Содержание
Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.
История
Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.
Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.
После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.
Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.
Про работу беспроводной технологии в формате видео:
Как работает?
fpm_start( "true" );
Есть схемы клиент-клиент – без применения точек доступа.
Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически наименьшая пропускная способность беспроводного канала.
Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в зону действия и обнаружении сигнала устройство-клиент делает вывод о возможности подключения к ней (разность технологий может стать тому помехой). Передатчик может и не передавать свой идентификатор, тогда сеть будет невидимой для клиентов. Подключиться к ней можно только посредством ввода SSID и пароля, если она защищена.
При наличии в одной зоне 2-3 сетей с идентичными SSID, устройство-приёмник подключается к той, у которой лучше сигнал.
Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является преимущественно беспроводной маршрутизатор – роутер. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим на примере раздачи интернета в частном доме.
Частотные диапазоны
Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:
Стандарты
В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных 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 |
Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.
Разновидности точек доступа
Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:
Точки» доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:
- автономные – самостоятельные;
- контролируемые или централизованные;
- бесконтроллерные.
Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:
- статические (каналы);
- адаптивные или динамические – автоматический выбор оптимального, наиболее свободного канала из диапазона;
- многослойные.
По способу защиты точки доступа группируются на:
- публичные или открытые – незащищённые, предоставляющие доступ до интернета всем, нередко ограниченному количеству одновременно подключенных клиентов;
- закрытые или частные – сигнал шифруется, и для доступа до сети нужно ввести пароль.
На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.
Достоинства и недостатки
Положительные стороны технологии:
- не требует кабелей, что снижает себестоимость и скорость построения сетей;
- в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные гаджеты на различных платформах;
- простота в настройке сети;
- обеспечение интернетом большого количества пользователей в общественных местах: метро, строительная площадка, пляж;
- интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
- не требует сертификата для использования частоты.
Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:
- новые стандарты не совместимы со старыми;
- сигнал очень чувствителен к преградам;
- помехи при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
- при получении информации устройства с точкой доступа работают последовательно;
- тяжело контролировать пропускную способность каждого клиента;
- сеть работает на скорости самого медленного клиента;
- доказано губительное воздействие СВЧ излучения для живых организмов;
- различные частотные диапазоны в странах;
- во многих странах устройства с мощностью излучения выше 100 мВт требуют обязательной регистрации;
- лёгкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме, пока ещё не вышедшего в массы, WPA3;
- нет четкой зоны распространения сигнала;
- при расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
- с увеличением числа клиентов повышается оверхед (задержка до выполнения операции) ответа на запрос клиента роутером;
- защита сети находится на уровне самого слабого клиентского устройства;
- низкий уровень безопасности публичных точек доступа.
В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.
Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!
Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.
История
Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.
Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.
После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.
Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.
Про работу беспроводной технологии в формате видео:
Как работает?
Частотные диапазоны
Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:
Стандарты
В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных 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 |
Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.
Разновидности точек доступа
Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:
Точки» доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:
- автономные – самостоятельные;
- контролируемые или централизованные;
- бесконтроллерные.
Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:
- статические (каналы);
- адаптивные или динамические – автоматический выбор оптимального, наиболее свободного канала из диапазона;
- многослойные.
По способу защиты точки доступа группируются на:
- публичные или открытые – незащищённые, предоставляющие доступ до интернета всем, нередко ограниченному количеству одновременно подключенных клиентов;
- закрытые или частные – сигнал шифруется, и для доступа до сети нужно ввести пароль.
На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.
Достоинства и недостатки
Положительные стороны технологии:
- не требует кабелей, что снижает себестоимость и скорость построения сетей;
- в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные гаджеты на различных платформах;
- простота в настройке сети;
- обеспечение интернетом большого количества пользователей в общественных местах: метро, строительная площадка, пляж;
- интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
- не требует сертификата для использования частоты.
Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:
- новые стандарты не совместимы со старыми;
- сигнал очень чувствителен к преградам;
- помехи при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
- при получении информации устройства с точкой доступа работают последовательно;
- тяжело контролировать пропускную способность каждого клиента;
- сеть работает на скорости самого медленного клиента;
- доказано губительное воздействие СВЧ излучения для живых организмов;
- различные частотные диапазоны в странах;
- во многих странах устройства с мощностью излучения выше 100 мВт требуют обязательной регистрации;
- лёгкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме, пока ещё не вышедшего в массы, WPA3;
- нет четкой зоны распространения сигнала;
- при расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
- с увеличением числа клиентов повышается оверхед (задержка до выполнения операции) ответа на запрос клиента роутером;
- защита сети находится на уровне самого слабого клиентского устройства;
- низкий уровень безопасности публичных точек доступа.
В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.
Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!
Преимущества и недостатки беспроводной сети. В любом начинании есть свои преимущества и недостатки. Они однозначно определяют выбор той или иной технологии в конкретных условиях. Не обошла эта участь и беспроводные сети Вай-Фай. Так что же все-таки? Wi-Fi или Lan? Сейчас разберем У фай фая есть минусы, но так же есть и много плюсов.
