Меню

Самые часто встречаемые протоколы wifi – Стандарты WiFi | Cтандарты беспроводной связи |IEEE 802.11ac | ieee 802.11 | Топология WiFi сети | Безопасность WiFi | Беспроводные технологии

Leave a comment

Содержание

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов

Передача данных по сети Wi-Fi осуществляется уже не один десяток лет и постоянно совершенствуются. Версии Wi-Fi различаются по мощности потока и параметрам. Информация в статье поможет выбрать режим на роутере и разобраться между типами Wi-Fi. Ниже мы опишем самые распространенные и популярные разновидности Wi-Fi.

С чего все начиналось?

Первый (базовый) стандарт Wi-Fi 802.11 появился в 1996 году. Изначально скорость приема-передачи маршрутизатором Wi-Fi была минимальной. Но каждые несколько лет она постепенно увеличивалась вместе с пропускной способностью и стабильностью передачи.

Вначале информация передавалась при потоке не более 1 Мбит/с. Такой способ применялся только для настраивания всевозможных спецсредств. Тем более, что мобильные средства с приемом интернета появились чуть позднее, тогда и возрос спрос на беспроводную сеть. Позднее увеличилась мощность модуля и при этой же версии скорость достигла 2 Мбит/с. Но предел возможностей достиг своего максимума и потребовались новые типы Wi-Fi.

Протоколы Wi-Fi и их характеристики

В следующей таблице приведены максимальные скорости передачи данных при использовании того или иного стандарта:

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов

Давайте расскажем про самые известные и распространенные виды Wi-Fi.

802.11а

Этот протокол положил начало дальнейшему развитию беспроводной передачи данных. Принципы работы основывались на базовой версии Wi-Fi, были взяты основные кодирования стандарта. Отличием его от первоначального варианта стала возможность использовать частоту 5 ГГц, что позволило возрасти мощности потока до 54 Мбит/с. С используемой раньше частотой в 2,4 ГГц этот протокол был несовместим, и возникали дополнительные неудобства, ведь приходилось настраивать средства приема на обе частоты.

802.11b

При разработке протокола вернулись к использованию частоты в 2,4 ГГц, потому что преимуществ у нее оказалось больше из-за пропускной способности. Разработчикам удалось добиться скорости потока данных в пределах 5,5 – 11 Мбит/с. Со временем и мобильные аппараты стали работать на таких уровнях. Широко использовался почти до 2010 года, ведь такой мощности вполне хватало и для компьютерных средств, и для гаджетов. Современные аппараты и сейчас могут улавливать разные виды Вай-Фай, в том числе и этот, правда скорость будет низкой.

802.11g

Это более усовершенствованный стандарт 802.11b, работающий на той же частоте, но на более высокой скорости (до 54 Мбит/с).

802.11n

Обновление до этой версии произошло к 2009 году. Технические возможности устройств достигли уровня, который позволял перерабатывать более тяжелый контент, и обновление было очень кстати. Волны способны проходить через бетонные преграды. Позволяет нескольким аппаратам в доме работать одновременно стабильно и без сбоев.

Одновременно может поддерживать обе частоты, была внедрена разработка MIMO, что обеспечивает скорость передачи до 150 Мбит/с. Скорость передачи данных по Wi-Fi заложена на самом деле до 600 Мбит/с, но из-за помех она намного ниже. К тому же, для удешевления приемников, многие производители исключают MIMO вообще. Прекрасно работает на платформе Windows. Самый часто встречающийся протокол.

802.11ac

Зачем нужен стандарт 802.11ac? Смотрите видео-презентацию:

На сегодняшний день этот вид является крайним и самым быстрым стандартом. Вышел в 2014 году, а в 2016 был усовершенствован. Не все последние смартфоны способны его поддерживать, хотя этот тип является часто встречаемым. Работает он исключительно на волне 5 ГГц, что снизило ширину покрытия, но наличие направленных антенн и поддержки MIMO компенсировало потери.

Многие пользователи выражают недовольство по ряду причин:

  • роутер выглядит массивно из-за множества антенн;
  • потребление электроэнергии при использовании повышается;
  • расположение должно быть одинаковое от всех подключенных к нему средств;
  • стоимость аппарата с данной функцией не попадает в бюджетную категорию.

