Jakie są główne protokoły Wi-Fi? wszystko, co musisz wiedzieć

Przy tej okazji szczegółowo wyjaśniamy, jakie są główne protokoły Wi-Fi . Jeszcze kilka lat temu możliwe było łączenie komputerów za pomocą kabli. Ten rodzaj połączenia jest dość popularny, ale ma pewne ograniczenia, na przykład: możesz przesunąć sprzęt tylko do granicy zasięgu kabla; Wysokie środowiska sprzętowe mogą wymagać adaptacji w konstrukcji budynku w celu przejścia kabli; W domu może być konieczne wywiercenie otworów w ścianie, aby kable dotarły do ​​innych pomieszczeń; ciągłe lub nieprawidłowe manipulowanie może spowodować uszkodzenie złącza kabla. Na szczęście pojawiły się sieci bezprzewodowe Wi-Fi, aby usunąć te ograniczenia.

Indeks treści

Korzystanie z tego rodzaju sieci staje się coraz bardziej powszechne, nie tylko w warunkach domowych i zawodowych, ale także w miejscach publicznych (bary, kawiarnie, centra handlowe, księgarnie, lotniska itp.) Oraz w instytucjach akademickich.

Z tego powodu przyjrzymy się głównym cechom technologii Wi-Fi i wyjaśnimy trochę, jak ona działa. Ponieważ nie może przestać istnieć, poznasz również różnice między standardami Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n i 802.11ac.

Jakie są główne protokoły Wi-Fi? Co to jest Wi-Fi?

Wi-Fi to zestaw specyfikacji bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN), oparty na standardzie IEEE 802.11. Nazwa „Wi-Fi” jest skrótem od angielskiego terminu „Wireless Fidelity”, chociaż Wi-Fi Alliance, podmiot odpowiedzialny przede wszystkim za licencjonowanie produktów opartych na technologii, nigdy nie potwierdził takiego wniosku. Często zdarza się, że nazwa Wi-Fi jest zapisywana jako „wi-fi”, „Wi-Fi”, a nawet „wifi”. Wszystkie te nazwy odnoszą się do tej samej technologii.

Dzięki technologii Wi-Fi możliwe jest wdrażanie sieci łączących komputery i inne urządzenia (smartfony, tablety, konsole do gier, drukarki itp.), Które są blisko siebie geograficznie.

Sieci te nie wymagają użycia kabli, ponieważ przeprowadzają transmisję danych za pomocą częstotliwości radiowej. Schemat ten ma kilka zalet, między innymi: umożliwia użytkownikowi korzystanie z sieci w dowolnym punkcie w zasięgu transmisji; umożliwia szybkie wstawianie innych komputerów i urządzeń w sieci; zapobiega, aby ściany lub konstrukcje nieruchomości były plastikowe lub przystosowane do przejścia kabli.

Elastyczność Wi-Fi jest tak duża, że ​​stało się możliwe wdrożenie sieci korzystających z tej technologii w najróżniejszych miejscach, głównie ze względu na fakt, że zalety wspomniane w poprzednim akapicie często skutkują niższymi kosztami.

Dlatego często można znaleźć sieci Wi-Fi w hotelach, lotniskach, autostradach, barach, restauracjach, centrach handlowych, szkołach, uniwersytetach, biurach, szpitalach i wielu innych miejscach. Aby korzystać z tych sieci, użytkownik musi mieć tylko laptop, smartfon lub dowolne urządzenie zgodne z Wi-Fi.

Trochę historii Wi-Fi

Idea sieci bezprzewodowych nie jest nowa. Przemysł od dawna martwi się tą kwestią, ale brak standaryzacji norm i specyfikacji okazał się przeszkodą, w końcu kilka grup badawczych pracowało nad różnymi propozycjami.

Z tego powodu niektóre firmy, takie jak 3Com, Nokia, Lucent Technologies i Symbol Technologies (przejęte przez Motorolę), zjednoczyły się, aby utworzyć grupę zajmującą się tym problemem, dlatego też w 1999 r. Powstał WECA ( Wireless Ethernet Compatibility Alliance ), który został przemianowany na Wi-Fi Alliance w 2003 roku.

