Эволюция стандартов WiFi 802.11

Содержание:

1. Стандарты WiFi в двух словах
2. IEEE 802.11 и тело стандартов
3. Последние стандарты WiFi
4. Новый WiFI 6
5. Заключение

WiFi основывается на простой идее: вместо отправки сигналов по проводам отправляйте по воздуху. Его эволюция происходит по тому же маршруту, что и у телефона: сначала телефонные звонки передавались по проводам, а затем по воздуху. Сети шли по тому же пути — сначала с толстыми кабелями, затем с более короткими более быстрыми и теперь передаются по воздуху даже до спутников в космосе.

Стандарты WiFi в двух словах

Wi-Fi расшифровывается «Wireless Fidelity», что, вероятно, не имеет особого смысла — на самом деле он не означает беспроводную сеть. Wireless Fidelity — это показатель точности сигнала.

Существуют всевозможные сокращения для различных разновидностей сетей WiFi, но все они в основном означают несколько вещей:

• Как далеко может достигать беспроводной сигнал
• Cколько данных может послать сигнал
• Совместим ли он с другими стандартами

Подумаем о них как об автомобилях: 

• Гоночный автомобиль не может далеко ездить или перевозить много, но он может двигаться очень быстро
• 18-колесный грузовик не может ехать очень быстро, но он может перевозить много вещей и пройти долгий путь
• Универсал не очень быстрый и не может перевозить столько же, сколько грузовик, но он все еще может ехать довольно далеко Конечно, сигналы WiFi не являются автомобилями, но аналогия работает довольно хорошо.

Подумайте, как далеко может зайти сеть и как быстро она может передавать данные, и стандарты станут более понятными.

IEEE 802.11 и тело стандартов

Кто устанавливает стандарты для WiFi? — IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике). Это люди, которые решают такие вещи, как количество бит в байте, стандарты шифрования и т.д. 

Из этой группы мы получаем и различные виды WiFi. Все они называются стандартом IEEE 802.11 с буквой после номеров 802.11. Обычное правило: чем выше буква, тем выше скорость сети. Почти все они функционируют на расстоянии около 30 метров.
Каждая сеть может быть разбита по нескольким параметрам:

• Скорость: сколько данных может передавать сеть. Она рассчитывается в Мбит/с (1 миллион бит в секунду)
• Частота: какая радиочастота используется в сети.  5 ГГц или 2,4 ГГц.

Вот таблица стандартов WiFi для каждого типа 802. 11 в зависимости от его обозначения: 

Название	Скорость	Частота	Комментарий
802.11a	54 Mbps максимальная, но обычно от 6 до 24 Mbps	5 GHz	Не совместим с сетями b или g. Это один из самых старых стандартов, но сегодня он используется многими устройствами.
802.11b	11 Mbps	2.4 GHz	Совместим с g сетями. В реальности, g была сделана обратно совместимой с b для поддержки большего количества устройств.
802.11d	N/A	N/A	На самом деле это не сетевой тип. Он включает в себя дополнительную информацию, такую как информация о точке доступа и другую информацию, указанную в правилах разных стран. Обычно он сочетается с другими сетями, такими как 802.11ad.
802.11g	54 Mbps	2.4 GHz	Самый популярный тип сети. Сочетание скорости и обратной совместимости делает его подходящим для современных сетей.
802. 11n	100 Mbps	2.4 и 5 GHz	Обычно используется скорость 100 Мбит/с, хотя в идеальных условиях возможна скорость до 600 Мбит / с. Она достигается за счет одновременного использования нескольких частот и объединения  скорости.
802.11ac	1Gbps	5 GHz	Стандарт 802.11ac обеспечивает обратную совместимость с 802.11b / g / n и скоростью до 1300 Мбит/с в полосе 5 ГГц, плюс до 450 Мбит / с на 2,4 ГГц.

Второе правило — комбинация цифр означает, что маршрутизатор поддерживает различные типы сетей. Таким образом, когда сети, такие как 802. 11 ac, 801.11 ad, 802.11 abg, перечислены, это означает, что каждый из этих типов поддерживается маршрутизатором. Сейчас почти каждый маршрутизатор поддерживает все типы сетей для работы как со старыми компьютерами, так и с современными системами.

IEEE 802.11ac пока является последним стандартом технологии беспроводной локальной сети (WLAN). У него значительно увеличенная производительность по сравнению с предшественником 802.11n. Стандарт 802.11n предоставил базовую беспроводную связь и скорость, необходимые предприятиям для использования WiFi в повседневной работе. Стандарт 802.11ac WLAN допускает более высокие теоретические скорости в диапазоне 5 ГГц. 802.11ac вышел на рынок в двух выпусках: Wave 1 и Wave 2.