Образец роутера, который поддерживает технологию MU-MIMO, представлен на картинке:

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов

Но, несмотря на все недостатки, эта версия может объединять около 8-ми каналов.

Какой режим выбрать на роутере?

Как сменить режим Вай-Фай в настройках роутера, смотрите в следующем видео:

Все роутеры поддерживают протоколы Wi-Fi b/g/n. Двухдиапазонный роутер поддерживает стандарт ac. Все современные устройства (планшеты, ноутбуки, смартфоны и т. д) работают в этих режимах в диапазоне 2,4 и 5 Ггц.

Более старые гаджеты скорее всего не поддерживают протоколы n и ac. И если на вашем роутере выставлен только режим n, то такие устройства просто не подключатся к сети Вай-Фай. Поэтому самый оптимальный вариант – выбрать смешанный режим 802.11 b/g/n. Тогда будут работать и старые, и новые устройства. Именно такой режим чаще всего стоит на роутерах с завода.

Однако, если старых ноутбуков и смартфонов у вас нет, то рекомендуется выставить стандарт n для диапазона 2,4 Ггц. Это позволит увеличить скорость интернета.

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов

Дополнительные стандарты Wi-Fi

Теперь кратко о дополнительных версиях, которые используются для сервисных функций:

  1. 11d. Отвечает на синхронизацию устройств Вай-Фай и обеспечивает скорость передачи в масштабах государства.
  2. 11e. Влияет на качество медиафайлов.
  3. 11f. Управляет параметрами точек доступа разных производителей.
  4. 11h. Защищает от помех военную радиосвязь и метеорологические радары.
  5. 11i. Защищает передаваемую информацию пользователей.
  6. 11k. Распределяет равномерно загруженность по разным точкам доступа.
  7. 11m. Объединяет все обновления группы стандартов 802.11.
  8. 11p. Используется для контроля за безопасностью движения, навигации.
  9. 11r. Автоматически определяет беспроводную сеть при переходе в зону покрытия другой точки доступа и подключает к ней аппарат.
  10. 11s. Позволяет любому мобильному устройству или гаджету стать точкой доступа.
  11. 11t. Упорядочивает систему тестирования стандартов 802.11.
  12. 11u. Синхронизирует внешние сети с сетями Вай-Фай.
  13. 11v. Работает на усовершенствование протокола 802.11.
  14. 11y. Незавершенная версия. Разработан для частот от 3,65 до 3,70 ГГц.
  15. 11w. Ищет возможности для постоянного усовершенствования защиты доступа к передаче данных.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной!

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов Загрузка...

Роуминг в сетях WiFi — 802.11i/r/k/v/OKC, что нам действительно нужно и как это распознать

Когда речь заходит о роуминге, под этим понятием обычно скрывается два различных процесса. В мире сотовых сетей, который пришёл к нам раньше, под роумингом подразумевается способность работать в «чужой» сети, а вовсе не бесшовная миграция между базовыми станциями (handover). Незаметное перемещение между БС сотовой сети настолько естественно, что о нём вообще мало вспоминают.

В мире WiFi дела обстоят иначе, и под роумингом обычно подразумевают незаметное для пользователя перемещение между точками доступа одной сети — BSS transition, хотя повсеместное введение SMS-авторизации в ближайшем будущем должно подтолкнуть операторов к внедрению стандарта роуминга между чужими сетями WiFi в стиле сотовой инфраструктуры и на базе её идентификации.

Далее следует описание существующих технологий роуминга и способы их выявления на незнакомом оборудовании, предполагается, что читатель знаком с базовыми принципами работы WiFi.