Podobnie jak w przypadku innych konsorcjów standaryzujących technologię, liczba firm, które dołączają do Wi-Fi Alliance, stale rośnie. WECA kontynuowało pracę ze specyfikacjami IEEE 802.11, które tak naprawdę nie różnią się bardzo od specyfikacji IEEE 802.3. Ten ostatni zestaw jest znany pod nazwą Ethernet i po prostu składa się z ogromnej większości tradycyjnych sieci przewodowych. Zasadniczo to, co zmienia się z jednego standardu na drugi, to jego charakterystyka połączenia: jeden typ działa z kablami, drugi z częstotliwością radiową.

Zaletą tego jest to, że nie było potrzeby tworzenia żadnego konkretnego protokołu komunikacji bezprzewodowej w oparciu o tę technologię. Dzięki temu możliwe jest nawet posiadanie sieci wykorzystujących oba standardy.

Ale WECA wciąż musiała zmierzyć się z innym pytaniem: odpowiednią nazwą technologii, którą łatwo było wymówić i która pozwoliła na szybkie skojarzenie z jej propozycją, tj. Sieciami bezprzewodowymi. W tym celu zatrudniono firmę specjalizującą się w markach Interbrand, która ostatecznie nie tylko stworzyła nazwę Wi-Fi (prawdopodobnie na podstawie tego terminu „Wileress Fidelity”), ale także logo technologii. Nazwa została tak powszechnie przyjęta, że ​​WECA postanowiła w 2003 roku zmienić nazwę na Wi-Fi Alliance, jak informowaliśmy.

Działanie Wi-Fi

W tym momencie tekstu naturalnie zastanawiasz się, jak działa Wi-Fi. Jak już wiesz, technologia oparta jest na standardzie IEEE 802.11. Ale to nie znaczy, że wszystkie produkty, które działają zgodnie z tymi specyfikacjami, będą także Wi-Fi.

Aby produkt otrzymał pieczęć z tą marką, musi zostać oceniony i certyfikowany przez Wi-Fi Alliance. Jest to sposób na zagwarantowanie użytkownikowi, że wszystkie produkty z certyfikatem W i-Fi Certified spełniają standardy funkcjonalności gwarantujące współdziałanie z innymi urządzeniami.

Nie oznacza to jednak, że urządzenia, które nie mają pieczęci, nie będą działać z urządzeniami, które ją mają (nadal zawsze lepiej jest wybrać certyfikowane produkty, aby uniknąć ryzyka i problemów).

Standard 802.11 ustanawia standardy tworzenia i korzystania z sieci bezprzewodowych. Transmisja tego typu sieci odbywa się za pomocą sygnałów o częstotliwości radiowej, które rozprzestrzeniają się w powietrzu i mogą obejmować obszary w domu o setkach metrów.

Ponieważ istnieje wiele różnych usług, które mogą wykorzystywać sygnały radiowe, ważne jest, aby każda działała zgodnie z wymogami ustanowionymi przez rząd każdego kraju. Jest to dobry sposób na uniknięcie niedogodności, zwłaszcza zakłóceń.

Istnieją jednak pewne segmenty częstotliwości, z których można korzystać bez konieczności bezpośredniego zatwierdzenia przez odpowiednie podmioty każdego rządu: pasma ISM (przemysłowe, naukowe i medyczne), które mogą działać między innymi w następujących odstępach czasu: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz i 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (w zależności od kraju limity te mogą się różnić).

SSID (identyfikator zestawu usług)

Poznamy najważniejsze wersje 802.11, ale wcześniej, aby ułatwić zrozumienie, wygodnie jest wiedzieć, że do ustanowienia takiej sieci konieczne jest, aby urządzenia (zwane również STA) były podłączone do urządzeń, które ułatwiają dostęp. Są to ogólnie nazywane Access Point (AP). Kiedy jedna lub więcej STA łączy się z AP, istnieje sieć, która nazywa się Podstawowym zestawem usług (BSS).