Wave 2 стандарта 802.11ac основана на Wave 1 со следующими ключевыми дополнительными функциями:

• Более высокая скорость — до 2,3 Гбит / с (1,7 Гбит / с в диапазоне 5 ГГц)
• Поддержка нескольких пользователей с несколькими входами и несколькими выходами (MU-MIMO) для лучшего использования частоты
• Более надежное кодирование сигнала с квадратурно-амплитудной модуляцией (QAM) 256, что позволяет улучшить целостность сигнала на 33%
• Поддержка четвертого пространственного потока для улучшения производительности

Последние стандарты WiFi

Со временем различные классификации сетей WiFi получили разные соглашения об именах. Сейчас вместо «802.11b» это просто «Wi-Fi 1.» Очень похоже на то, как компании мобильных телефонов называют 3G и 5G разными скоростями сети, хотя этот термин почти всегда является лишь маркетинговым инструментом. Предполагается, что эта классификация облегчит понимание потребителями — вместо понимания целого алфавитного супа пользователи могут просто искать «WiFi 1» или «WiFi 5» как то, что им нужно. 

Старые версии Wi-Fi широко не используются и официально не продаются. Поэтому формально нет WiFi 1,2 и 3, но для удобства их можно обозначить так:.

WiFi Standard	Networks
WiFi 1	802.11b
WiFi 2	802.11a
WiFi 3	802. 11g
WiFi 4	802.11n
WiFi 5	802.11ac

Новый WiFI 6

Но это еще не конец! WiFi 6 уже в пути! Официально он обозначен как 802.11 ax. Если мы пойдем по стандартам 1990-х годов, это будет означать «eXtreme!». Он предназначен для работы в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц, предлагая обратную совместимость для сетей 802.11a. Но он также смотрит в будущее, поддерживая частоты 1 ГГц и 7 ГГц.

Он позволит нескольким частотам передавать данные одновременно, увеличивая потенциальные 3 Гбит/с — хотя, как и в любой реальной ситуации, скорость передачи данных, вероятно, будет ниже, около 600 Мбит/с. Но это все еще намного быстрее чем существующие системы.

WiFi 6 также поддерживает современные системы шифрования и авторизации. Это означает, что будет проще подключать устройства к общедоступной сети Wi-Fi, сохраняя конфиденциальность частной информации. По мере того, как все больше людей подключаются к кафе, библиотекам, церквям и школам, важно не допускать банковских связей и других безопасных коммуникаций от посторонних глаз.

Существует больше утечек информации и данных, которые продаются в Интернете, поэтому эти усовершенствованные методы шифрования сделают его более безопасным в общественных системах WiFi.

О всех преимуществах нового стандарта можете прочесть в нашей статье.

Заключение

Мы рассмотрели основные беспроводные стандарты которые в основном используются в наших маршрутизаторах и точках доступа. Но IEEE всегда работает над еще одной новой поправкой к стандарту Wi-Fi 802.11. 

И сейчас у нас почти столько же стандартов 802.11, сколько букв в алфавите, и их правильность может привести к путанице. Поэтому, мы собрали полный список всех стандартов 802. 11, старых и новых, для удобства пользования.

Стандарты WiFi | Cтандарты беспроводной связи |IEEE 802.11ac | ieee 802.11 | Топология WiFi сети | Безопасность WiFi | Беспроводные технологии

Подробности

Родительская категория: Технологии беспроводной связи

Категория: WiFi

Существует несколько разновидностей WLAN-сетей, которые различаются схемой организации сигнала, скоростями передачи данных, радиусом охвата сети, а также характеристиками радиопередатчиков и приемных устройств. Наибольшее распространение получили беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac и другие.

Первыми в 1999 г. были утверждены спецификации 802.11a и 802.11b, тем не менее наибольшее распространение получили устройства, выполненные по стандарту 802.11b.

 

 

Стандарт Wi-Fi 802.11b

Стандарт 802. 11b основан на методе широкополосной модуляции с прямым расширением спектра (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS). Весь рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных на 25 МГц для исключения взаимных помех. Данные передаются по одному из этих каналов без переключения на другие. Возможно одновременное использование всего 3 каналов. Скорость передачи данных может автоматически меняться в зависимости от уровня помех и расстояния между передатчиком и приемником.

Стандарт IEEE 802.11b реализует максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с кабельной сетью 10 BaseT Ethernet. Следует учитывать, что такая скорость возможна при передаче данных одним WLAN-устройством. Если в среде одновременно функционирует большее число абонентских станций, то полоса пропускания распределяется между всеми и скорость передачи данных на одного пользователя падает.

 

Стандарт Wi-Fi 802.11a

Стандарт 802. 11a был принят в 1999 году, тем не менее нашел свое применение только с 2001 года. Данный стандарт используется, в основном, в США и Японии. В России и в Европе он не получил широкого распространения.

 В стандарте 802.11a применяется схема модуляции сигнала — мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Основной поток данных разделяется на несколько параллельных субпотоков с относительно низкой скоростью передачи, и затем для их модуляции применяется соответствующее число несущих. Стандартом определены три обязательные скорости передачи данных (6, 12 и 24 Мбит/с) и пять дополнительных (9, 18, 24, 48 и 54 Мбит/с). Также имеется возможность одновременного использования двух каналов, что повышает скорость передачи данных в 2 раза.

