Приветствую вас, уважаемый читатель. Надеюсь, у вас все в порядке, и солнце светит ярко. Сегодня я, эксперт по беспроводным сетям третьего поколения, расскажу вам все секреты частоты Wi-Fi. Давайте начнем с определения Wi-Fi — это специальный стандарт радиовещания, который используется для передачи пакетов данных между двумя или более устройствами. Основным стандартом радиовещания является IEEE 802.11, который был разработан Альянсом в 1999 году, хотя сам стандарт был изобретен еще в 1998 году. Но я уверен, что вы пришли сюда узнать больше о частоте и волнах, поэтому давайте рассмотрим это подробнее.
Радиоволны
Информация передается путем кодирования и перенаправления кода на устройство передачи, которое преобразует ее в радиоволну. Этот метод также используется в мобильной связи, телевидении и даже в микроволновых печах для разогрева пищи.
Как известно из физики, волна обладает тремя основными характеристиками: частотой, амплитудой (высотой) и длиной. Особенно важна первая из них, так как она определяет канал передачи и скорость передачи для более высоких частот.
С 2000 по 2009 год использовался один стандарт с частотой 2.4 ГГц, который на данный момент остается наиболее распространенным из-за своей высокой скорости передачи данных и широкого диапазона распространения.
2.4 ГГц
Как уже упоминалось, в настоящее время это основной и ведущий стандарт передачи данных. На этой частоте есть 13 каналов. Каждый из них имеет ширину 20 МГц. Давайте посмотрим на диаграмму ниже.
Как видите, есть еще 14-й канал, но он не используется в современных маршрутизаторах и роутерах. Начало диапазона частот составляет 2,400 ГГц, а конец — 2,500 ГГц. Каждый канал занимает от 20 до 40 МГц. На представленной выше диаграмме канал имеет ширину волны в 20 МГц. Современные маршрутизаторы могут использовать более широкий канал в 40 МГц.
Если присмотреться, то начало следующего канала начинается с 2,406 МГц, что означает, что один канал может перекрываться с другими 5 каналами. Если на одном канале работает слишком много роутеров, то сигнал может ухудшаться из-за потери пакетов, возникают задержки, и приемнику приходится отправлять утерянные данные заново.
В многоквартирных домах часто возникает проблема, когда несколько роутеров занимают одни и те же каналы. Современные устройства автоматически выбирают наиболее свободный канал при включении, чтобы избежать интерференции.
В некоторых случаях роутер не может самостоятельно выбрать канал, что приводит к прерываниям, задержкам и снижению скорости передачи данных. Я рекомендую ознакомиться с моей статьей, где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.
На изображении каналы 1, 6 и 11 выделены более ярко, так как они не пересекаются друг с другом. Передача данных через эти каналы происходит практически без потерь. Соседние каналы могут немного мешать передаче. Если установлена настройка с шириной 40 МГц, то канал будет пересекаться ещё с пятью другими, что негативно отразится на качестве связи.
Обратите внимание! В США законом запрещено использование 12 и 13 каналов. Поэтому, настройка интернет-центра на эти диапазоны может вызвать проблемы с некоторыми устройствами, выпущенными в США.
Как и у любой волны, у такой есть свойство затухания, которое непосредственно зависит от частоты. 2.4 ГГц — это дециметровая гипервысокая частота. Длина волны около 124.3 – 121.3 мм. При этой частоте скорость передачи данных будет выше, но радиус вещания сохранится.
Стандарты, работающие на 2.4 ГГц, включают в себя:
- 802.11a
- 802.11b
- 802.11g
- 802.11h
- 802.11i
- 802.11n
Чаще всего используются теги b, g и n. Первые два уже устарели, но все равно осталось достаточно много устройств, работающих на этих стандартах. Скорость передачи данных у них варьируется от 11 до 54 Мбит/с. Новейший стандарт N был разработан в 2009 году. Скорость передачи может достигать 600 Мбит/с при нескольких потоках, а при одном максимальная скорость составляет 300 Мбит/с.
