Aké sú hlavné protokoly wifi? všetko, čo potrebujete vedieť

Pri tejto príležitosti podrobne vysvetlíme, čo sú hlavné protokoly Wifi . Pred niekoľkými rokmi bolo možné prepojiť počítače iba pomocou káblov. Tento typ pripojenia je veľmi populárny, má však niektoré obmedzenia, napríklad: zariadenie môžete premiestniť iba na dosah kábla; Prostredie s vysokými zariadeniami si môže vyžadovať prispôsobenie konštrukcie budovy na prechod káblov; V domácnosti môže byť potrebné vyvŕtať otvory do steny, aby sa káble dostali do iných miestností; Nepretržitá alebo nesprávna manipulácia môže spôsobiť poškodenie konektora kábla. Našťastie sa objavili bezdrôtové siete Wi-Fi na odstránenie týchto obmedzení.

Index obsahu

Využívanie tohto typu sietí sa stáva čoraz bežnejším nielen v domácich a profesionálnych prostrediach, ale aj na verejných miestach (bary, kaviarne, nákupné strediská, kníhkupectvá, letiská atď.) A na akademických inštitúciách.

Z tohto dôvodu sa pozrieme na hlavné charakteristiky technológie Wi-Fi a trochu vysvetlíme, ako to funguje. Pretože to nemohlo prestať byť, budete tiež poznať rozdiely medzi štandardmi Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n a 802.11ac.

Aké sú hlavné protokoly Wifi? Čo je to Wi-Fi?

Wi-Fi je sada špecifikácií pre bezdrôtové lokálne siete (WLAN), založená na štandarde IEEE 802.11. Názov „Wi-Fi“ sa používa ako skratka anglického výrazu „Wireless Fidelity“, hoci aliancia Wi-Fi, ktorá je primárne zodpovedná za licencovanie produktov založených na technológiách, nikdy takýto záver nepotvrdila. Názov Wi-Fi sa bežne označuje ako „wi-fi“, „Wi-fi“ alebo dokonca „wifi“. Všetky tieto názvy sa vzťahujú na rovnakú technológiu.

Vďaka technológii Wi-Fi je možné implementovať siete, ktoré spájajú počítače a iné zariadenia (smartfóny, tablety, konzoly pre videohry, tlačiarne atď.), Ktoré sú geograficky blízke.

Tieto siete nevyžadujú použitie káblov, pretože vykonávajú prenos údajov pomocou rádiovej frekvencie. Táto schéma ponúka medzi nimi niekoľko výhod: umožňuje užívateľovi používať sieť v ktoromkoľvek bode prenosového rozsahu; umožňuje rýchle vkladanie ďalších počítačov a zariadení do siete; bráni tomu, aby steny alebo konštrukcie nehnuteľností boli plastové alebo upravené na priechod káblov.

Flexibilita Wi-Fi je taká veľká, že bolo možné implementovať siete, ktoré využívajú túto technológiu na najrôznejších miestach, najmä z dôvodu skutočnosti, že výhody uvedené v predchádzajúcom odseku často vedú k nižším nákladom.

Preto je bežné nájsť siete Wi-Fi dostupné v hoteloch, letiskách, diaľniciach, baroch, reštauráciách, nákupných strediskách, školách, univerzitách, kanceláriách, nemocniciach a na mnohých ďalších miestach. Na používanie týchto sietí musí mať používateľ iba laptop, smartfón alebo akékoľvek zariadenie kompatibilné s Wi-Fi.

Trocha histórie Wi-Fi

Myšlienka bezdrôtových sietí nie je nová. Odvetvie sa touto otázkou zaoberalo už dlhú dobu, ale nedostatok štandardizácie noriem a špecifikácií sa ukázal byť prekážkou, napokon niekoľko výskumných skupín pracovalo na rôznych návrhoch.

Z tohto dôvodu sa niektoré spoločnosti, ako sú 3Com, Nokia, Lucent Technologies a Symbol Technologies (kúpené spoločnosťou Motorola), spojili, aby vytvorili skupinu na riešenie tohto problému, a preto sa v roku 1999 narodila aliancia Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), ktorá bola v roku 2003 premenovaná na Wi-Fi Alliance.