 

Стандарт Wi-Fi 802.11g

Стандарт 802.11g окончательно был утверждён в июне 2003г. Он является дальнейшим усовершенствованием спецификации IEEE 802.11b и реализует передачу данных в том же частотном диапазоне. Главным преимуществом этого стандарта является повышенная пропускная способность — скорость передачи данных в радиоканале достигает 54 Мбит/с по сравнению с 11 Мбит/с у 802.11b. Как и IEEE 802.11b, новая спецификация функционирует в диапазоне 2,4 ГГц, однако для повышения скорости используется та же схема модуляции сигнала, что и в 802.11a — ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM).

Стандарт 802.11g совместим с 802.11b. Так адаптеры 802.11b могут работать в сетях 802.11g (но при этом не быстрее 11 Мбит/с), а адаптеры 802.11g могут снижать скорость передачи данных до 11 Мбит/с для работы в старых сетях 802.11b.

 

 

Стандарт Wi-Fi 802.11n

Стандарт 802.11n был ратифицирован 11 сентября 2009. Он увеличивает скорость передачи данных практически в 4 раза по сравнению с устройствами стандартов 802. 11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Максимальная теоретическая скорость передачи данных составляет 600 Мбит/с, применяя передачу данных сразу по четырём антеннам. По одной антенне – до 150 Мбит/с.

Устройства 802.11n функционируют в частотных диапазонах 2,4 – 2,5 или 5,0 ГГц.

В основе стандарта IEEE 802.11n лежит технология OFDM-MIMO. Большинство функционала позаимствовано из стандарта 802.11a, тем не менее в стандарте IEEE 802.11n имеется возможность применения как частотного диапазона, принятого для стандарта IEEE 802.11a, так и частотного диапазона, принятого для стандартов IEEE 802.11b/g. Таким образом, устройства, поддерживающие стандарт IEEE 802.11n, могут функционировать в частотном диапазоне либо 5, либо 2,4 ГГц, причем конкретная реализация зависит от страны. Для России устройства стандарта IEEE 802.11n будут поддерживать частотный диапазон 2,4 ГГц.

Увеличение скорости передачи в стандарте IEEE 802. 11n достигается за счет: удвоения ширины канала с 20 до 40 МГц, а также вследствие реализации технологии MIMO.

 

Стандарт Wi-Fi 802.11ac

Стандарт 802.11ас представляет собой дальнейшее развитие технологий, введенных в стандарт 802.11n. В спецификациях устройства стандарта 802.11ас отнесены к классу VHT (Very High Throughput) – с очень высокой пропускной способностью. Сети стандарта 802.11ас работают исключительно в диапазоне 5 ГГц. Полоса радиоканала может составлять 20, 40, 80 и 160 МГц. Возможно также объединение двух радиоканалов 80 + 80 МГц.

 

Частотные планы сетей 802.11ас для различных стран

 

Сравнение 802.11n и 802.11ac

802.11n	802.11ас
Полоса пропускания 20 и 40 МГц	Добавлена ширина канала 80 и 160 МГц
Диапазоны 2,4 ГГц и 5 ГГц	Только 5 ГГц
Поддерживает модуляции 2-ФМ, 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМ	К модуляциям 2-ФМ, 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМ добавлена 256-КАМ
Однопользовательская передача MIMO	Многопользовательская передача MIMO
Агрегация МАС-фреймов: A-MSDU, A-MPDU	Расширенные возможности агрегации МАС-фреймов

 

Источники:

1.  А.Н. Степутин, А.Д. Николаев. Мобильная связь на пути к 6G. В 2 Т. – 2-е изд. — Москва-Вологда: Инфра-Инженерия, 2018. – 804с. : ил.

2. А.Е. Рыжков, В. А. Лаврухин Гетерогенные сети радиодоступа: учебное пособие. — СПб. : СПбГУТ, 2017. – 92 с.

Читайте также:

Общие сведения о WiFi

Топологии сетей WiFi

Безопасность в WiFi

Канал о технологиях и известных людях в телекоме и ИТ «ТНД». Подписывайтесь!

Видео о 5G простым языком. Лекции по мобильной связи пятого поколения (5G)

Гетерогенные сети: Ключевые технологии HetNet и сценарии развертывания

Международный Съезд ведущих специалистов отрасли телекоммуникаций TELECOMTREND

Официальная группа портала 1234G.ru вконтакте. Присоединяйтесь!

 

{jcomments on}

IEEE 802.11g | Wi-Fi | Примечания по электронике

Представленный в 2003 г. IEEE 802.11g Wi-Fi на несколько лет стал основным стандартом, обеспечивающим высокоскоростную беспроводную передачу данных.