Если оценивать роуминг переключения (который handover) в сети WiFi с позиции сотовых сетей, самым верным описанием будет такое – его НЕТ, не предусмотрен стандартом, и за много лет ситуация не изменилась. В сотовых сетях переключение абонента на другую БС инициирует контроллер сети на основе информационных сообщений от клиента, оценивая сигнал на клиенте от соседних баз, в WiFi решение о переключении клиент всегда принимает сам – база может только подсказать, как это сделать быстрее. Зато в WiFi есть множество стандартизированных «костылей», вполне успешно позволяющих уложить процесс смены точки доступа в 50 мс и сохранить абоненту голосовой звонок поверх IP, а также не стандартизированных разработок каждого производителя, которые могут как помочь, так и усугубить и без того грустный процесс (Ubiquity Zero HandOff – пример когда костыль сделал хуже, чем было до него). Тут можно легко кинуть в автора камень, а как же 802.11r/v – но они вовсе не обязательны в рамках WiFi, поддерживаются не всеми устройствами, и не предполагают ничего вроде принудительного перевода с резервированием полосы. Выбор куда и КОГДА переключиться — всё равно остаётся за клиентом. Более того, включение 802.11r приведёт к невозможности подключения к сети для старых клиентов, т.к. это обязательная опция в кадре 802.11! В некоторых случаях он вам не то что не нужен, а вреден (старые драйвера, принтеры сканеры и т.п. устройства).

Теория


Имея общие вводные, стоит коротко описать, что и для чего может пригодиться в WiFi для роуминга (будем называть его так).

802.11i


Поправка 2004 года, внесенная в стандарт в 2007, нацелена на безопасность и описывает аутентификацию и шифрование (WPA2). Нам интересна, т.к. процедура обмена ключами и взаимодействие с внешними ресурсами (RADIUS) вместе сильно замедляют переключение клиента между ТД. Описан первый принцип быстрого переподключения – хранения ключа PMK, правда только для тех точек где клиент один раз уже прошёл полную процедуру – т.е. быстрый возврат в сеть.

OKC (Opportunistic Key Caching)


Первые известные костыли, в процессе аутентификации 802.1x точка доступа сохраняет ключ pairwise master key (PMK) для каждого клиента, идея состояла в том чтобы этот ключ через контроллер передавался соседним точкам — за счёт чего исключалось новое обращение к RADIUS и упрощался обмен, значительно снижалось время переключения на новую точку. Не является частью стандарта, отсюда все вытекающие, однако поддерживается всеми серьёзными производителями WiFi-железа и некоторыми клиентами. Без поддержки со стороны клиента функция бесполезна, для WPA2-PSK впрочем тоже. Некоторые вендоры принудительно пытаются задействовать метод, видя сохранённый ключ, даже если клиент его не запросил в Request, иногда срабатывает.

802.11k


Radio Resource Management, поправка 2008 года, с 2012 года в стандарте, опция. Точка доступа флагом указывает в Beacon поддержку опции, при запросе со стороны клиента отправляет ему список соседних точек, клиент не тратит время на сканирование всех доступных каналов и сразу переходит на нужный и выбирает новую точку. Экономится батарейка, в High-Load также улучшается общее состояние эфира. Вместе с 802.11v может сделать жизнь клиентов достаточно комфортной, чтобы не думать об остальных технологиях (ведь точку-кандидата клиент всё равно выбирает сам) — если конечно вам не важен VoIP и магия 50 мс для WPA2-Enterprise. Без поддержки со стороны клиента бесполезна.

802.11v


Wireless Network Management (WNM) поправки опубликованы в 2011 году и в 2012 вошли в стандарт, большое количество опций. Основное назначение – эффективное управление беспроводной средой – обмен данными о среде между станциями, энергосбережение клиента, улучшение процесса роуминга и балансировки – клиенту отправляются сообщения с подходящими ТД, что адресует проблемы перегрузки точек (Load-Balancing) и “прилипших” клиентов со слабым сигналом, и некоторые другие функции. Assisted Power Saving устанавливает максимальный тайм-аут для клиента, не требуя от него частых сообщений keep-alive, Direct Milticast Service позволяет получать мультикаст-кадры на скорости подключения клиента, а не скорости соты – что освобождает эфир и сохраняет батарею (к роумингу данные функции не относятся). А вот BSS Transition очень даже относится – в её рамках существует 3 типа сообщений, это запрос от клиента на указание подходящих точек, и два сообщения от точки – Load Balancing Request в случае если точка перегружена, и просит клиента перейти на другую и Optimized Roaming Request если параметры RSSI и Data Rate не удовлетворяют минимальным требованиям ТД. Важно отметить, что это рекомендательные сообщения, и действия остаются на усмотрение клиента. Принудительное отключение возможно только в рамках проприетарных технологий Band/Load Steering/Balancing, и может быть некорректно отработано клиентом, или вовсе проигнорировано (его отключают кадрами Disassociate).