Podobne ako v iných konzorciách pre štandardizáciu technológií sa počet spoločností, ktoré sa pripoja k Wi-Fi Alliance, neustále zvyšuje. WECA pokračovala v práci so špecifikáciami IEEE 802.11, ktoré sa v skutočnosti príliš nelíšia od špecifikácií IEEE 802.3. Táto posledná súprava je známa pod menom Ethernet a pozostáva jednoducho z drvivej väčšiny tradičných káblových sietí. V zásade to, čo sa mení od jedného štandardu k druhému, sú jeho charakteristiky pripojenia: jeden typ pracuje s káblami, druhý pomocou rádiových frekvencií.

Výhodou toho je, že nebolo potrebné vytvárať žiadny špecifický protokol pre bezdrôtovú sieťovú komunikáciu založenú na tejto technológii. Vďaka tomu je dokonca možné mať siete, ktoré používajú oba štandardy.

WECA sa však stále musela zaoberať ďalšou otázkou: vhodným názvom pre technológiu, ktorý sa dal ľahko vysloviť a ktorý umožnil rýchle spojenie s jej návrhom, ktorým sú bezdrôtové siete. Za týmto účelom si najala spoločnosť špecializovanú na značky Interbrand, ktorá nakoniec nielenže vytvorila názov Wi-Fi (pravdepodobne na základe tohto termínu „Wileress Fidelity“), ale aj technologické logo. Názov bol tak všeobecne akceptovaný, že WECA sa v roku 2003 rozhodla zmeniť názov na Wi-Fi Alliance, ako bolo oznámené.

Prevádzka Wi-Fi

V tomto okamihu v texte sa samozrejme pýtate, ako funguje Wi-Fi. Ako už viete, táto technológia je založená na štandarde IEEE 802.11. To však neznamená, že všetky produkty, ktoré pracujú s týmito špecifikáciami, budú tiež Wi-Fi.

Aby mohol produkt získať pečať s touto značkou, musí ju vyhodnotiť a certifikovať aliancia Wi-Fi. Toto je spôsob, ako zaručiť užívateľovi, že všetky výrobky s pečaťou W i-Fi Certified dodržiavajú štandardy funkčnosti, ktoré zaručujú interoperabilitu s iným zariadením.

To však neznamená, že zariadenia, ktoré nemajú pečať, nebudú fungovať so zariadeniami, ktoré ju majú (stále je vždy lepšie zvoliť certifikované výrobky, aby sa predišlo rizikám a problémom).

Norma 802.11 stanovuje normy pre vytváranie a používanie bezdrôtových sietí. Prenos tohto typu siete sa uskutočňuje vysokofrekvenčnými signálmi, ktoré sa šíria vzduchom a môžu pokryť oblasti v dome stovky metrov.

Keďže existuje široká škála služieb, ktoré môžu využívať rádiové signály, je nevyhnutné, aby každá z nich konala v súlade s požiadavkami stanovenými vládou každej krajiny. Je to dobrý spôsob, ako zabrániť nepríjemnostiam, najmä rušeniu.

Existujú však niektoré frekvenčné segmenty, ktoré je možné používať bez priameho súhlasu príslušných subjektov každej vlády: pásma ISM (priemyselné, vedecké a lekárske), ktoré môžu fungovať okrem iného v týchto intervaloch: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz a 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (v závislosti od krajiny sa tieto limity môžu líšiť).

SSID (identifikátor sady služieb)

Budeme poznať najdôležitejšie verzie protokolu 802.11, ale predtým, aby sa uľahčilo porozumenie, je vhodné vedieť, že na vytvorenie siete tohto typu je potrebné, aby boli zariadenia (nazývané aj STA) pripojené k zariadeniam, ktoré uľahčujú komunikáciu. prístup. Všeobecne sa nazývajú prístupový bod (AP). Keď sa k AP pripojí jedna alebo viac STA, existuje teda sieť, ktorá sa nazýva Základná sada služieb (BSS).

