стандарт может работать в диапазоне частот 2, 4 ГГц и 2, 4835 ГГц, одной из вышеупомянутых полос ISM.

Его скорость передачи данных составляет 1 Мбит / с или 2 Мбит / с (мегабит в секунду), и можно использовать методы передачи с прямым спектром расширения спектра (DSSS) и с использованием скачкообразного изменения частоты (FHSS).

Эти методы позволяют передавать с использованием нескольких каналов в пределах частоты, однако DSSS создает несколько сегментов передаваемой информации и одновременно отправляет их в каналы.

Метод FHSS, в свою очередь, использует схему «скачкообразного изменения частоты», в которой передаваемая информация использует одну частоту в определенный период, а с другой - другую частоту.

Эта особенность делает FHSS немного более низкой скоростью передачи данных, с другой стороны, она делает передачу менее восприимчивой к помехам, поскольку используемая частота постоянно изменяется. DSSS оказывается быстрее, но с большей вероятностью будет испытывать помехи, если все каналы используются одновременно.

802.11b

Обновление стандарта 802.11 было выпущено в 1999 году и называлось 802.11b. Главной особенностью этой версии является возможность установления соединений на следующих скоростях передачи: 1 Мбит / с, 2 Мбит / с, 5, 5 Мбит / с и 11 Мбит / с.

Частотный диапазон тот же, что использовался в исходном стандарте 802.11 (между 2, 4 и 2, 4835 ГГц), но метод передачи ограничен расширением спектра прямой последовательностью, поскольку FHSS в конечном итоге не принимает во внимание стандарты, установленные Федеральная комиссия связи (FCC) при использовании в передачах со скоростью более 2 Мбит / с.

Для эффективной работы на скоростях 5, 5 Мбит / с и 11 Мбит / с в стандарте 802.11b также используется метод, называемый дополнительной кодировкой (CCK).

Зона покрытия передачи 802.11b теоретически может достигать 400 метров в открытых средах и может достигать 50 метров в закрытых местах (таких как офисы и дома).

Однако важно отметить, что на дальность передачи может влиять целый ряд факторов, таких как объекты, которые вызывают помехи или препятствуют распространению передачи оттуда, где они находятся.

Интересно отметить, что для обеспечения максимально возможной функциональности передачи стандарт 802.11b (и последующие стандарты) может привести к снижению скорости передачи данных до минимального предела (1 Мбит / с) в виде Станция находится дальше от точки доступа.

Обратное также верно: чем ближе к точке доступа, тем выше может быть скорость передачи.

Стандарт 802.11b был первым, который был принят в широком масштабе, и поэтому был одним из тех, кто отвечает за популяризацию сетей Wi-Fi.

802.11a

Стандарт 802.11a был выпущен в конце 1999 года, примерно в то же время, что и версия 802.11b.

Его основной характеристикой является возможность работы со скоростями передачи данных в следующих значениях: 6 Мбит / с, 9 Мбит / с, 12 Мбит / с, 18 Мбит / с, 24 Мбит / с, 36 Мбит / с, 48. Мбит / с и 54 Мбит / с. Географический диапазон его передачи составляет около 50 метров. Однако его рабочая частота отличается от первоначального стандарта 802.11: 5 ГГц с каналами в 20 МГц в этом диапазоне.

С одной стороны, использование этой частоты удобно, поскольку она дает меньше возможностей для помех, в конце концов, это значение используется мало. С другой стороны, это может привести к определенным проблемам, поскольку во многих странах отсутствуют нормативы для этой частоты. Кроме того, эта функция может вызвать трудности связи с устройствами, которые работают в стандартах 802.11 и 802.11b.

Важной деталью является то, что вместо использования DSSS или FHSS в стандарте 802.11a используется метод, известный как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). В нем передаваемая информация делится на несколько небольших наборов данных, которые передаются одновременно на разных частотах. Они используются таким образом, что один мешает другому, что делает метод OFDM вполне удовлетворительным.

Несмотря на более высокую скорость передачи, стандарт 802.11a не стал таким же популярным, как стандарт 802.11b.

802.11g

Стандарт 802.11g был выпущен в 2003 году и известен как естественный преемник версии 802.11b, поскольку он полностью совместим с ним.

Это означает, что устройство, которое работает с 802.11g, может без каких-либо проблем связываться с другим, которое работает с 802.11b, за исключением того факта, что скорость передачи данных явно ограничивает максимально допустимый последним.

Главная привлекательность стандарта 802.11g - возможность работать со скоростью передачи до 54 Мбит / с, как это происходит со стандартом 802.11a.

Однако, в отличие от этой версии, 802.11g работает на частотах в диапазоне 2, 4 ГГц (каналы 20 МГц) и имеет почти такую ​​же мощность покрытия, что и его предшественник, стандарт 802.11b.

Метод передачи, используемый в этой версии, также является OFDM, однако при обмене данными с устройством 802.11b метод передачи становится DSSS.

