Анализ и сравнение различных стандартов Wi-Fi сетей

Прошло всего несколько лет с тех пор, как Совет по правам человека признал одним из неотъемлемых прав человека — доступ к Интернету. Хотя и так понятно, что глобальная сеть для пользователей была жизненно важной потребностью задолго до принятия рекомендательной резолюции.

OFDMA и разделение пакетов

Пожалуй, это самое главное нововведение новой сети, хотя формально эта функция присутствовала и в более старых версиях Wi-Fi, просто работала в режиме одиночных передач. Основная проблема старых версий протокола была в том, что если к точке беспроводного доступа подключить много устройств, то скорость падает. Это знакомо всем, кто пытался подключиться к общей точке доступа в кафе, торговом центре или аэропорте. Чем больше подключено устройств к точке доступа, тем медленнее работает интернет. Все эти устройства «конкурируют» за канал. Технология OFDMA призвана решить эту проблему. Она существенно повышает скорость и стабильность канала, позволяя делить его на несколько подканалов, свой для каждого гаджета. И если раньше пакеты между роутером и гаджетами отправлялись по очереди в одностороннем порядке, то с Wi-Fi 6 распределение пакетов будет похоже на движение на оживленной улице.

История создания стандарта IEEE

Как уже говорилось, Wi-Fi сети работают с радиосигналами, поэтому нужен был стандарт, описывающий параметры радиосигналов. В 1990 году Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE (Institut of Electrical and Electronics Engineers) сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей. Эта группа занялась разработкой всеобщего стандарта для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Мбит/ с. Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация стандарта Стандарт IEEE являлся первым стандартом для продуктов WLAN от независимой международной организации, разрабатывающей большинство стандартов для проводных сетей Пролетарский А.В., Баскаков И.В., Федотов Р.А., Бобков А.В., Чирков Д.Н., Платонов В.А. Беспроводные сети WiFi. Москва: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016. — с. 26.. По международному соглашению участок радиочастотного спектра около 2,4 ГГц зарезервирован под нелицензированные промышленные, научные и медицинские службы, включая беспроводные сети для передачи данных с расширенным спектром. Однако в разных странах власти принимают несколько отличающиеся частотные диапазоны для точного распределения частот Росс Джон. WiFi. Беспроводная сеть. Москва: NT Press, 2007. — с.7. (см. Табл. 2.1.).

Таблица 2.1 Распределение нелицензированных частот 2,4 ГГц с расширенным спектром там же..

Регион

Частотный диапазон, ГГц

Северная Америка

— 2,4835

Европа

— 2,4835

Франция

2,4465 —

Испания

2,445 — 2,475

Япония

— 2,497

Любая из стран мира, не включенных в данную таблицу, также использует один из этих диапазонов.

Как видно из Таблицы 2.1 частотные диапазоны в разных регионах в той или иной степени перекрываются, поэтому купленное оборудование может работать как в одном регионе, так и в другом. Для этого нужно правильно настроить используемый канал, но почти всегда имеется возможность подключения к сети в пределах диапазона используемого сетевого адаптера.

В Wi-Fi сетях используется технология расширенного спектра, которая распределяет информационный сигнал по широкой полосе радиодиапазона, что в итоге позволяет значительно усложнить подавление или перехват сигнала. Первая разработанная схема расширенного спектра известна как метод перестройки частоты (FHSS), в котором передача ведётся с постоянной сменой несущей частоты в пределах широкого диапазона частот.

Более современной схемой расширенного спектра является метод прямого последовательного расширения (DSSS) Пролетарский А.В., Баскаков И.В., Федотов Р.А., Бобков А.В., Чирков Д.Н., Платонов В.А. Беспроводные сети WiFi. Москва: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016. — с. 19.. Это один из основных методов модуляции сигнала, используемый в беспроводных локальных сетях. Данный метод применяется для преобразования исходного сигнала и передачи его одновременно по нескольким каналам связи определенной ширины. Принцип его работы достаточно простой и выглядит следующим образом. Диапазон частот, выделенный для беспроводной сети (2400-2483,5 МГц), разбивается на 11 каналов шириной 22 МГц. Далее с помощью метода последовательностей Баркера каждый бит данных превращается в 11 бит, в результате чего получается 11-кратная избыточность. После этого данные передаются параллельно сразу по всем 11 каналам. Такой подход позволяет гарантированно передать и принять весь объем данных даже при слабом уровне сигнала и высоком уровне шумов в каналах. Это не только позволяет экономить энергию, используемую для передачи данных, но и не мешает работе соседних узкополосных устройств, поскольку широкополосная передача данных небольшой мощности воспринимается как обычный шум DSSS метод. []. [ссылка ]. Доступен в интернете: _metod_

Читайте также:  5 приложений для Android, которые точно очистят ваш смартфон!