Совместное использование 802.11k/v даёт хороший результат, и в большинстве случаев домашних и малоофисных сетей достаточно для клиентов, не создавая проблем в работе различных устройств. Дальше уже идёт тяжелая артиллерия – она радикально решает основную проблему, но может вызвать побочные действия – это 802.11r.

802.11r/FT


Fast Roaming/Fast BSS Transition – 802.11r обязательна для клиента при использовании на точке, т.е. те кто его не поддерживают, не могут подключиться – это флаг в управляющих кадрах и измененный механизм обмена ключами, если абонент старый и не знает о его существовании, у него проблема (на новых устройствах даже при отсутствии поддержки функции иногда добавляют понимание данного флага, хотя по стандарту нужно полностью реализовать протокол). Может также обрушить некорректные драйвера старых клиентских адаптеров — дело в использовании при первоначальном подключении FT 4-Way Handshake для распространения общего ключа, вот что об этом говорит стандарт: «A STA shall not use any authentication algorithm except the FT authentication algorithm when using the FT Protocol».

Fast BSS Transition работает с сетями RSNA (Robust Security Network Association – WPA2) и полностью открытыми сетями. Для WPA2-PSK теряется смысл быстрого роуминга, т.к. клиент и точка всё равно обмениваются 4 пакетами, ускорять тут нечего. В расчётах не учитывается время на поиск подходящей точки, а для диапазона 5 ГГц оно может быть изрядным – необходимо отсканировать 16 каналов и найти подходящую ТД, поэтому общая стратегия как раз заключается в совместном использовании протоколов k/v и r.

Если вы используете для авторизации RADIUS и хотите очень быстрый роуминг — выбора у вас нет, только 802.11r!

Кроме самого роуминга в 802.11r потенциально есть возможность опрашивать точку о наличии необходимых клиенту ресурсах и резервировать их (QoS). Соответственно, существует два подвида протоколов — FT Protocol и FT Resource Request Protocol. Общение между клиентом и точками может происходить как напрямую через воздух (Over-the-Air), так и через используемую точку и контроллеры ( Over-the-DS) – второй способ чуть дольше. Запрос QoS от точки на клиентах пока практически нигде не реализован и не используется.

Самый важный элемент кадра – MDE, Mobility Domain Element, он необходим для успешного роуминга, который возможен только в пределах одного домена.

Затрачиваемое на переключение клиента время в зависимости от стандарта (“Performance Study of Fast BS Transition using IEEE 802.11r” by Sangeetha Bangolae, Carol Bell and Emily Qi):

Необходимо учитывать, что это «чистое» время переключения, когда клиент уже решил что связь ухудшается, и нашёл новую точку!

Практика работы роуминга 802.11r отлично изложена в статье antonvn , не вижу смысла повторяться.

А вот работу других дополнений можно рассмотреть на примере. Добавить строчку в datasheet не сложно, сложнее заставить эту строчку работать. У меня в распоряжении есть пара точек Adtran Bluesocket (BSAP 1925), это нижний средний диапазон, сильно недотягивающий по объему функционала до лидеров рынка, но предоставляющий неплохие возможности по интеграции в операторскую сеть и хорошую стабильность и производительность. Если у вас всего 2-3 точки в одной компании, смысла для вас в них мало (только если аренда с облачным контроллером), а вот для распределенных или масштабных сетей (10-20+) – уже становится интересно. Рядом с ними идут Cambium – их сейчас для тестов под рукой нет, но коллеги хвалят. По описанию Cambium располагает чуть большим функционалом чем Bluesocket (есть 802.11r, больше типов туннелей для пользовательского трафика, возможность работы до 24 точек без внешнего контроллера и т.д. по мелочам), у Bluesocket пока только 802.11k/v/OKC – полный роуминг r обещают в следующем софте. Aruba/Cisco/Ruckus предсказуемо умеют всё из доступного на рынке – правда вопрос, будете ли вы реально это использовать. Тестировать дешевое оборудование часто неблагодарная задача, около года назад нам приносили Edimax, стабильность работы управляющего портала тогда вызвала большие вопросы, на чём тестирование завершили не вдаваясь в глубину функций. Возникают сомнения, что в такой ценовой категории смогли организовать полноценный мониторинг эфира и оповещение о соседях клиента, интересно если кто-то сможет это проверить в деле. Ubiquiti роуминг пока не поддерживает, так же как и Mikrotik (а жаль!).