Z bezpečnostných dôvodov a možnosti, že na určitom mieste existuje viac ako jedna BSS (napríklad dve bezdrôtové siete, ktoré vytvorili rôzne spoločnosti v oblasti udalostí), je kľúčové, aby každá z nich dostala identifikáciu s názvom Service Set Identifikátor (SSID), skupina znakov, ktoré sa po definovaní vkladajú do záhlavia každého dátového paketu v sieti. Inými slovami, SSID je názov priradený každej bezdrôtovej sieti.

Protokoly Wi-Fi

Prvá verzia normy 802.11 bola vydaná v roku 1997, po približne 7 rokoch štúdia. So vznikom nových verzií (ktoré sa majú riešiť neskôr) sa pôvodná verzia stala známou ako staršia verzia 802.11-1997 alebo 802.11.

Keďže ide o technológiu vysokofrekvenčného prenosu, IEEE (Inštitút elektrických a elektronických inžinierov) určil, že norma by mohla fungovať vo frekvenčnom rozsahu 2, 4 GHz a 2, 4835 GHz, v jednom z vyššie uvedených pásiem ISM.

Jeho rýchlosť prenosu dát je 1 Mb / s alebo 2 Mb / s (megabitov za sekundu) a je možné použiť prenosové techniky priameho sekvenčného šírenia spektra (DSSS) a frekvenčného skokového šírenia spektra (FHSS).

Tieto techniky umožňujú prenosy pomocou viacerých kanálov v rámci frekvencie, avšak DSSS vytvára viac segmentov prenášaných informácií a súčasne ich vysiela do kanálov.

Technika FHSS zase používa schému „preskakovania frekvencií“, keď prenášané informácie používajú jednu frekvenciu v určitom období a na druhej strane používajú inú frekvenciu.

Táto vlastnosť spôsobuje, že FHSS majú o niečo nižšiu rýchlosť prenosu dát, na druhej strane je prenos menej náchylný na rušenie, pretože použitá frekvencia sa neustále mení. DSSS skončí rýchlejšie, ale je pravdepodobnejšie, že po použití všetkých kanálov naraz dôjde k rušeniu.

802.11b

Aktualizácia normy 802.11 bola vydaná v roku 1999 a nazýva sa 802.11b. Hlavnou črtou tejto verzie je možnosť nadviazania spojenia pri nasledujúcich prenosových rýchlostiach: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / sa 11 Mb / s.

Frekvenčný rozsah je rovnaký ako pôvodný 802.11 (medzi 2, 4 a 2, 4835 GHz), ale technika prenosu je obmedzená na šírenie spektra priamym sledom, pretože FHSS nakoniec nezohľadňuje normy stanovené Federálna komisia pre komunikáciu (FCC), ak sa používa pri prenosoch s rýchlosťou nad 2 Mb / s.

Aby 802.11b efektívne pracoval pri rýchlostiach 5, 5 Mb / sa 11 Mb / s, používa tiež techniku ​​nazývanú CCK (Complementary Code Keying).

Oblasť pokrytia prenosu 802.11b môže byť teoreticky až 400 metrov v otvorenom prostredí a môže dosiahnuť dosah 50 metrov v uzavretých priestoroch (ako sú kancelárie a domácnosti).

Je však potrebné si uvedomiť, že rozsah prenosu môže byť ovplyvnený radom faktorov, ako sú napríklad objekty, ktoré spôsobujú rušenie alebo bránia šíreniu prenosu z miesta, kde sú.

Je zaujímavé poznamenať, že aby sa zachoval čo najfunkčnejší prenos, štandard 802.11b (a nasledujúce normy) môže spôsobiť, že rýchlosť prenosu údajov sa zníži na svoju minimálnu hranicu (1 Mb / s) ako stanica je ďalej od prístupového bodu.

Opak je tiež pravdou: čím bližšie k prístupovému bodu, tým vyššia môže byť prenosová rýchlosť.

Norma 802.11b bola prvýkrát prijatá vo veľkom meradle, a preto je jedným z ľudí zodpovedných za popularizáciu sietí Wi-Fi.

802.11a

Norma 802.11a bola vydaná koncom roku 1999, približne v rovnakom čase ako verzia 802.11b.