802.11n

Разработка спецификации 802.11n началась в 2004 году и закончилась в сентябре 2009 года. В течение этого периода были выпущены различные устройства, совместимые с незаконченной версией стандарта.

Основной особенностью протокола 802.11n является использование схемы, называемой множественным входом и множественным выходом (MIMO), способной значительно увеличить скорость передачи данных путем объединения различных маршрутов передачи (антенн). При этом возможно, например, использование двух, трех или четырех передатчиков и приемников для работы сети.

Одной из наиболее распространенных конфигураций в этом случае является использование точек доступа, которые используют три антенны (три канала передачи) и STA с одинаковым количеством приемников. Добавляя эту функцию в сочетании с уточнением его спецификаций, протокол 802.11n способен передавать данные в диапазоне 300 Мбит / с, теоретически он может достигать скоростей до 600 Мбит / с. В простейшем режиме передачи с одним путем передачи 802.11n может достигать 150 Мбит / с.

Что касается частоты, стандарт 802.11n может работать в диапазонах 2, 4 ГГц и 5 ГГц, что делает его совместимым с предыдущими стандартами, даже с 802.11a. Каждый канал в этих дорожках по умолчанию имеет ширину 40 МГц.

Его стандартным методом передачи является OFDM, но с некоторыми модификациями из-за использования схемы MIMO, поэтому его часто называют MIMO-OFDM. Некоторые исследования показывают, что его зона покрытия может превышать 400 метров.

802.11ac

Преемником 802.11n является стандарт 802.11ac, спецификации которого были почти полностью разработаны в период между 2011 и 2013 годами, с окончательным утверждением его характеристик IEEE в 2014 году.

Основным преимуществом 802.11ac является его скорость, оцениваемая в простейшем режиме до 433 Мбит / с. Но, теоретически, можно сделать так, чтобы сеть превышала 6 Гбит / с в более продвинутом режиме, который использует несколько каналов передачи (антенн), максимум восемь. В отрасли наблюдается тенденция расставлять приоритеты для оборудования с использованием до трех антенн, обеспечивая максимальную скорость около 1, 3 Гбит / с.

Также называемый WiFi 5G, 802.11ac работает на частоте 5 ГГц, так как в этом диапазоне каждый канал может иметь по умолчанию ширину 80 МГц (необязательно 160 МГц).

Протокол 802.11ac также имеет самые передовые методы модуляции. Точнее, он работает со схемой MU-MUMO (Multi-User MIMO), которая позволяет передавать и принимать сигналы от различных терминалов, как если бы они работали совместно, на одной частоте.

В нем также подчеркивается использование метода передачи, называемого Beamforming (также известного как TxBF), который является необязательным в стандарте 802.11n: это технология, которая позволяет передающему устройству (например, маршрутизатору) оценивать связь с клиентским устройством. оптимизировать передачу в вашем направлении.

Другие стандарты 802.11

Стандарт IEEE 802.11 имел (и будет иметь) другие версии в дополнение к упомянутым выше, которые не стали популярными по различным причинам.

Одним из них является стандарт 802.11d, который применяется только в некоторых странах, где по какой-то причине невозможно использовать некоторые из других установленных стандартов. Другим примером является стандарт 802.11e, основным направлением которого является QoS (качество обслуживания) передач, то есть качество обслуживания. Это делает эту модель интересной для приложений, на которые сильно влияют шумы (помехи), таких как связь VoIP.

Существует также протокол 802.11f, который работает со схемой, известной как ретранслятор, которая, в общем, заставляет одно устройство отключаться от точки доступа со слабым сигналом и подключаться к другой точке доступа с более сильным сигналом в той же сети., Проблема заключается в том, что некоторые факторы могут привести к тому, что эта процедура не будет выполнена должным образом, что доставит неудобства пользователю. Спецификации 802.11f позволяют улучшить взаимодействие между точками доступа, чтобы уменьшить эти проблемы.

Стандарт 802.11h также заслуживает особого внимания . На самом деле, это всего лишь версия 802.11a, которая имеет возможности управления и изменения частоты. Это связано с тем, что частота 5 ГГц (используемая в стандарте 802.11a) применяется в различных системах в Европе.

Есть несколько других функций, но если по определенным причинам, желательно работать с самыми популярными версиями, предпочтительно с самой последней.

Заключительные слова

В этой статье была представлена ​​основная информация об основных функциях Wi-Fi. Их объяснения могут помочь любому, кто хочет немного больше понять работу беспроводных сетей, основанных на этой технологии и которые могут послужить введением для тех, кто хочет углубиться в предмет.

Как вы всегда знаете, мы рекомендуем читать лучшие маршрутизаторы на рынке и лучшие ПЛК на данный момент. Это фундаментальные показатели для приобретения хорошей беспроводной системы Wi-Fi. Что вы думаете о нашей статье о протоколах Wi-Fi? Какой из них вы сейчас используете дома или на работе?