Нужно ещё заметить, что наличие функции оповещения о соседях не имеет большого смысла, если точка о них не знает – т.е. необходим режим фонового сканирования каналов и поиск на них соседей. Дело в том, что в обычном режиме точки работают только на своём канале, и знать о соседях на других просто не могут! Решение с установкой всех точек на один канал опробовали Ubiquiti, доказав на практике что это плохая идея (в этом никто не сомневался) – драматично падает ёмкость.

Используемое оборудование


Используются две точки доступа Bluesocket BSAP 1925, трафик снимается двумя ноутбуками – на одном софт AirMagnet WiFi Analyzer PRO в паре с карточкой AirMagnet PCI Express Card 3 Х 3, второй ноутбкук для ловли трафика на другом канале – MacBook 2016 года с адаптером 802.11ac. Судя по дампу, со своей задачей он справился, использовалась программа Airtool version 1.6. Почему не с одного ноута? У нас есть ещё 3 USB-адаптера Proxim Orinoco a/b/g/n как раз для целей одновременного съема с 3 каналов, но они, как выяснилось, не работают с большей частью трафика современных сетей. Как только в эфире появляется любой свежий клиент или точка, анализатор перестаёт видеть большую часть трафика. Почему так происходит мы пытались разобраться, в итоге не докопавшись до глубинных деталей плюнули, что-то меняется во фрейме, вероятно виноват и 802.11ac. Вендор сообщает, что это физическая особенность адаптеров, и фикса для них не будет, имейте в виду! В итоге буквально недавно Airmagnet выпустили обновление софта и новые USB-адаптеры под него, но у нас их пока нет. А у вас скорее всего и не будет, как и анализатора Airmagnet, но так ли он вам нужен? Всё описанное ниже можно увидеть на любом устройстве, способном перейти в режим монитора и разобрать весь трафик в 5 ГГц диапазоне. Для понимания реального времени перехода необходимо запускать дамп на одном компьютере для 2 каналов с двумя независтимыми адаптерами, т.к. при использовании 2 разных машин крайне сложно точно синхронизировать время (я не уверен в точности, а речь идёт о миллисекундах), а при переходе одного адаптера по двум каналам будет теряться половина трафика.

Тестирование делали дома у друзей, одна точка стояла на кухне, другая в комнате, отделены капитальной стеной и видели друг друга с минимальным сигналом. Обстановка и наличие соседних сетей аналогичны небольшим офисам. Телефон практически сразу при попадании в помещение переключался на стоявшую в нём точку. Для усложнения задачи переход делался быстро, а сигнал стремительно падал сразу при выходе из помещения за угол – такая схема больше проверяла работу клиента, точки не успевали задействовать систему балансировки.

Работа с дампами


Дампы рассматривались в бесплатном и доступном каждому Wireshark.

802.11k
Точка анонсирует возможность отправки списка соседей в кадрах Beacon:

Клиент при желании получить список точек по своему SSID, отправляет Action Frame. В моём случае клиент запрашивает список соседей после подключения к SSID (фильтр Wireshark по типу кадров wlan.fc.type_subtype eq 13):

Ответ со списком соседних точек клиенту Neighbor List Report от текущей ТД, с указанием на каком канале и какую точку искать клиенту:

802.11v
Отыскать следы работы 802.11v не получилось – для активации работы балансировки необходимо хорошо нагрузить точку, и ждать что произойдёт в эфире, в этот раз не удалось этого сделать. Bluesocket заявляет адаптивную систему балансировки, которая всегда позволяет подключиться клиенту к желаемому радио, а дальше уже при необходимости его переключает. Нет смысла выдавливать всех по умолчанию в 5 ГГц, когда 2,4 пуст, также у клиента не всегда достаточный уровень сигнала для использования пятёрки, а ему мешают подключиться к двойке. По опыту, балансировка работает, но вот поймать её работу в дамп полностью я пока не сумел – в этот раз попались только сообщения Disassociate после падения сигнала и отсутствия ответа от клиента, но клиент в это время уже переподключился самостоятельно. Свежие аппараты, как мой Xperia Z5, сразу подключаются в 5 ГГц, аналогично поступают все новые устройства Apple. Ограничился проверкой предоставления соседей, и дампом роуминга на двух каналах одновременно. В процессе разбора переключения увидел достаточно интересное – задержку передачи определенных пакетов устройством, когда канал уже установлен и работает, но трафика приложения долгое время нет. Так что при реальном тестировании определенного приложения необходимо учитывать особенности работы его и сетевого стека вашего устройства – вполне возможно, что в задержке виноват не WiFi, а ваш софт!

Особенности стэка клиента

Далее — самое интересное. Дамп с 44 канала, куда переключился клиент. По дампу видно, что с момента первого запроса до успешного обмена ключами проходит 46 миллисекунд – никакой 802.11r при использовании WPA2 preshared key просто не нужен. Всё упирается в то, насколько быстро клиент поймет необходимость переключения и найдёт нужную точку. Но самое интересное не в этом, интересное кроется в том, что трафик тестового приложения отсутствовал ещё 3 секунды! Для наглядности был запущен ping с интервалом 15мс, интервал не всегда соблюдался из-за особенностей работы WiFi и отсутствия приоритета на трафике (Best Effort). В идеале конечно нужно тестировать чем-то более разумным, но программа для запуска пинга уже была на аппарате, поэтому довольствовались ей.

Аутентификация и успешное подключение:

После подключения появляется сетевой трафик, однако это не ICMP, а какие-то другие пакеты! И только спустя 3 секунды появляются ICMP запросы:

Вот что в это время происходит на исходной точке доступа, сложно сказать, начал ли клиент процедуру подключения на новую точку ранее полного отключения от исходной, как это следует из дампа, т.к. время может быть не точным:

После того как точка доступа получает последние пакеты от клиента с уровнем сигнала -80 dBm, и далее клиент не подтверждает несколько пакетов, точка отправляет ему сообщения Disassociate. Вероятно, клиент в это время уже ведёт успешную передачу на новом канале, т.к. никто не мешает ему переключаться на него для сканирования доступных точек не отключаясь от текущей, а в данном случае для этого не нужно тратить много времени.

Визуально, некоторая задержка переключения присутствует, пинги подвисают – но как показал дамп, это не проблема WiFi. Полного отключения от сети на устройстве не происходило, сигнал при переходе между помещениями падает, а потом быстро возвращается к высоким значениям.

В случае поддержки функционала BSS Transition, его наличие в дампе выявляется по указанному флагу — кадр Probe Request от клиента:

Выводы?


Не стоит гоняться за технологиями ради технологий, они не всегда играют решающую роль. Даже с самыми модными WiFi-точками, последнее слово за клиентом. Ориентируясь на представленную информацию, вы сами сможете проверить ваши точки на соответствие потребностям и заявленному в описании функционалу, и выбрать технологии, которые вам необходимы.

Грамотная расстановка точек по помещению и планирование сети позволят получить хорошие результаты даже с недорогим оборудованием, точно так же используя топовое железо можно легко угробить проект необдуманным монтажом.

Стандарты Wi-Fi

Организация Wi-Fi Alliance представила новый стандарт — Wi-Fi 6. Точнее переименовала стандарт, который ранее был известен под названием 802.11ax. Предыдущие версии также получили более удобные обозначения:

  • 802.11ac — Wi-Fi 5
  • 802.11n —  Wi-Fi 4

Это было сделано, чтобы помочь производителям, операторам и обычным людям легче ориентироваться на рынке беспроводных устройств.

Группа стандартов WiFi IEEE 802.11

Разработкой стандартов WiFi 802.11 занимается организация IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). По материалам: http://wi-life.ru/texnologii/wi-fi/wi-fi-standarty

IEEE 802.11 – базовый стандарт для сетей Wi-Fi, который определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных (transfer).

