Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, которыми пользуется. Любой, кто читает эти строки, может считаться пользователем беспроводного интернета, использующего технологию Wi-Fi. Если вы знаете, как работает сеть. Для тех, кто к таким людям не относится, предлагаем ознакомиться с материалом, в котором рассказывается о принципах работы беспроводной связи Wi-Fi, ее характеристиках, преимуществах и недостатках.
История
Мы не будем отправляться в путь в полвека и более, обойдем стороной все прототипы и разработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер Австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 годах то, чем пользовались практически все. Через 2 года был зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который широко используется до сих пор.
Из-за высокого уровня волновых помех IEEE 802.11b быстро развивался, но не решил основной проблемы. Рябь также распространилась и перекрылась. Однако это было исправлено разделением рабочего диапазона частот на каналы.
После 10 лет разработки появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояние до 100 км по прямой. К 2019 году было разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с различной пропускной способностью и рабочими частотами.
Термин «Wi-Fi» является намеком на Hi-Fi и никак не расшифровывается. Однако общепризнано, что это слово происходит от Wireless Fidelity: беспроводная точность.
О работе беспроводной технологии в формате видео:
Как работает?
Wi-Fi — это технология беспроводной передачи данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). Принцип работы Wi-Fi основан на передаче зашифрованных сигналов с помощью микроволновых волн (волн сверхвысокой частоты) на короткие расстояния (десятки метров). Схема сети состоит как минимум из двух элементов: точки доступа и клиента.
Есть схемы клиент-клиент, без использования точек доступа.
Точка доступа передает идентификатор (SSID, имя сети) с помощью специальных пакетов данных 10 раз в секунду на скорости 100 Кбит/с — теоретически это наименьшая пропускная способность беспроводного канала.
Как работает сеть Wi-Fi? При входе в зону покрытия и обнаружении сигнала клиентское устройство делает вывод, что к нему можно подключиться (разница в технологиях может стать помехой). Возможно, что передатчик не передает свой идентификатор, поэтому сеть будет невидима для клиентов. Вы можете подключиться, только введя SSID и пароль, если это безопасно.
Если в области есть 2 или 3 сети с одинаковыми SSID, принимающее устройство подключается к сети с лучшим сигналом.
Точка доступа в домашних сетях Wi-Fi — это в первую очередь беспроводной маршрутизатор — маршрутизатор. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим пример раздачи интернета в частном доме.
Маршрутизатор получает трафик по сетевому кабелю, преобразует его в радиоволны и раздает их «по воздуху» в виде СВЧ-радиосигналов с определенными параметрами. Приемник «захватывает» эти волны и декодирует их (декодирует, извлекает из них информацию, которая кодируется несущей частотой).
Алгоритмы «упаковки» данных описаны в соответствующих стандартах и различаются от версии к версии. Передача цифровых данных осуществляется аналогичным образом. Принцип работы технологии Wi-Fi аналогичен работе мобильной связи, если не вдаваться в технические подробности.
Интересные факты о Wi-Fi, которых вы не знали:
Частотные диапазоны
Сети Wi-Fi работают в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц.Первый диапазон (не одна статическая частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:
- зона покрытия сигнала: покрывает большую площадь;
- скорость: менее 5 ГГц;
- самый низкий коэффициент затухания (уровень сигнала на частоте 5 ГГц снижается примерно в 1,5 раза, в зависимости от обстоятельств, при прохождении препятствий в виде стен, мебели);
- увеличенная дальность распространения радиоволн;
- самый загруженный: большинство устройств работают на частоте 2,4 ГГц;
- меньше каналов (13 против 17).
Стандарты
В 2019 году появилась спецификация Wi-Fi 18-го поколения — 802.11ax. Он работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью работы, уровнем защиты, методом обработки сигналов и внедрением инновационных функций.
| Стандарт IEEE | Диапазон частот, ГГц | Теоретическая скорость (max), Мбит/с |
| 802.11b | 2,4 | 11 |
| 802.11а | пять | 54 |
| 802.11g | 2,4 | 108 |
| 802.11n | 2,4 | 300 |
| пять | 450 | |
| 802.11ac | пять | 670 |
| 802.11ax | пять | 1100 |
Стандарты обратно совместимы: новые стандарты обратно совместимы со старыми. Однако старые устройства не совместимы с современными спецификациями.
Разновидности точек доступа
Зачем нам роутер? Найдите ответ в следующем видео:
Точки доступа, объединяемые в единую беспроводную сеть Wi-Fi, делятся на:
- автономный — независимый;
- контролируемые или централизованные;
- нет контроллера
По способу управления радиоканалами точки доступа делятся на:
- статические (каналы);
- адаптивный или динамический: автоматический выбор оптимального и самого свободного канала в диапазоне;
- многослойный
В зависимости от способа защиты точки доступа подразделяются на:
- публичный или открытый: незащищенный, предоставляющий доступ в Интернет всем, часто ограниченному числу одновременно подключенных клиентов;
- закрытый или частный: сигнал зашифрован, и для доступа к сети необходимо ввести пароль.
Это раскрыло, как Wi-Fi работает на уровне непрофессионала. Осталось определить плюсы и минусы технологии.
Достоинства и недостатки
Положительные стороны технологии:
- не требует кабелей, что снижает стоимость и скорость построения сетей;
- в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные устройства на различных платформах;
- простота настройки сети;
- обеспечить Интернетом большое количество пользователей в общественных местах: метро, стройка, пляж;
- интенсивность излучения на порядок ниже, чем у мобильных телефонов;
- не требует сертификата для использования частоты.
Минусы беспроводных сетей Wi-Fi:
- новые стандарты несовместимы со старыми;
- сигнал очень чувствителен к препятствиям;
- помехи при работе двух передатчиков в зоне доступности друг друга, особенно на одной частоте;
- получая информацию, устройства с точкой доступа работают последовательно;
- сложно контролировать пропускную способность каждого клиента;
- сеть работает на скорости самого медленного клиента;
- показано губительное действие микроволнового излучения на живые организмы;
- разные полосы частот в странах;
- во многих странах устройства с мощностью излучения более 100 мВт требуют обязательной регистрации;
- легкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме WPA3, который еще не вышел в массы;
- нет четкой зоны распространения сигнала;
- с расширением полосы частот канала увеличивается интерференция волн;
- с увеличением количества клиентов увеличиваются накладные расходы (задержка до завершения операции) ответа маршрутизатора на клиентский запрос;
- защита сети на уровне самого слабого клиентского устройства;
- низкая безопасность точек общего доступа.
Сегодня Wi-Fi роутер есть практически в каждом доме, а беспроводной модуль подключается даже к бытовой технике (пылесосам, холодильникам, чайникам и т.д.) и с каждым годом использование беспроводной технологии расширяется.
Что ж, ждем, когда роутеры и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6 станут общедоступными, и это можно будет обсудить! Пишите в комментариях, если вам нужна помощь или есть вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!
