Пользователь — тот, кто имеет представление о вещах, которыми пользуется. Если вы читаете это, то можете считать себя пользователем беспроводного интернета через технологию Wi-Fi, если, конечно, знаете, как это работает. Если нет, то предлагаем вам изучить материал о принципах работы Wi-Fi, его особенностях, преимуществах и недостатках.
История
Путешествие в полвека или более мы уже не предпримем, обойдя все прообразы и наработки. Инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан считается «отцом» Wi-Fi. Под его руководством в 1997-1998 годах появилась технология, которой пользуется почти весь мир. Через 2 года был зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и по сей день широко распространен.
Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан стандарт IEEE 802.11b, но основная проблема осталась нерешенной. Волны по-прежнему рассеивались и налагались друг на друга. Однако удалось исправить эту проблему путем разделения рабочих частот на каналы.
После 10 лет развития появился стандарт IEEE 802.22, который позволяет передавать данные на расстояния до 100 км прямой связью. На 2019 год было разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с различной пропускной способностью и рабочими частотами.
Слово «Wi-Fi» возможно происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность, хотя оно намекает на Hi-Fi и не имеет официального расшифрования.
Информация о работе беспроводной технологии доступна в формате видео:
Как работает?
Wi-Fi — это беспроводная система передачи данных, использующая сверхвысокочастотные волны (СВЧ) для установления беспроводной локальной сети (WLAN) на короткие расстояния. Система состоит из двух основных элементов: точка доступа и клиент.
Существуют также схемы клиент-клиент, где точки доступа не используются.
Точка доступа передает идентификатор сети (SSID) с помощью специальных пакетов данных со скоростью 100 Кбит/с, повторяя этот процесс 10 раз в секунду. Это теоретически минимальная пропускная способность беспроводного канала.
Как происходит работа в сети Wi-Fi? При входе в зону действия и обнаружении сигнала устройство-получатель делает оценку о возможности подключения к нему (несоответствие технологий может препятствовать подключению). Если передатчик не передает свой идентификатор, то сеть остается невидимой для устройств-получателей. Для подключения к ней необходимо ввести SSID и пароль, если она защищена.
Если в одной зоне присутствует 2-3 сети с одинаковыми SSID, то устройство-получатель подключается к той, у которой сильнее сигнал.
В домашних Wi-Fi сетях точкой доступа обычно является беспроводной маршрутизатор — роутер. Он и устройства-получатели должны работать в том же режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим это на примере предоставления доступа в Интернет в частном доме.
Трафик в роутер поступает через сетевой кабель, затем преобразуется в радиоволны и передается «по воздуху» в виде радиосигналов сверхвысокой частоты с определенными параметрами. Получатели ловят эти волны и декодируют их, извлекая информацию, закодированную несущей частотой.
Алгоритмы сжатия данных описаны в соответствующих стандартах и отличаются от версии к версии. Аналогичным образом происходит передача цифровых данных. Принцип работы Wi-Fi технологии аналогичен работе мобильной связи, если не углубляться в технические детали.
Интересные факты о Wi-Fi, которые вам неизвестны:
Частотные диапазоны
Присутствие беспроводной сети Wi-Fi возможно в двух диапазонах частот: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (который варьируется от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго.
- Зона покрытия сигнала шире — она достигает большей территории;
- Скорость передачи данных ниже, чем у 5 ГГц;
- Меньшим коэффициентом ослабления сигнала (уровень сигнала на частоте 5 ГГц уменьшается примерно в 1,5 раза, в зависимости от условий, при преодолении препятствий, таких как стены и мебель);
- Большей дальностью распространения радиоволны;
- Более загруженный — большинство устройств работает на 2,4 ГГц;
- Меньшим количеством каналов (13 против 17).
Стандарты
В 2019 году появилась 18-я версия Wi-Fi 6 — 802.11ax. Она работает на частотах 5 ГГц и обеспечивает максимальную скорость до 11 Гбит/с. Все стандарты отличаются друг от друга по скорости, уровню защиты, способу обработки сигнала и внедрению новых функций.
| Стандарт IEEE | Частотный диапазон, ГГц | Теоретическая скорость (макс.), Мбит/с |
| 802.11 b | 2,4 | 11 |
| 802.11 a | 5 | 54 |
| 802.11 g | 2,4 | 108 |
| 802.11 n | 2,4 | 300 |
| 5 | 450 | |
| 802.11 ac | 5 | 670 |
| 802.11 ax | 5 | 1100 |
Новые стандарты совместимы со старыми, что обеспечивает обратную совместимость. Однако устройства прошлых версий не поддерживают современные спецификации.
Разновидности точек доступа
Какова роль маршрутизатора в нашей сети? Узнайте ответ просмотрев это видео:
Беспроводные точки доступа, объединенные в одну Wi-Fi сеть, делятся на следующие типы:
- Автономные – функционирующие независимо друг от друга;
- Контролируемые или централизованные;
- Бесконтроллерные.
В зависимости от способа контроля радиоканалов, точки доступа разделяются на:
- Статические (каналы);
- Адаптивные или динамические – автоматически выбирают оптимальный и наиболее свободный канал из доступного диапазона;
- Многослойные.
По уровню защиты точки доступа подразделяются на:
- Публичные или открытые – не защищенные, предоставляющие доступ в интернет всем, ограниченное количество клиентов могут подключиться одновременно;
- Закрытые или частные – с сигналом, зашифрованным паролем для доступа к сети.
Достоинства и недостатки
Преимущества использования технологии Wi-Fi:
- Отсутствие необходимости в кабелях, что уменьшает затраты и ускоряет процесс создания сетей;
- Возможность подключения различных устройств: ноутбуков, компьютеров, смартфонов и других мобильных гаджетов на различных платформах;
- Простота настройки сети;
- Возможность предоставления доступа к интернету большому количеству пользователей в общественных местах: в метро, на строительной площадке, на пляже;
- Интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
- Необходимости в сертификате для использования частоты нет.
Недостатки беспроводных Wi-Fi сетей:
- Несовместимость новых стандартов с устаревшими;
- Высокая чувствительность сигнала к преградам;
- Возможность попадания помех при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
- Получение информации устройством с точкой доступа происходит последовательно;
- Контроль пропускной способности каждого клиента представляет сложность;
- Скорость работы сети зависит от самого медленного клиента;
- Для живых организмов доказано вредное воздействие СВЧ излучения;
- Различные страны используют различные частотные диапазоны;
- В некоторых странах обязательна регистрация устройств с мощностью излучения выше 100 мВт;
- Почти все криптографические алгоритмы могут быть взломаны, за исключением, пока что, нераспространенного WPA3;
- Не существует четкой зоны распространения сигнала;
- При расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
- С увеличением числа клиентов возрастает задержка ответа роутера на запросы клиентов (overhead).
- Уязвимость сети связана с самым слабым клиентским устройством;
- Низкий уровень безопасности в общественных точках доступа.
В настоящее время Wi-Fi роутеры присутствуют в практически каждом доме, а беспроводные модули устанавливаются даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и так далее. С каждым годом использование беспроводной технологии становится все более распространенным.
Ждем, когда станут доступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. Пишите в комментариях, если вам нужна помощь или у вас остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на MoiSovety.ru!