Рис. 2.1 Каналы, используемые в технологии DSSS Пролетарский А.В., Баскаков И.В., Федотов Р.А., Бобков А.В., Чирков Д.Н., Платонов В.А. Беспроводные сети WiFi. Москва: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016. — с. 23.

Беспроводные локальные сети DSSS используют каналы шириной 22 МГц, благодаря чему многие WLAN могут работать в одной и той же зоне покрытия. Во многих странах каналы шириной 22 МГц позволяют создать в диапазоне 2,4-2,483 ГГц три неперекрывающихся канала передачи (см. Рис. 2.1.) — это каналы 1, 6 и 11.

Оба метода используются в различных стандартах и продуктах беспроводной связи.

Вспомогательные спецификации

  • — уточнение границ используемой полосы частот для разных стран.
  • — определение качества обслуживания для медиаконтента.
  • — унификация требований к оборудованию разных производителей.
  • — порядок работы в диапазоне 5 ГГц, предотвращающий помехи радарам.
  • — методы защиты данных.
  • — методы балансировки (распределения) нагрузки.
  • — текущие исправления для всего семейства стандартов.
  • — порядок взаимодействия устройств, движущихся друг относительно друга.
  • — правила роуминга при переходе в зону покрытия смежного узла.
  • — спецификация многосвязных сетей.
  • — метрология и испытания.
  • — взаимодействие с сетями другого типа.
  • — методы управления.
  • — безопасность управления.

Очередная смена поколений Wi-Fi началась. Приобретение устройств стандарта целесообразно только для замены вышедших из строя, а на перспективу следует ориентироваться на последнюю спецификацию и строить беспроводные локальные сети исключительно на базе нового оборудования.

Какое значение ширины канала устанавливать?

Если вы живете в многоквартирном доме и вокруг вас определяется более 3 сетей wi-fi, то скорее всего в вашем случае лучше установить значение ширины канала в 20 Mhz, так как чем шире канал, тем больше на него воздействуют помехи от работы других вай фай сетей. Лучше иметь более медленный канал, но стабильный.

Если же вы живете в частном доме и по близости нет других вай фай сетей, то в вашем случае скорее всего лучше ставить ширину канала 40Mhz. При этом скорость соединения должна вырасти.

Вообще в каждом конкретном случае нужно проводить эксперимент. Пробовать выставлять 20Mhz и тестировать скорость интернета, а затем проводить тесты на 40Mhz. Где результат лучше, то значение и оставлять. Потому что не известно что в каждом конкретном случае может стать помехой для работы вай фай.

Что такое двух- и трехдиапазонные маршрутизаторы

Хорошей новостью является то, что большинство современных маршрутизаторов действуют как двух- или трехдиапазонные маршрутизаторы. Двухдиапазонный маршрутизатор — это тот, который транслирует сигналы 2,4 ГГц и 5 ГГц от одного и того же устройства, предоставляя Вам две сети Wi-Fi и лучшее из обоих технологий. Двухдиапазонные маршрутизаторы бывают двух видов:

  • Выбираемый двухдиапазонный. Выбираемый двухдиапазонный маршрутизатор предлагает сеть Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц, но Вы можете использовать только один. Вы должны использовать переключатель, чтобы сообщить группе, что Вы хотите использовать.
  • Одновременный двухдиапазонный. Одновременный двухдиапазонный маршрутизатор одновременно транслирует отдельные сети Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц, предоставляя Вам две сети Wi-Fi, которые Вы можете выбрать при настройке устройства. Некоторые марки маршрутизаторов также позволяют назначать один и тот же SSID для двух диапазонов, чтобы устройства могли видеть только одну сеть, даже если они все еще работают. Они, как правило, немного дороже, чем выбираемые двухдиапазонные маршрутизаторы, но не намного. Преимущества одновременной работы обеих полос обычно перевешивают разницу в стоимости.