---

Типы Wi-Fi IEEE 802.11 Включает:
Стандарты 802.11а 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac 802.11ad WiGig 802.11af Белый-Fi Wi-Fi 802.11ah Sub GHz 802.11ax Wi-Fi 6 802.11be Wi-Fi 7

802.11 темы: Основы Wi-Fi IEEE 802.11 Стандарты Поколения Альянса Wi-Fi Безопасность Диапазоны Wi-Fi Местоположение и покрытие маршрутизатора Как купить лучший Wi-Fi роутер

---

IEEE 802.11g был одним из основных стандартов Wi-Fi, последовавшим за 802.11a и 802.11b. Он основывался на производительности и сыграл ключевую роль в дальнейшем утверждении Wi-Fi в качестве основного стандарта беспроводной связи.

IEEE 802.11g имел то преимущество, что он мог поддерживать высокие скорости передачи данных с использованием 2,4 ГГц, которые ранее были доступны только с использованием 802.11a в диапазоне ISM 5 ГГц.

Тем самым беспроводная технология еще больше утвердилась в качестве жизнеспособного стандарта для передачи данных с использованием беспроводных локальных сетей дома и в офисе.

Более низкая стоимость чипов, использующих частоту 2,4 ГГц, в сочетании с более высокой скоростью означала, что на многие годы она стала доминирующей технологией Wi-Fi. Хотя частота 5 ГГц была менее загружена и имела большую пропускную способность, что обеспечивало более высокую производительность для беспроводных локальных сетей, дополнительные затраты на чипы на частоте 5 ГГц по-прежнему были важным фактором.

Технические характеристики 802.11g

Стандарт «g» для Wi-Fi предлагал большое количество основных функций, и это был значительный шаг вперед по сравнению с предыдущей версией 802.11b, которая стандартизировала использование 2,4 ГГц для использования в беспроводной локальной сети.

Стандарт 802.11g содержит ряд улучшений по сравнению со стандартом 802.11b, который был его предшественником. Основные моменты его производительности приведены в таблице ниже.

Функции Wi-Fi IEEE 802.11g
Особенность	802. 11g
Дата утверждения стандарта	июнь 2003 г.
Максимальная скорость передачи данных (Мбит/с)	54
Модуляция	CCK, DSSS или OFDM
Диапазон радиочастот (ГГц)	2,4
Ширина канала (МГц)	20

Физический уровень 802.11g

Как и его предшественник 802.11b, стандарт 802.11g работает в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Он обеспечивает максимальную пропускную способность для необработанных данных 54 Мбит/с, хотя реальная максимальная пропускная способность составляет чуть более 24 Мбит/с. На самом деле скорость исходных данных такая же, как у старой версии 802.11a для беспроводных сетей, которая была запущена одновременно с 802.11b.

Хотя система совместима со стандартом 802.11b, присутствие в сети участника стандарта 802.11b значительно снижает скорость беспроводной сети. На самом деле именно вопросы совместимости занимали большую часть рабочего времени комитета IEEE 802.11g.

Чтобы обеспечить устойчивость к эффектам многолучевости, а также возможность поддерживать высокие скорости передачи данных, основным методом модуляции, выбранным для 802.11g, был OFDM — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, хотя для обеспечения совместимости используются и другие схемы и т. д.

OFDM в настоящее время является популярной формой сигнала для беспроводной связи с высокой скоростью передачи данных и используется для систем мобильной связи 4G и 5G.

Форма сигнала или формат сигнала OFDM использует большое количество близко расположенных несущих, каждая из которых несет низкую скорость передачи данных. Несущие могут быть близко разнесены путем согласования обратной величины периода времени для скорости передачи данных с частотой разнесения несущих.

При таком согласовании разноса несущих боковые полосы от несущих имеют минимальные взаимные помехи.

Основная концепция OFDM, Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов

. Преимущества использования OFDM для беспроводных сетей и беспроводной связи в целом включают в себя высокий уровень эффективности использования спектра, устойчивость к эффектам многолучевого распространения, а также к селективным замираниям, вызванным многолучевым распространением и отражениями. и т. д.

Примечание по OFDM:

Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, OFDM — это форма формата сигнала, в которой используется большое количество близко расположенных несущих, каждая из которых модулируется низкоскоростным потоком данных. Обычно ожидается, что близко расположенные сигналы будут мешать друг другу, но если сделать сигналы ортогональными друг другу, взаимных помех не будет. Передаваемые данные распределяются между всеми несущими, что обеспечивает устойчивость к избирательному замиранию из-за эффектов многолучевости.

Подробнее о OFDM, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов.

В дополнение к использованию OFDM также используется DSSS — расширение спектра прямой последовательностью.

Чтобы обеспечить максимальные возможности при сохранении обратной совместимости, используются четыре различных физических уровня, три из которых определены как физические уровни с расширенной скоростью, ERP.

Эти разные физические уровни сосуществуют во время обмена кадрами, так что отправитель может использовать любой из четырех, при условии, что они поддерживаются на каждом конце канала. Ссылка будет обмениваться данными о производительности, чтобы определить, что можно использовать.