IEEE  802.11ас — новый стандарт WiFi, который работает только в частотной полосе 5ГГц и обеспечивает значительно большие скорости как на индивидуального клиента WiFi, так и на Точку Доступа WiFi.

IEEE 802.11n – самый передовой коммерческий WiFi-стандарт, на данный момент, официально разрешенный к ввозу и применению на территории РФ (802.11ac пока в процессе проработки регулятором). В 802.11n используются частотные каналы в частотных спектрах WiFi 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Хотя рекомендуется строить сети с ориентацией только на 802.11n, т.к. требуется конфигурирование специальных защитных режимов при необходимости обратной совместимости с устаревшими стандартами. Это ведет к большому приросту сигнальной информации и существенному снижению доступной полезной производительности радиоинтерфейса. Собственно даже один клиент WiFi 802.11g или 802.11b потребует специальной настройки всей сети и мгновенной ее существенной деградации в части агрегированной производительности.
Сам стандарт WiFi 802.11n вышел 11 сентября 2009 года.
Поддерживаются частотные каналы WiFi шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz).
Используемая радиочастотная технология: OFDM.
Используется технология OFDM MIMO (Multiple Input Multiple Output) вплоть до уровня 4х4 (4хПередатчика и 4хПриемника). При этом минимум 2хПередатчика на Точку Доступа и 1хПередатчик на пользовательское устройство.
Примеры возможных MCS (Modulation & Coding Scheme) для 802.11n, а также максимальные теоретические скорости передачи данных (transfer) в радиоканале представлены в следующей таблице:

IEEE 802.11b – описывает большие скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Этот стандарт широко продвигался со стороны WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) и изначально назывался Wi-Fi.
Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz (Подробнее о частотах и каналах WiFi).
Ратифицирован в 1999 году.
Используемая радиочастотная технология: DSSS.
Кодирование: Barker 11 и CCK.
Модуляции: DBPSK и DQPSK,
Максимальные скорости передачи данных (transfer) в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps,
/для облегчения восприятия некоторые фундаментальные основы WiFi/

IEEE 802.11a – описывает значительно более высокие скорости передачи (transfer) чем 802.11b.
Используются частотные каналы в частотном спектре 5GHz. Протокол Не совместим с 802.11b.
Ратифицирован в 1999 году.
Используемая радиочастотная технология: OFDM.
Кодирование: Convoltion Coding.
Модуляции: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
Максимальные скорости передачи данных в канале: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

IEEE 802.11g – описывает скорости передачи данных эквивалентные 802.11а.
Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 802.11b.
Ратифицирован в 2003 году.
Используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM.
Кодирование: Barker 11 и CCK.
Модуляции: DBPSK и DQPSK,
Максимальные скорости передачи данных (transfer) в канале:

  • 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS и
  • 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

Здесь SGI это защитные интервалы между фреймами.
Spatial Streams это количество пространственных потоков.
Type это тип модуляции.
Data Rate это максимальная теоретическая скорость передачи данных в радиоканале в Mбит/сек.

Важно подчеркнуть, что указанные скорости соответствуют понятию channel rate и являются предельным значением с использованием данного набора технологий в рамках описываемого стандарта(собственно эти значения, как Вы вероятно заметили, производители пишут и на коробках домашних WiFi-устройств в магазинах). Но в реальной жизни эти значения не достижимы в силу специфики самой технологии стандарта WiFi 802.11. Например здесь сильно влияет «политкорректность» в части обеспечения CSMA/CA (устройства WiFi постонно слушают эфир и не могут передавать, если среда передачи занята), необходимость подтверждения каждого юникастового фрейма, полудуплексная природа всех стандартов WiFi и только 802.11ac/Wave-2 сможет это начать обходить с MU-MIMO и т.д.. Поэтому практическая эффективность устаревших стандартов 802.11 b/g/a никогда не превышает 50% в идеальных условиях(например для 802.11g максимальная скорость на абонента обычно не выше 22Мб/с), а для 802.11n эффективность может быть до 60%. Если же сеть работает в защищенном режиме, что часто и просходит из-за смешанного присутствия различных WiFi-чипов на различных устройствах в сети, то даже указанная относительная эффективность может упасть в 2-3 раза. Это касается, например, микса из Wi-Fi устройств с чипами 802.11b, 802.11g в сети с точками доступа WiFi 802.11g или устройства WiFi 802.11g/802.11b в сети с точками доступа WiFi 802.11n и т.п.. 