Трехдиапазонный маршрутизатор транслирует три сети одновременно — два сигнала 5 ГГц и один сигнал 2,4 ГГц. Причина этого состоит в том, чтобы помочь уменьшить перегрузку сети. Если у Вас есть несколько устройств, которые действительно интенсивно используют соединение 5 ГГц — например, потоковое видео высокого разрешения или даже видео 4K — Вы могли бы выиграть, потратив немного больше на трехдиапазонный маршрутизатор.

Как сменить режим работы b/g/n в настройках Wi-Fi роутера?

Я покажу как это сделать на примере двух роутеров, от ASUS и TP-Link. Но если у Вас другой маршрутизатор, то смену настроек режима беспроводной сети (Mode) ищите на вкладке настройки Wi-Fi, там где задаете имя для сети и т. д.

На роутере TP-Link

Заходим в настройки роутера. Как в них зайти? Я уже устал писать об этом практически в каждой статье :). Посмотрите лучше эту запись -zaxodit-v-nastrojki-routera/.

После того, как попали в настройки, слева перейдите на вкладку Wireless – Wireless Settings.

Как сменить режим работы b/g/n в настройках Wi-Fi роутера?

И напротив пункта Mode Вы можете выбрать стандарт работы беспроводной сети. Там есть много вариантов. Я советую устанавливать 11bgn mixed. Этот пункт позволяет подключать устройства, которые работают хотя бы в одном из трех режимов.

Но если у Вас все же возникают проблемы с подключением определенных устройств, то попробуйте режим  11bg mixed, или 11g only. А для достижения хорошей скорости передачи данных можете установить 11n only. Только смотрите, что бы все устройства поддерживали стандарт n.

Это интересно: NetWorx: как следить за интернет трафиком

На забудьте после внесения изменений сохранить настройки нажав на кнопку Save. И перезагрузите роутер.

На примере роутера ASUS

Здесь все так же. Заходим в настройки и переходим на вкладку “Беспроводная сеть”.

Напротив пункта “Режим беспроводной сети” можно выбрать один из стандартов. Или же установить Mixed, или Auto (что я и советую сделать). Подробнее по стандартам смотрите чуть выше. Кстати, в ASUS справа выводиться справка, в которой можно прочитать полезную и интересную информацию по этим настройкам.

Как сменить режим работы b/g/n в настройках Wi-Fi роутера?

Для сохранения нажмите кнопку “Применить”.

На этом все, друзья. Ваши вопросы, советы и пожелания жду в комментариях. Всем пока!

Что ожидать от технологии Wi-Fi 6

Так получилось, что разобраться со стандартами технологии Wi-Fi немного сложно из-за разнообразия названий, начиная от и , затем и , наконец завершая По видимому разработчики также осознали это и теперь следующая линейка Wi-Fi Alliance ax будет выпущена под названием Wi-Fi 6. Изменение названий затронет также более ранние стандарты, так, версия станет Wi-Fi 5 и так далее. Новый стандарт Wi-Fi 6 должен обеспечивать скорость, по меньшей мере, в четыре раза превышающую скорость Wi-Fi 5. Намного улучшится эффективность и пропускная способность сетей, что критически важно, учитывая растущее число подключаемых устройств к интернет в пределах дома.

Как и 5G, Wi-Fi 6 будет дополнять, а не заменять существующие стандарты Wi-Fi.

Использование пропускной способности

Хотя пропускная способность и эффективность Wi-Fi будут повышены с помощью технологий OFDMA и MU-MIMO, количество пользователей, которых сможет поддерживать канал, начинается с доступного спектра и ширины полосы канала. Хотя Wi-Fi 6 совместно использует частотный спектр, используемый Wi-Fi 5 в диапазоне 5 ГГц, от 5,170 до 5,185 ГГц с некоторыми небольшими пробелами, он также использует преимущества имеющегося доступного частотного спектра в нелицензированных частотах 2,400–2,483 ГГц — это часть промышленной, научной и медицинской (ISM) полос. С четырьмя спектральными потоками в диапазоне 2,4 ГГц и еще восемью возможными в диапазоне 5 ГГц, а также с шириной полосы пропускания канала 20, 40, 80 и 160 МГц (с каналами с более широкой полосой пропускания, поддерживающими более высокие скорости передачи данных), гораздо больше пользователей может поддерживаться с Wi-Fi 6, чем четыре спектральных потока Wi-Fi 5.