Ze względów bezpieczeństwa i możliwości, że w danym miejscu znajduje się więcej niż jeden BSS (na przykład dwie sieci bezprzewodowe, które zostały utworzone przez różne firmy w obszarze zdarzenia), kluczem jest, aby każda z nich otrzymała identyfikator o nazwie Zestaw usług Identyfikator (SSID), zestaw znaków, który po zdefiniowaniu jest wstawiany do nagłówka każdego pakietu danych w sieci. Innymi słowy, SSID to nazwa nadana każdej sieci bezprzewodowej.

Protokoły Wi-Fi

Pierwsza wersja standardu 802.11 została wydana w 1997 roku, po około 7 latach badań. Wraz z pojawieniem się nowych wersji (które zostaną omówione później), oryginalna wersja stała się znana jako starsza wersja 802.11-1997 lub 802.11.

Ponieważ jest to technologia transmisji częstotliwości radiowych, IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) ustalił, że standard może działać w zakresie częstotliwości 2, 4 GHz i 2, 4835 GHz, jednego z wyżej wymienionych pasm ISM.

Jego szybkość transmisji danych wynosi 1 Mb / s lub 2 Mb / s (megabitów na sekundę), i możliwe jest zastosowanie technik transmisji z bezpośrednim widmem rozproszonym w sekwencji (DSSS) i techniką rozpraszania częstotliwości w widmie (FHSS).

Techniki te pozwalają na transmisję z wykorzystaniem wielu kanałów w obrębie częstotliwości, jednak DSSS tworzy wiele segmentów przesyłanych informacji i jednocześnie wysyła je do kanałów.

Z kolei technika FHSS wykorzystuje schemat „przeskoku częstotliwości”, w którym przesyłana informacja wykorzystuje jedną częstotliwość w pewnym okresie, a z drugiej korzysta z innej częstotliwości.

Ta cecha sprawia, że ​​FHSS ma nieco niższą szybkość transmisji danych, z drugiej strony sprawia, że ​​transmisja jest mniej podatna na zakłócenia, ponieważ używana częstotliwość stale się zmienia. DSSS jest szybszy, ale jest bardziej narażony na zakłócenia, gdy wszystkie kanały są używane w tym samym czasie.

802.11b

Aktualizacja standardu 802.11 została wydana w 1999 roku i nazywała się 802.11b. Główną cechą tej wersji jest możliwość nawiązywania połączeń przy następujących prędkościach transmisji: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / si 11 Mb / s.

Zakres częstotliwości jest taki sam, jak w pierwotnym standardzie 802.11 (od 2, 4 do 2, 4835 GHz), ale technika transmisji jest ograniczona do rozproszenia widma według bezpośredniej sekwencji, gdy FHSS ostatecznie nie uwzględni norm ustanowionych przez Federalna Komisja Łączności (FCC), gdy jest używana w transmisjach o szybkościach większych niż 2 Mb / s.

Aby pracować efektywnie przy prędkościach 5, 5 Mb / si 11 Mb / s, 802.11b wykorzystuje również technikę zwaną Complementary Code Keying (CCK).

Obszar zasięgu transmisji 802.11b może teoretycznie wynosić do 400 metrów w otwartych środowiskach i może osiągnąć zasięg 50 metrów w zamkniętych miejscach (takich jak biura i domy).

Należy jednak zauważyć, że na zasięg transmisji może mieć wpływ wiele czynników, takich jak obiekty, które powodują zakłócenia lub utrudniają propagację transmisji z miejsca, w którym się znajdują.

Warto zauważyć, że aby utrzymać transmisję tak funkcjonalną, jak to możliwe, standard 802.11b (i kolejne standardy) może spowodować, że szybkość transmisji danych spadnie do minimalnego limitu (1 Mb / s) jako stacja znajduje się dalej od punktu dostępu.

Odwrotna jest również prawda: im bliżej punktu dostępu, tym wyższa może być prędkość transmisji.

Standard 802.11b jako pierwszy został przyjęty na dużą skalę, dlatego jest jedną z osób odpowiedzialnych za popularyzację sieci Wi-Fi.

802.11a

Standard 802.11a został wydany pod koniec 1999 r., Mniej więcej w tym samym czasie co wersja 802.11b.