5 ГГц
Лишь недавно появился данный стандарт. Диапазон частот составляет от 5,170 ГГц до 5,905. Для работы применяются стандарты 802.11a, h, j, n и ac. Интересно, что N также согласуется с этой частотой. Таким образом, две сети могут сосуществовать и функционировать как единое целое. Скорость передачи данных возрастает до нескольких гигабит в секунду, благодаря увеличению частоты вдвое.
Увеличение частоты приводит к увеличению скорости передачи данных, но также возрастает затухание. Даже без каких-либо препятствий, волна будет затухать гораздо быстрее. Именно поэтому эту частоту чаще всего применяют в ограниченной площади, например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбука к ближайшему роутеру.
Также недостатком этой частоты является её неустойчивость к препятствиям. Она более сильно затухает от стен, стекла, металла и деревьев, чем волна с частотой 2.4 ГГц. Для увеличения скорости используется более широкий канал – 80 МГц. В настоящее время её использование вполне реально, так как количество доступных каналов – 180, а роутеров с поддержкой 5 ГГц не так много. Поэтому каналы в сети 5 ГГц остаются более свободными.
Затухание сигнала
Уровень затухания напрямую зависит от размеров препятствия. Чем оно шире, тем сильнее ослабление сигнала. Также важен выбор материала. Ниже приведена таблица примерного уровня затухания.
| Улица без препятствий | 0 | 0 | 0 |
| Железобетон | 5 | 25 | 90 |
| Стекло | 0.5 | 3 | 26 |
| Дерево | 2 | 9 | 45 |
| Бетон | 15 | 20 | 75 |
| Бетон | 31 | 23 | 82 |
Формула расчета уровня затухания:
- W – это полный радиус действия волны без препятствий.
- П – это процент потери диапазона.
- Диапазон D — это окончательный диапазон волны после расчета.
Приведем пример: предположим, что дальность действия волны W составляет 150 метров на открытой местности. Если мы поставим стекло толщиной 1 см на пути волны, то расстояние сократится до 72 метров (150 * (100% — 26% * 2)). Как видно, основным препятствием является металл, но его также можно использовать как отражатель волны.
Также к плохой связи можно отнести способность огибать препятствия, которая зависит от длины волны. Например, волна с частотой 2.4 ГГц из-за большей длины способна без значительных потерь обогнуть более широкое препятствие, чем волна с частотой 5 ГГц. Иными словами, чем длиннее волна, тем меньше затухание от препятствий, но и скорость передачи данных при этом снижается.
Истощение сигнала также связано с естественным затуханием, вызванным уменьшением мощности волны по мере ее распространения. Волна, подобно свету, может отражаться от препятствий. Чем сильнее отражение волны, тем слабее становится сигнал. Именно поэтому нельзя предсказать, насколько далеко достигнет сигнал от того или иного роутера.
Как усиливается сигнал
В более дорогих моделях используется технология MIMO, которая позволяет одновременную передачу данных через несколько потоков. Данные разбиваются на несколько частей схемы MIMO и отправляются на приёмник одновременно. Важно, чтобы приёмник также поддерживал эту технологию.
Например, с помощью схемы 8xMU-MIMO можно достичь скорости до 7 Гбит/с. Для этого необходимо, чтобы роутер имел до 8 антенн или более, чтобы каждая из них могла отправлять сигнал, который затем будет складываться вместе.
Чаще всего в домашних условиях используют антенны широкого действия. Их усиление немного меньше, чем у других, но зато радиус покрытия больше. Это понятно из картинки ниже. Когда усиление увеличивается до dB, пучок становится уже. Поэтому мощные вай-фай роутеры используют несколько антенн с повышенным коэффициентом усиления для увеличения покрытия.
Вы нашли эту статью полезной? Оставьте свой комментарий!