Четыре варианта уровня, определенные в спецификации 802.11g:

• ERP-DSSS-CCK:  Этот уровень используется с 11b. Расширенный спектр прямой последовательности используется вместе с CCK — дополнительной кодовой манипуляцией. Производительность такая же, как у устаревших систем 802.11b.
• ERP-OFDM:  Этот физический уровень является новым, представленным для 802. 11g, где OFDM используется для обеспечения скорости передачи данных на частоте 2,4 ГГц, которая была достигнута 11a на частоте 5,8 ГГц.
• ERP-DSSS/PBCC:   Этот физический уровень был представлен для использования с 802.11b и первоначально обеспечивал те же скорости передачи данных, что и уровень DSS/CCK, но с 802.11g скорости передачи данных были расширены, чтобы обеспечить 22 и 33 Мбит/с. Как видно из названия, он использует технологию DSSS для модуляции в сочетании с кодированием данных PBCC.
• DSSS-OFDM:   Этот уровень является новым для уровня 11g и использует комбинацию DSSS и OFDM: заголовок пакета передается с использованием DSSS, а полезная нагрузка — с использованием OFDM 9.0116

Стандарт 802.11g занимает номинальную полосу пропускания канала 22 МГц, что позволяет принимать до трех неперекрывающихся сигналов в диапазоне 2,4 ГГц. Несмотря на это, разделение между разными точками доступа Wi-Fi означает, что помехи обычно не представляют большой проблемы.

Сводка по физическому уровню Wi-Fi IEEE 802.11g
Физический уровень	Использовать	Скорость передачи данных (Мбит/с)
ERP-DSSS	Обязательно	1, 2, 5,5, 11
ERP-OFDM	Обязательно	6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
ERP-PBCC	Дополнительно	1, 2, 5,5, 11, 22, 33
DSSS-OFDM	Дополнительно	6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54

Структура пакета 802.11g

Как и при любой передаче данных в наши дни, данные разбиваются на пакеты, чтобы их можно было транспортировать по беспроводным сетевым интерфейсам управляемым образом, с обнаружением и исправлением ошибок.

Пакеты данных принято разбивать на разные элементы. Для систем Wi-Fi пакеты данных, отправляемые по радиоинтерфейсу, можно рассматривать как состоящие из двух основных частей:

• Преамбула/заголовок:   Как и любая другая преамбула/заголовок, она служит для оповещения получателей, в данном случае радиостанций, о начале передачи, а затем позволяет им синхронизироваться. Преамбула состоит из известных серий «1» и «0», которые позволяют приемникам синхронизироваться с входящей передачей. Элемент Header следует сразу за преамбулой и содержит информацию о данных, которые следуют, включая длину полезной нагрузки.
• Полезная нагрузка:   Это фактические данные, которые передаются по радиосети и могут иметь размер от 64 до 1500 байт. В большинстве случаев преамбула/заголовок отправляются с использованием того же формата модуляции, что и полезная нагрузка, но это не всегда так. При использовании формата DSSS-OFDM заголовок отправляется с использованием DSSS, а полезная нагрузка использует OFDM.

Первоначальный стандарт 802.11 определял длинный набор кадров преамбулы PLCP. В более позднем стандарте 802.11b была определена необязательная короткая преамбула. Затем для 802.11g короткая преамбула PPDU была определена как обязательная.

Кадр PPDU ERP-DSSS/CCK 802.11g

Сокращения
    PPDU:   Это формат, в который PLCP преобразует данные для передачи.
    PLCP:   Это процедура конвергенции физического уровня, которая преобразует каждый кадр 802.11, который станция хочет отправить, в блок данных протокола PLCP, PPDU.
    PDSU:   Это блок служебных данных физического уровня, он представляет содержимое PPDU, т. е. фактические данные для отправки.
    Служба:   Это поле всегда имеет значение 00000000. Стандарт 802.11 резервирует свои данные и формат для использования в будущем.

Для опции ERP-OFDM PHY за пакетом ERP должен следовать период отсутствия передачи длительностью 6 мкс, называемый периодом расширения сигнала. Причина этого в том, что в стандарте 802.11a был разрешен период в 16 мкс, чтобы обеспечить завершение сверточной обработки декодирования до прибытия следующего пакета.

В стандарте 802.11g для схемы модуляции ERP-OFDM по-прежнему требуется 16 мкс, чтобы гарантировать, что процесс сверточного декодирования может быть завершен в пределах общего времени процесса. Для этого предусмотрено расширение сигнала на 6 мкс. Это позволяет передающей станции вычислить поле Duration в заголовке MAC. В свою очередь, это гарантирует, что значение NAV станций 802.11b установлено правильно и поддерживается совместимость.

IEEE 802.11g был очень успешным стандартом беспроводной локальной сети. Он обеспечил значительное улучшение производительности по сравнению со стандартом 802.11b, при этом по-прежнему передавая данные беспроводной связи по каналам в свободном от лицензии диапазоне ISM 2,4 ГГц.

В то время использование 5 ГГц все еще требовало затрат, поскольку более высокая частота требовала использования самых дорогих технологий в процессе изготовления ИС.