Jego główną cechą jest możliwość pracy z szybkościami transmisji danych w następujących wartościach: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / si 54 Mb / s. Geograficzny zasięg jego transmisji wynosi około 50 metrów. Jednak jego częstotliwość robocza różni się od pierwotnego standardu 802.11: 5 GHz, z kanałami 20 MHz w tym zakresie.

Z jednej strony użycie tej częstotliwości jest wygodne, ponieważ daje mniejsze możliwości interferencji, w końcu ta wartość jest mało wykorzystywana. Z drugiej strony może to powodować pewne problemy, ponieważ wiele krajów nie ma przepisów dotyczących tej częstotliwości. Ponadto ta funkcja może powodować problemy z komunikacją z urządzeniami działającymi w standardach 802.11 i 802.11b.

Ważnym szczegółem jest to, że zamiast DSSS lub FHSS, standard 802.11a wykorzystuje technikę znaną jako zwielokrotnianie z podziałem częstotliwości ortogonalnej (OFDM). W nim przesyłane informacje są podzielone na kilka małych zestawów danych, które są przesyłane jednocześnie na różnych częstotliwościach. Są one stosowane w taki sposób, że jedna przeszkadza drugiej, dzięki czemu technika OFDM działa całkiem zadowalająco.

Pomimo oferowania wyższych prędkości transmisji standard 802.11a nie stał się tak popularny jak standard 802.11b.

802.11g

Standard 802.11g został wydany w 2003 roku i jest znany jako naturalny następca wersji 802.11b, ponieważ jest w pełni z nim zgodny.

Oznacza to, że urządzenie współpracujące z 802.11g może bez problemu komunikować się z innym urządzeniem współpracującym z 802.11b, z wyjątkiem faktu, że szybkość transmisji danych oczywiście ogranicza maksymalną dozwoloną przez to drugie.

Główną atrakcją standardu 802.11g jest możliwość pracy z szybkościami transmisji do 54 Mb / s, tak jak ma to miejsce w przypadku standardu 802.11a.

Jednak w przeciwieństwie do tej wersji 802.11g działa na częstotliwościach w paśmie 2, 4 GHz (kanały 20 MHz) i ma prawie taką samą moc zasięgu, jak jego poprzednik, standard 802.11b.

Techniką transmisji stosowaną w tej wersji jest również OFDM, jednak podczas komunikacji z urządzeniem 802.11b technika transmisji staje się DSSS.

802.11n

Opracowanie specyfikacji 802.11n rozpoczęło się w 2004 r. I zakończyło we wrześniu 2009 r. W tym okresie wypuszczono różne urządzenia zgodne z niedokończoną wersją standardu.

Główną cechą protokołu 802.11n jest zastosowanie schematu o nazwie Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), zdolnego do znacznego zwiększenia szybkości przesyłania danych poprzez połączenie różnych tras transmisji (anten). Dzięki temu możliwe jest na przykład użycie dwóch, trzech lub czterech nadajników i odbiorników do działania sieci.

Jedną z najczęstszych konfiguracji w tym przypadku jest użycie punktów dostępu, które wykorzystują trzy anteny (trzy ścieżki transmisji) i stacje STA z taką samą liczbą odbiorników. Dodając tę ​​funkcję w połączeniu z dopracowaniem specyfikacji, protokół 802.11n może transmitować w zakresie 300 Mb / s, teoretycznie może osiągnąć prędkość do 600 Mb / s. W najprostszym trybie transmisji, z jedną ścieżką transmisji, 802.11n może osiągnąć 150 Mb / s.

Jeśli chodzi o częstotliwość, standard 802.11n może współpracować z pasmami 2, 4 GHz i 5 GHz, co czyni go kompatybilnym z poprzednimi standardami, nawet z 802.11a. Każdy kanał w obrębie tych ścieżek ma domyślnie szerokość 40 MHz.

Jego standardową techniką transmisji jest OFDM, ale z pewnymi modyfikacjami, ze względu na zastosowanie schematu MIMO, dlatego jest często nazywany MIMO-OFDM. Niektóre badania sugerują, że jego zasięg może przekraczać 400 metrów.