Преимущества беспроводных сетей Вай-Фай
Легкость создания и расширения сети
Пожалуй, это преимущество беспроводной сети является основным. Оно означает, что для организации работоспособной и достаточно быстрой беспроводной сети не будет нужен кучи времени и усилий. А самое главное — это потребует минимум затрат.
Например если вы купили дом или квартиру с ремонтом -а проводной сети нет — тогда Вай-Фай — это ваше решение.
Дело даже не в том, что создавать «обычную» сеть порой просто лень (бывает и такое). А в том, что располагая одной или более точками доступа, можно соединить и единую локальную сеть даже отдельно стоящие здания. Или компьютеры на разных этажах. Даже если они располагаются на большом расстоянии друг от друга.
Кроме этого, беспроводную сеть можно быстро создать, красиво (без кучи проводов) и недорого. Тем более когда организовать проводную сеть не всегда возможно. Например на различных конференциях, выставках, выездных семинарах и т.п.
Не стоит также забывать о зданиях, в которых прокладка кабельной системы не возможна в связи с исторической ценностью. Это касается музеев, памятников архитектуры и т.п.
Что касается расширения и подключения, то тут дело обстоит совсем просто. Добавьте новый комп по Вай Фай— и готово. Хотите создать подключение Ad-Hoc — пожалуйста, хотите с точкой доступа — опять же…
Мобильность
На сегодняшний день неоспоримым преимуществом является универсальная мобильность. Она даёт возможность человеку заниматься своим делом в любых условиях, где бы он ни находился. Мобильные телефоны, планшеты, переносные компьютеры. Все эти представители технологии, которые и вносят в жизнь человека эту самую мобильность.
С появлением беспроводных сетей и соответствующих компьютерных технологий, мобильность приобрела более широкое значение. В данный момент она даёт возможность соединить между собой любые способные на связь устройства. А ввиду того, что в данный момент их так много в современном мире. Обладая мобильным устройством, вы можете спокойно передвигаться по городу, стране. И быть уверенным, что всегда останетесь на связи. И сможете получить, самую актуальную информацию. Прямо сейчас!
Рано или поздно пословицу «Если гора не идет к Магомету, Магомет идет к горе — можно будет несколько переиначить. «Если вы не хотите прийти к сети, Вай Фай сеть сама придет к вам. Даже за границей — подключитесь к Вай фай — и доступ ко всему у вас есть. Без переплат.
Возможность подключения к сети другого типа
Преимущества и недостатки беспроводной сети. Преимуществом беспроводной сети является то, что ее всегда можно подключить и проводом. Причем можно подключить любой ПК или ноутбук. Для этого достаточно воспользоваться портом на точке доступа или роутере. При этом вы получите доступ к ресурсам сети без всяких ограничений. Это на случай, когда нет драйвера на Wi-Fi.
Именно эта возможность используется в основном при подключении к общей сети удаленных зданий и точек. Несколько зданий соединяются посредством беспроводных технологий. В тех местах, куда проводную сеть тянуть невозможно, или слишком дорого. Короче неразумно.
Высокая скорость доступа в Интернет
Располагая точкой доступа с подключением к Интернету, вы сможете организовать доступ в интернет. Причем всех своих компьютеров в локальной сети. При этом скорость соединения будет намного выше, чем могут предоставить обычные 3G модемы, и даже LTE.
Доступ по беспроводной сети — достаточно серьезная альтернатива такому дорогому решению, как оптоволоконный канал. Прокладку такого канала не могут позволить себе даже некоторые крупные компании. Тут речь идет об 4G технологиях и приближающемуся буму 5G.
Чего не скажешь о покупке точки доступа или Вай-Фай роутера, которые может приобрести обычный пользователь. Дело только за суммой, которую вы готовы выложить за предоставленный канал. И естественно цена самого роутера.
Канал со скоростью 10 Мбит/с и более уже давненько не считается большой роскошью. Как в РФ так и в странах Европы. США пли Каналы. А в данный момент практически в любом доме вы можете получить 100 мбитс. и за разумную цена. осталось только вай фай роутер поставить и все.
В основном, на любой точке доступа, или роутере, есть порт WAN с разъемом RG45. Что даёт возможность подключиться к распространенным проводным сетям стандарта Ethernet. От любого оператора связи в вашем доме.
Недостатки беспроводных сетей Вай-Фай
Низкая скорость передачи данных (в старых протоколах)
Преимущества и недостатки беспроводной сети. Какой бы быстрой ни была сеть, данной скорости всегда не хватает. Особенно остро эта проблемка касается беспроводной сети. Дело в том, что реальная скорость пере дачи данных в такой сети отличается от теоретической. В силу множества причин.