В настоящее время стандарт 802.11g не используется широко, хотя для некоторых устаревших продуктов он все еще может требоваться, и многие современные устройства с беспроводным подключением могут при необходимости использовать его. Технология перешла к использованию гораздо более совершенных стандартов беспроводной локальной сети и беспроводной связи, которые обеспечивают гораздо более высокие скорости передачи данных и гораздо более низкие уровни задержки. Но для своего времени 802.11g широко использовался и давал значительный скачок в производительности по сравнению с предыдущими вариантами.

Беспроводная и проводная связь Темы:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G УМТС 4G LTE 5G Wi-Fi IEEE 802.15.4 Беспроводные телефоны стандарта DECT NFC-коммуникация ближнего поля Основы работы в сети Что такое облако Ethernet Серийные данные USB СигФокс Лора VoIP SDN NFV SD-WAN
    Вернуться к разделу Беспроводное и проводное подключение

Что такое стандарты Wi-Fi и чем они отличаются друг от друга?

Robert Triggs / Android Authority

Всего за два десятилетия Wi-Fi превратился из дорогой роскоши в технологию, без которой большинство из нас не может жить. Мы, вероятно, все используем его в нашей повседневной жизни в качестве центральной беспроводной технологии, которая соединяет различные бытовые гаджеты с Интернетом. Однако, какой бы неизменной ни казалась технология, Wi-Fi на самом деле претерпел множество внутренних изменений за эти годы в виде новых стандартов.

Удивительно, но не каждая последующая версия Wi-Fi направлена ​​на повышение скорости и радиуса действия. Вместо этого многие из них разработаны с учетом конкретных вариантов использования. Некоторые даже пожертвовали скоростью или дальностью полета в пользу других.

См. также : Краткая история Bluetooth

В наши дни устройства обычно поддерживают несколько стандартов Wi-Fi, и вы можете выбрать тот, который лучше всего подходит для ваших нужд.

Что такое Wi-Fi?

Прежде чем говорить о различных стандартах Wi-Fi, используемых сегодня, важно понять, как работает эта технология.

Возможно, вы не особо задумывались об этом, но Wi-Fi не так уж далек от традиционных технологий беспроводной связи, таких как теле- и радиопередачи. Оба основаны на электромагнитных волнах, в отличие от механических волн, таких как звук, которым нужна среда для перемещения.

Wi-Fi — это стандарт беспроводной связи, мало чем отличающийся от телевизионных или радиопередач.

Основное различие между Wi-Fi и другими стандартами беспроводной связи заключается в их частоте передачи. Радиостанции FM и AM вещают на низких частотах, обычно около 100 МГц (мегагерц). Wi-Fi, с другой стороны, работает исключительно в гигагерцовом (ГГц) диапазоне. Более высокие частоты позволяют передавать больше данных за раз, что удобно для передачи интернет-данных и видеопотоков на различные устройства в вашем доме. Но это также имеет определенные недостатки, которые мы обсудим позже.

Как и любая другая широко используемая технология, Wi-Fi определяется набором спецификаций. Точнее, стандарт IEEE 802.11. Примечательно, что семейство 802 также стандартизирует другие сетевые протоколы, такие как Ethernet и Bluetooth.

802.11b/g/n: базовый стандарт Wi-Fi

Edgar Cervantes / Android Authority

За шесть лет после дебюта Wi-Fi в 1997 году он претерпел несколько последовательных изменений. За исходным стандартом IEEE 802.11 последовали 802. 11b, 802.11a и, наконец, 802.11g. Как и следовало ожидать, каждый из них улучшал предыдущий с точки зрения пропускной способности или того, что мы просто называем скоростью соединения в наши дни.

Однако из этих трех стандартов только 802.11b и 802.11g дошли до потребительских устройств. Стандарт 802.11a работал на частоте 5 ГГц, что делало его полностью несовместимым с существующими устройствами. Он нашел применение в корпоративных кругах, но не был распространен где-либо еще из-за высокой стоимости компонентов.

(Wi-Fi 5)

до 8
9009 9008
802.11.
(Wi-Fi 6)

До 12

646 802.11B

.4GHZ

999646964692.11.

	802.11b	802.11g	802.11n (Wi-Fi 4)	802.11ac (Wi-Fi 5)	802.11AX (WI-FI 6)	802.11AX (WI-FI 6)	802.11AX (WI-FI 6)0035	Wi-Fi 6E
Max Speed ​​	802.11b 11Mb/s	802.11g 54Mb/s	802.11n (Wi-Fi 4) 150Mb /S	802. 11AC (Wi-Fi 5) 800MB/S	802.11AX (Wi-Fi 6) 1,2 ГБ/S	Wi-Fi 6. 2005 2GB/S	Wi-Fi 6.
MIMO	802.11b №	802.11G NO	802.11N (Wi-Fi 4) До 4	802.11AC (Wi-Fi 5) до 8 9009	Wi-Fi 6E До 12
Полосы FREQ	802.11B .4GHZ 9646	802.11B .4GHZ 9999646964695.112.1152.4GHZ 9999646	802.11B .4GHZ 9	802.11n (Wi-Fi 4) 2,4 ГГц (5 ГГц необязательно)	802.11AC (Wi-Fi 5) 5 ГГц (2,4 ГГц необязательно)	802. 11AX (Wi-Fi 6) 5GHZ (2.4GHZ.	Wi-Fi 6E 6GHz
Year	802.11b 1999	802.11g 2003	802.11n (Wi-Fi 4) 2009	802.11ac (Wi-Fi 5) 2013	802.11ax (Wi-Fi 6) 2019	Wi-Fi 6e 2021