Читайте также:  Fastboot Mode на Android: что это, для чего нужен, как войти и выйти

Чтобы увеличить пропускную способность Wi-Fi 6, регулирующие органы, такие как Федеральная комиссия связи (FCC) в США и Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) по всей Европе, одобрили использование широкой непрерывной полосы пропускания в диапазоне 6 ГГц, начиная с 2022 года. Дополнительная полоса пропускания предназначена для использования устройствами Wi-Fi 6 и сотовыми беспроводными сетями 5G, но не системами Wi-Fi более раннего поколения, такими как Wi-Fi 4 (IEEE ) и Wi-Fi 5.

Использование пропускной способности

Полоса 6 ГГц, утвержденная FCC для Wi-Fi 6, охватывает спектр 1200 МГц от 5,925 до 7,125 ГГц и определяется радиочастотными полосами 5–8 нелицензированной национальной информационной инфраструктуры (UNII). Эта щедрая часть непрерывной полосы пропускания в 6 ГГц сделает возможным более широкополосные (160 МГц) каналы для передачи данных с высокой скоростью, чем в более низкочастотных диапазонах 2,4 и 5 ГГц, где каналы Wi-Fi имеют тенденцию конкурировать с более старыми приложениями и должны работать в более узкополосных каналах.

Чтобы эффективно использовать доступную полосу пропускания с улучшенной пропускной способностью данных, Wi-Fi 6 использует форматы квадратурно-амплитудной модуляции (QAM) на уровнях, равных 1024 состояниям квадратурной амплитудной модуляции (1024QAM). Это контрастирует с квадратурно-амплитудной модуляцией более низкого порядка (256QAM) Wi-Fi 5. 1024QAM обеспечивает разрешение цифрового бита 10 бит на символ в диаграмме созвездия (рисунок ниже), что позволяет обрабатывать емкость данных на 25% больше, чем разрешение 8 бит на символ для 256QAM, используемой в Wi-Fi 5.

С другой стороны, отображение данных 1024QAM, которое происходит на передатчике Wi-Fi 6 для достижения преобразования цифровых битов в символы I / Q, предъявляет высокие требования к линейности усилителей мощности (PA), используемых для передачи в 1024QAM системах — больше, чем в системах 256QAM. Если усиление мощности не является линейным и отношение энергии на бит к уровню шума (Eb / N0) не контролируется должным образом, ошибки данных могут быть легко внесены в системы QAM более высокого порядка, такие как 1024QAM.

Использование пропускной способности

Факторы, ограничивающие скорость соединения Wi-Fi

Несоответствие между теоретической и практической производительностью Wi-Fi обусловлено накладными расходами сетевого протокола ,  радиопомехами , физическими препятствиями на линии прямой видимости между устройствами и расстоянием между устройствами.

Кроме того, по мере того, как все больше устройств обмениваются данными в сети одновременно, производительность снижается не только из-за того, как работает пропускная способность, но и из-за ограничений сетевого оборудования.

Сетевое соединение Wi-Fi работает на максимально возможной скорости, которую могут поддерживать оба устройства, часто называемые конечными точками. Портативный компьютер (ноутбук) , подключенный к маршрутизатору , будет работать в режиме Поэтому для работы на более высокой скорости оба устройства должны поддерживать один и тот же стандарт.

WI-FI

Сейчас самым популярным протоколом является именно WI-FI Из главных его преимуществ стоит выделить следующее:

  • невероятная скорость передачи данных (до 6,93Гб/с.);
  • качественное соединение;
  • возможность одновременного подключения многих устройств без проблем со скоростью обмена пакетами данных.

Существует масса различных видов Wi-Fi сигнала, более того, создаются даже дополнительные версии к основным стандартам в силу необходимости внедрения какой-либо технологии. Провайдеры используют тот или иной стандарт в своих роутерах исходя из целевой аудитории, учитывая требуемую скорость соединения.