К таким обстоятельствам можно отнести, к примеру, количество преград на пути сигнала. Так же количество подключенных к сети компьютеров. Особенности построения пакетов данных (большой объем служебных данных). Удаленность компьютеров от роутера и многое другое.
В качестве примера разберем старый стандарт IEEE 802.11n.
Радиус, работы сети при разных условиях использования:
| Условия использования | Радиус, м |
|---|---|
| Открытая местность, на прямой видимости | До 300 |
| Открытая местность с препятствиями | До 100 |
| Большой офис | До 40 |
| Большой офис | До 20 |
Соотношение скорости передачи данных и дальности
| Скорость передачи данных. Мбит/с | Радиус, м |
|---|---|
| 1 | До 100 |
| 11 | До 40 |
| 54 | До 14 |
Нынче имеются технологии, такие как MU MIMO, которые обеспечивают несколько радио-потоков. Каждое устройство — клиент сети работает в своем потоке. Это частично решает вопрос со скоростью передачи по Вай фай и снижает нагрузку на сеть. Но полностью вопрос не решает. и по лану скорость 1 гбитс. По Вай-Фай такого не будет. Хотя для простой работы вполне хватает. PS. Хотя новый протокол 802.11ax может в скором будущем это изменить.
Безопасность сети
Безопасность работы в сети, проводной или беспроводной, всегда ставилась превыше всего. Крайне важен данный вопрос для организаций, которые функционируют с деньгами или другими материальными ценностями.
Безопасность работы в беспроводной сети, но сравнению с ее «подругой», проводной сетью, немного ниже. Все из-за недостаточно серьезных механизмов аутентификации и шифрования. Это доказал первый протокол шифрования WEP, который кодировал данные при помощи ключа длиной 40 (шт. Оказывается, чтобы вычислить такой самый ключ, достаточно в течение 2-3 часов проанализировать перехваченные пакеты.
Так что будьте аккуратнее в халявных сетях Wi-Fi. вы можете оказаться в одной сети с кем угодно!
Несомненно, неопытному пользователю такое сделать сложно, но для специалиста это не представляет особой проблемы.
Правда, не все так плохо, как кажется. Как вам известно, со временем стали использоваться другие алгоритмы шифрования, более умные и более «запутанные». Те, которые могут кодировать данные при помощи ключей длиной до 256 бит.
Однако при этом возникла ситуация выбора между методом шифрования и скоростью. Так как увеличение длины ключа приводит к увеличению служебного заголовка. А значит, к заметному снижению скорости передачи данных. Преимущества и недостатки беспроводной сети тут очевидны.
Высокий уровень расхода энергии устройств
Данный негативный фактор в основном касается только юзеров, которые функционируют в беспроводной сети. Будь то с ноутбуков, планшетов, и других мобильных устройств. Как известно, энергия аккумуляторов, которые питают такие устройства, пс является безграничной. И любое «лишнее» устройство приводит к быстрому истощению запаса.
Несомненно, существуют механизмы, позволяющие сводить потребление энергии к минимуму. Но в любом случае энергия расходуется, причем достаточно быстро.
Несовместимость WI-FI оборудования
Вопросы совместимости всегда интересовали пользователей. Так как никому не понравится, если его устройство вдруг перестанет работать. В связи с заменой поколения оборудования беспроводной сети.
В основном практикуется следующий подход: оборудование, разработанное раньше способно работать с оборудованием, разработанным позже. Это называется обратной совместимостью. Что касается оборудования для беспроводных сетей, то данный принцип работает далеко не всегда. Это в основном касается скорости.
Ранее, к примеру активно использовалось беспроводное оборудование стандартов IEEE 802.11g, 802.1 1g+. Оно работало в «непонятных» турбо режимах и обеспечивающими удвоенную скорость передачи данных. По сравнению с аналогичным оборудованием «родных» стандартов. IEEE 802.11n и особенно IEEE 802.11ac сейчас работают намного лучше. А 802.11ax — будет работать еще лучше!
Обстоятельства сложились так, что несовместимых устройств в беспроводных сетях практически не существует. Единственное, что облегчало жизнь, это то, что устройства стандарта IЕЕЕ 802.11g (или IEEE 802.1 1g+) имеют обратную совместимость с устройствами стандарта IEEE 802.11b (или IEEE 802.1 1b+).
Подмечу, что для полной совместимости этих стандартов желательно юзать устройства 1-го производителя. Но не конечно. Преимущества и недостатки беспроводной сети тут очевидны.
В данный момент доступен новый протокол 802.11AC. А вот клиентских модулей на него мало. Сейчас наверное только в маках есть. То есть покупаешь роутер с АС, а в ноуте — IЕЕЕ 802.11n. Вот такой вот прикол. Работать будет, но всю свою прелесть роутер не покажет. Скорость будет как и раньше — согласно IЕЕЕ 802.11n протоколу. А что будет при выходе 802.11ax — время покажет.