До обсуждения мышлений 5GHZ WI-FI, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но IT’s Warrling, но это Warling, но и это стоит. сначала вернитесь к 802.11n. Выпущенный в 2009 году, это был последний стандарт, который работал над улучшением полосы частот 2,4 ГГц. Также добавлена ​​поддержка MIMO (множественный ввод, множественный вывод) — технологии, которая позволяет устройствам Wi-Fi использовать более одной антенны для повышения скорости передачи данных.

Стандарт 802. 11n также представил дополнительную поддержку диапазона частот 5 ГГц. Однако большинство устройств продолжали поддерживать только 2,4 ГГц, что, вероятно, позволяло сэкономить на затратах на добавление вторичного радио.

Хотя в 802.11n была добавлена ​​поддержка 5 ГГц, несколько устройств поддерживали ее.

Несмотря на свой возраст, 802.11n по-прежнему остается наиболее широко используемым стандартом Wi-Fi на сегодняшний день, и многие бюджетные устройства выбирают его для снижения затрат. Многие недорогие устройства для умного дома, такие как беспроводные камеры и лампочки, по-прежнему используют исключительно частоту 2,4 ГГц.

С этой целью подумайте о 802.11b/g/n как о базовом стандарте Wi-Fi на сегодняшний день. Большинство маршрутизаторов и устройств просто добавляют поддержку дополнительных стандартов, а не заменяют или полностью отказываются от 2,4 ГГц. Для этого есть и практическая причина, которую мы обсудим в следующем разделе.

802.11ac: приближение к гигабитным скоростям

Достигнув практического предела 2,4 ГГц с 802. 11n, исследователи предложили новый стандарт, ориентированный исключительно на 5 ГГц. Названный 802.11ac, он обеспечил еще более высокие скорости — а именно 866 Мбит/с на канал. При наличии нескольких каналов общая пропускная способность маршрутизатора может превышать 1 Гбит/с.

802.11ac также представил многопользовательскую MIMO (MU-MIMO), позволяющую нескольким устройствам одновременно обмениваться данными с маршрутизатором. Последним преимуществом стала меньшая загруженность сети — стандарт поддерживал больше каналов, чем прежний диапазон 2,4 ГГц. Устройствам с частотой 5 ГГц также не нужно делить частоту с другими стандартами беспроводной связи, такими как Bluetooth, который использует частоту 2,4 ГГц.

Однако более высокая частота имеет довольно большой и заметный недостаток — она не очень хорошо справляется с препятствиями.

Более высокие частоты, такие как 5 ГГц, обеспечивают лучшую скорость передачи данных, чем 2,4 ГГц, но на них легко влияют препятствия.

В то время как сигналы 2,4 ГГц испытывают лишь незначительные потери (или затухание) при прохождении через препятствия, более высокие частоты гораздо менее устойчивы к стенам и другим поверхностям. И если в вашем доме есть кирпичные и бетонные стены, затухание сигналов 5 ГГц может сделать его практически непригодным для использования.

Другими словами, более высокая частота передачи значительно улучшает полосу пропускания, но отрицательно влияет на мощность сигнала. Именно из-за этого компромисса многие маршрутизаторы одновременно транслируют сигналы 2,4 ГГц и 5 ГГц. Ваши устройства могут автоматически вернуться к первому, если вы находитесь далеко от маршрутизатора.

Кстати, эта обратная зависимость между скоростью и дальностью также влияет на сигналы миллиметрового диапазона (mmWave) 5G. Поскольку mmWave работает в диапазоне от 30 до 300 ГГц, мощность сигнала уменьшается, если он проходит через препятствия. Вот почему большинство операторов беспроводной связи и производители смартфонов в настоящее время придерживаются низкочастотных диапазонов 5G (ниже 6 ГГц). Хотя эти частоты предлагают лишь небольшое обновление по сравнению с LTE, они также гораздо более практичны.

Подробнее : Что такое 5G и чего от него ожидать?

Wi-Fi 6 и Wi-Fi 6E: новый золотой стандарт

Wi-Fi 6, реже называемый 802.11ax, является новейшим стандартом Wi-Fi. Первое серьезное изменение связано с соглашением об именах Wi-Fi. После десятилетий использования неуклюжих названий IEEE 802.11ax упрощает ситуацию, называя себя Wi-Fi 6. Предыдущие версии также получили удобные прозвища: 802.11ac и 802.11n теперь просто называются Wi-Fi 5 и 4 соответственно.