Jeho hlavnou charakteristikou je možnosť pracovať s rýchlosťami prenosu dát v nasledujúcich hodnotách: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / sa 54 Mb / s. Geografický dosah jeho prenosu je približne 50 metrov. Jeho prevádzková frekvencia sa však líši od pôvodnej normy 802.11: 5 GHz, s 20 MHz kanálmi v tomto rozsahu.

Na jednej strane je použitie tejto frekvencie výhodné, pretože predstavuje menej možností rušenia, koniec koncov je táto hodnota málo využívaná. Na druhej strane to môže priniesť určité problémy, pretože mnoho krajín nemá predpisy týkajúce sa tejto frekvencie. Táto funkcia môže navyše spôsobiť komunikačné problémy so zariadeniami, ktoré pracujú podľa štandardov 802.11 a 802.11b.

Dôležitým detailom je to, že namiesto použitia DSSS alebo FHSS štandard 802.11a využíva techniku ​​známu ako ortogonálne frekvenčné delenie multiplexovania (OFDM). V ňom sú informácie, ktoré sa majú prenášať, rozdelené do niekoľkých malých súborov údajov, ktoré sú prenášané súčasne na rôznych frekvenciách. Používajú sa takým spôsobom, že jeden interferuje s druhým, takže technika OFDM funguje celkom uspokojivo.

Napriek vyšším prenosovým rýchlostiam sa štandard 802.11a nestal tak populárnym ako štandard 802.11b.

802, 11 g

Norma 802.11g bola vydaná v roku 2003 a je známa ako prirodzený nástupca verzie 802.11b, pretože je s ňou plne kompatibilná.

To znamená, že zariadenie, ktoré pracuje s protokolom 802.11g, môže bez problémov komunikovať s iným zariadením, ktoré pracuje s protokolom 802.11b, s výnimkou skutočnosti, že rýchlosť prenosu údajov zjavne obmedzuje maximum povolené týmto protokolom.

Hlavnou príťažlivosťou štandardu 802.11g je schopnosť pracovať s prenosovými rýchlosťami až 54 Mb / s, ako je to v prípade štandardu 802.11a.

Na rozdiel od tejto verzie však 802.11g pracuje na frekvenciách v pásme 2, 4 GHz (kanály 20 MHz) a má takmer rovnaký výkon pokrytia ako jeho predchodca, štandard 802.11b.

Technika prenosu používaná v tejto verzii je tiež OFDM, avšak pri komunikácii so zariadením 802.11b sa technika prenosu stáva DSSS.

802.11n

Vývoj špecifikácie 802.11n sa začal v roku 2004 a ukončil sa v septembri 2009. Počas tohto obdobia boli vydané rôzne zariadenia kompatibilné s nedokončenou verziou normy.

Hlavnou črtou protokolu 802.11n je použitie schémy s názvom Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), ktorá je schopná výrazne zvýšiť rýchlosť prenosu dát kombináciou rôznych prenosových trás (antén). Týmto je napríklad možné na prevádzku siete použiť dva, tri alebo štyri vysielače a prijímače.

Jednou z najbežnejších konfigurácií v tomto prípade je použitie prístupových bodov, ktoré používajú tri antény (tri prenosové cesty) a STA s rovnakým počtom prijímačov. Pridaním tejto funkcie v kombinácii s vylepšením svojich špecifikácií je protokol 802.11n schopný prenosu v rozsahu 300 Mb / s, teoreticky môže dosiahnuť rýchlosti až 600 Mb / s. V najjednoduchšom režime prenosu, s jednou prenosovou cestou, môže 802.11n dosiahnuť 150 Mb / s.

Pokiaľ ide o frekvenciu, štandard 802.11n môže pracovať s pásmami 2, 4 GHz a 5 GHz, vďaka čomu je kompatibilný s predchádzajúcimi normami, dokonca aj s protokolom 802.11a. Každý kanál v rámci týchto stôp je štandardne široký 40 MHz.

Jeho štandardná technika prenosu je OFDM, ale s určitými úpravami sa v dôsledku použitia schémy MIMO často nazýva MIMO-OFDM. Niektoré štúdie naznačujú, že oblasť pokrytia môže prekročiť 400 metrov.