802.11ac

Następcą 802.11n jest standard 802.11ac, którego specyfikacje zostały prawie w pełni opracowane w latach 2011–2013, a ostateczne zatwierdzenie jego właściwości przez IEEE w 2014 r.

Główną zaletą 802.11ac jest szybkość, szacowana na 433 Mb / s w najprostszym trybie. Ale teoretycznie możliwe jest, aby sieć przekroczyła 6 Gb / s w bardziej zaawansowanym trybie, który wykorzystuje wiele ścieżek transmisji (anten), maksymalnie osiem. W branży priorytetem jest sprzęt z wykorzystaniem maksymalnie trzech anten, dzięki czemu maksymalna prędkość wynosi około 1, 3 Gb / s.

Nazywany także WiFi 5G, 802.11ac działa na częstotliwości 5 GHz, ponieważ w tym zakresie każdy kanał może mieć domyślnie szerokość 80 MHz (opcjonalnie 160 MHz).

Protokół 802.11ac ma również najbardziej zaawansowane techniki modulacji. Dokładniej, działa ze schematem MU-MUMO (Multi-User MIMO), który umożliwia transmisję i odbiór sygnału z różnych terminali, tak jakby działały one wspólnie na tej samej częstotliwości.

Podkreśla także zastosowanie metody transmisji zwanej Beamforming (znanej również jako TxBF), która jest opcjonalna w standardzie 802.11n: jest to technologia, która pozwala urządzeniu nadawczemu (np. Routerowi) ocenić komunikację z urządzeniem klienckim aby zoptymalizować transmisję w twoim kierunku.

Inne standardy 802.11

Standard IEEE 802.11 miał (i będzie miał) inne wersje oprócz tych wymienionych powyżej, które nie stały się popularne z różnych powodów.

Jednym z nich jest standard 802.11d, który jest stosowany tylko w niektórych krajach, w których z jakiegoś powodu nie jest możliwe użycie niektórych innych ustalonych standardów. Innym przykładem jest standard 802.11e, którego głównym celem jest QoS (Quality of Service) transmisji, czyli jakość usługi. To sprawia, że ​​ten model jest interesujący w aplikacjach, które są silnie dotknięte hałasem (zakłóceniami), takich jak komunikacja VoIP.

Istnieje również protokół 802.11f, który działa ze schematem znanym jako przekaźnik, który w skrócie powoduje, że jedno urządzenie odłącza się od Punktu Dostępowego o słabym sygnale i łączy się z innym, Punktem Dostępowym o silniejszym sygnale, w tej samej sieci. Problem polega na tym, że niektóre z czynników mogą powodować, że procedura ta nie będzie przebiegać prawidłowo, powodując niedogodności dla użytkownika. Specyfikacje 802.11f pozwalają na lepszą interoperacyjność między punktami dostępu, aby zmniejszyć te problemy.

Na uwagę zasługuje również standard 802.11h. W rzeczywistości jest to tylko wersja 802.11a, która ma możliwości kontroli i modyfikacji częstotliwości. Dzieje się tak, ponieważ częstotliwość 5 GHz (używana przez 802.11a) jest stosowana w różnych systemach w Europie.

Istnieje kilka innych funkcji, ale chyba, że ​​z określonych powodów, wskazana jest praca z najpopularniejszymi wersjami, najlepiej z najnowszą.

Ostatnie słowa

W tym artykule przedstawiono podstawową prezentację głównych funkcji sugerowanych przez Wi-Fi. Ich wyjaśnienia mogą pomóc każdemu, kto chce dowiedzieć się nieco więcej o działaniu sieci bezprzewodowych opartych na tej technologii i które mogą służyć jako wstęp dla tych, którzy chcą zgłębić ten temat.

Jak zawsze wiesz, zalecamy czytanie najlepszych routerów na rynku i najlepszych sterowników PLC w danym momencie. Są to podstawowe odczyty pozwalające uzyskać dobry bezprzewodowy system Wi-Fi. Co sądzisz o naszym artykule na temat protokołów Wi-Fi? Z którego obecnie korzystasz w domu lub w pracy?