Как и следовало ожидать, Wi-Fi 6 снова поднимает теоретическую планку пропускной способности, достигая впечатляющих 90,6 Гбит/с. Однако это не самое главное. Wi-Fi 6 уделяет большое внимание снижению перегрузки сети с помощью таких методов, как MU-MIMO и формирование луча.

Далее: Лучшие игровые маршрутизаторы, которые вы можете купить

Проще говоря, стандарт Wi-Fi 6 был разработан с учетом плотной городской среды. Он также лучше поддерживает новые приложения, такие как домашняя автоматизация, где к одному маршрутизатору могут быть легко подключены десятки или сотни устройств.

Большинство выпущенных в настоящее время смартфонов и ноутбуков поддерживают стандарт Wi-Fi 6.

Хотя спецификация была официально завершена в 2019 году, пройдет некоторое время, прежде чем она будет поддерживаться большинством устройств. Тем не менее, принятие было довольно быстрым по сравнению с предыдущими стандартами. На рынке уже есть несколько маршрутизаторов Wi-Fi 6, и многие смартфоны, ноутбуки и планшеты среднего класса также поддерживают этот стандарт. Samsung Galaxy S10 был первым массовым Android-устройством с Wi-Fi 6, а iPhone 11 последовал его примеру позже в том же году.

Wi-Fi 6 изначально использовал те же частоты 2,4 и 5 ГГц, что и предыдущие стандарты. Однако в 2021 году была одобрена новая версия, получившая название Wi-Fi 6E, которая обеспечила поддержку полосы частот 6 ГГц.

См. также : Полное руководство по Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6E обещает еще более высокие реальные скорости и увеличивает емкость устройства по сравнению с первоначальным стандартом 2019 года. Samsung Galaxy S21 Ultra стал первым смартфоном с поддержкой Wi-Fi 6E.

Будущее беспроводных сетей: Wi-Fi 7

Джимми Вестенберг / Android Authority

Несмотря на то, что Wi-Fi 6 и 6E еще не стали такими же распространенными, как предыдущие стандарты, работа над следующим основным стандартом беспроводной сети идет полным ходом. Он не предлагает кардинально изменить статус-кво — Wi-Fi 7 продолжит работать в диапазонах 2,4, 5 и 6 ГГц. Вместо этого новый стандарт фокусируется на надежности и стабильности соединения, особенно в более плотных средах и современных домохозяйствах с десятками умных домашних устройств.

Ожидается, что первый потребительский дебют Wi-Fi 7 состоится где-то в 2023 или 2024 году. Стоит также отметить, что мы даже не знаем, будет ли спецификация называться Wi-Fi 7 — она упоминается только как 802. 11be или Чрезвычайно высокая пропускная способность (EHT) на данный момент.

Продолжить чтение: Что такое Wi-Fi 7 и что он даст?

Менее известные стандарты Wi-Fi

Wi-Fi Alliance

802.11ah

В то время как каждый новый стандарт Wi-Fi пытается выйти за пределы 2,4 ГГц, 802.11ah делает прямо противоположное. Это первый стандарт Wi-Fi с частотой менее 1 ГГц, а также единственный, в котором приоритет отдается диапазону, а не скорости. Его низкая частота также позволяет ему преодолевать препятствия, не испытывая сильного затухания, точно так же, как 5G с частотой менее 6 ГГц выигрывает у 5G mmWave с точки зрения дальности.

По прозвищу Wi-Fi HaLow, он предназначен для приложений IoT, где вам может понадобиться покрытие на больших расстояниях. Вы вряд ли найдете его поддержку сегодня, но в ближайшие годы он может набрать обороты.

802.11ad

Одна из первых попыток выйти за пределы 5 ГГц для Wi-Fi. Стандарт 802.11ad был долгожданным стандартом примерно в 2016 году. В отличие от скромного скачка Wi-Fi 6E до 6 ГГц, он был нацелен на работу в диапазоне частот 60 ГГц. Это амбициозное изменение позволит теоретически обеспечить пропускную способность 7 Гбит/с, что почти в 20 раз выше, чем у Wi-Fi 4.

Однако, как и следовало ожидать, полоса частот 60 ГГц не совсем удобна для использования на значительном расстоянии. Другими словами, вам нужна прямая видимость между передатчиком и приемником.

Неудивительно, что очень немногие устройства приняли стандарт 802.11ad, и со временем он ушел в безвестность. Однако концепция передачи данных на частоте более 60 ГГц продолжает существовать для некоторых приложений с высокой пропускной способностью и малой задержкой. HTC Vive, например, использует стандарт 802.11ad для достижения беспроводной виртуальной реальности (VR). И даже при всей этой пропускной способности значительно сжимает поток.

Wi-Fi 60 ГГц лучше всего подходит для приложений с высокой пропускной способностью, таких как беспроводная виртуальная реальность.