802.11ac

Nástupca normy 802.11n je štandardom 802.11ac, ktorého špecifikácie boli v rokoch 2011 až 2013 takmer úplne vyvinuté a IEEE v roku 2014 s konečnou platnosťou schválil jeho charakteristiky.

Hlavnou výhodou technológie 802.11ac je rýchlosť, ktorá sa v najjednoduchšom režime odhaduje na 433 Mb / s. Teoreticky je však možné dosiahnuť, aby sieť presiahla 6 Gb / s v pokročilejšom režime, ktorý používa viac prenosových trás (antén), s maximom osem. Trendom je, aby priemysel uprednostňoval zariadenia s použitím až troch antén, čím sa maximálna rýchlosť pohybuje okolo 1, 3 Gb / s.

Tiež sa nazýva WiFi 5G, 802.11ac pracuje na frekvencii 5 GHz, pričom v tomto rozsahu môže mať každý kanál predvolene šírku 80 MHz (voliteľné 160 MHz).

Protokol 802.11ac má tiež najmodernejšie techniky modulácie. Presnejšie povedané, pracuje so schémou MU-MUMO (Multi-User MIMO), ktorá umožňuje prenos a príjem signálu z rôznych terminálov, akoby spolupracovali, na rovnakej frekvencii.

Zdôrazňuje tiež použitie prenosovej metódy zvanej Beamforming (tiež známej ako TxBF), ktorá je v štandarde 802.11n voliteľná: je to technológia, ktorá umožňuje vysielajúcemu zariadeniu (ako je smerovač) vyhodnotiť komunikáciu s klientskym zariadením. na optimalizáciu prenosu vo vašom smere.

Ostatné normy 802.11

Norma IEEE 802.11 mala (a bude) ďalšie verzie okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, ktoré sa z rôznych dôvodov nestali populárnymi.

Jedným z nich je štandard 802.11d, ktorý sa uplatňuje iba v niektorých krajinách, kde z nejakého dôvodu nie je možné použiť niektoré ďalšie zavedené normy. Ďalším príkladom je štandard 802.11e, ktorého hlavným zameraním je kvalita prenosu QoS (Quality of Service), to znamená kvalita služby. Toto robí tento model zaujímavým pre aplikácie, ktoré sú silne ovplyvnené hlukom (interferenciou), ako je napríklad VoIP komunikácia.

Existuje tiež protokol 802.11f, ktorý pracuje so schémou známou ako relé, ktoré skrátene spôsobuje, že jedno zariadenie sa odpojí od prístupového bodu so slabým signálom a pripojí sa k inému, silnejšiemu signálu, prístupovému bodu v rovnakej sieti., Problém je v tom, že niektoré z faktorov môžu spôsobiť, že tento postup nebude prebiehať správne, čo bude pre používateľa nepríjemné. Špecifikácie 802.11f umožňujú lepšiu interoperabilitu medzi prístupovými bodmi na zmiernenie týchto problémov.

Treba zdôrazniť aj normu 802.11h. V skutočnosti je to iba verzia protokolu 802.11a, ktorá má možnosti kontroly a frekvencie. Dôvodom je skutočnosť, že frekvencia 5 GHz (používaná technológiou 802.11a) sa uplatňuje v rôznych systémoch v Európe.

Existuje niekoľko ďalších funkcií, ale pokiaľ to nie je z konkrétnych dôvodov vhodné, je vhodné pracovať s najobľúbenejšími verziami, najlepšie s najnovšími.

Záverečné slová

V tomto článku sa uskutočnila základná prezentácia hlavných funkcií, ktoré Wi-Fi naznačuje. Ich vysvetlenia môžu pomôcť každému, kto chce trochu viac porozumieť prevádzke bezdrôtových sietí založených na tejto technológii a ktorý môže slúžiť ako úvod pre tých, ktorí sa chcú hlbšie venovať téme.

Ako vždy viete, odporúčame vám prečítať si najlepšie smerovače na trhu a tie najlepšie PLC súčasnosti. Sú základnými údajmi na získanie dobrého bezdrôtového systému Wi-Fi. Čo si myslíte o našom článku o protokoloch Wifi? Ktorú z nich momentálne používate doma alebo v práci?