Помимо основных стандартов WiFi 802.11a, b, g, n, существуют и используются дополнительные стандарты для реализации различных сервисных функций:

• 802.11d. Для адаптации различных устройств стандарта WiFi к специфическим условиям страны. Внутри регуляторного поля каждого государства диапазоны часто различаются и могут быть отличны даже в в зависимости от географического положения. Стандарт WiFi IEEE 802.11d позволяет регулировать полосы частот в устройствах разных производителей с помощью специальных опций, введенных в протоколы управления доступом к среде передачи.

• 802.11e. Описывает классы качества QoS для передачи различных медиафайлов и, в целом различного медиаконтента. Адаптация МАС-уровня для 802.11e, определяет качество, например, одновременной передачи звука и изображения.

• 802.11f. Направлен на унификацию параметров Точек Доступа стандарта Wi-Fi различных производителей. Стандарт позволяет пользователю работать с разными сетями при перемещении между зонами действия отдельных сетей.

• 802.11h. Используется для предотвращения создания проблем метеорологическим и военным радарам путем динамического снижения излучаемой мощности Wi-Fi оборудованием или динамический переход на другой частотный канал при обнаружении триггерного сигнала (в большинстве европейских стран наземные станции слежения за метеорологическими спутниками и спутниками связи, а также радары военного назначения работают в диапазонах, близких к 5 МГц). Этот стандарт является необходимым требованием ETSI, предъявляемым к оборудованию, допущенному для эксплуатации на территории стран Европейского Союза.

• 802.11i. В первых вариантах стандартов WiFi 802.11 для обеспечения безопасности сетей Wi-Fi использовался алгоритм WEP. Предполагалось, что этот метод может обеспечить конфиденциальность и защиту передаваемых данных авторизированных пользователей беспроводной сети от прослушивания.Теперь эту защиту можно взломать всего за несколько минут. Поэтому в стандарте 802.11i были разработаны новые методы защиты сетей Wi-Fi, реализованные как на физическом, так и программном уровнях. В настоящее время для организации системы безопасности в сетях Wi-Fi 802.11 рекомендуется использовать алгоритмы Wi-Fi Protected Access (WPA). Они также обеспечивают совместимость между беспроводными устройствами различных стандартов и различных модификаций. Протоколы WPA используют усовершенствованную схему шифрования RC4 и метод обязательной аутентификации с использованием EAP. Устойчивость и безопасность современных сетей Wi-Fi определяется протоколами проверки конфиденциальности и шифрования данных (RSNA, TKIP, CCMP, AES). Наиболее рекомендованным подходом является использование WPA2 с шифрованием AES (и не забывайте о 802.1х с применением, очень желательно, механизмов туннелирования, например EAP-TLS, TTLS и т.п.).

• 802.11k. Этот стандарт фактически направлен на реализацию балансировки нагрузки в радиоподсистеме сети Wi-Fi. Обычно в беспроводной локальной сети абонентское устройство обычно соединяется с той точкой доступа, которая обеспечивает наиболее сильный сигнал. Нередко это приводит к перегрузке сети в одной точке, когда к одной Точке Доступа подключется сразу много пользователей. Для контроля подобных ситуаций в стандарте 802.11k предложен механизм, ограничивающий количество абонентов, подключаемых к одной Точке Доступа, и дающий возможность создания условий, при которых новые пользователи будут присоединяться к другой ТД даже не смотря на более слабый сигнал от нее. В этом случае аггрегированная пропускная способность сети увеличивается благодаря более эффективному использованию ресурсов.

• 802.11m. Поправки и исправления для всей группы стандартов 802.11 объединяются суммируются в отдельном документе с общим названием 802.11m. Первый выпуск 802.11m был в 2007 г, далее в 2011 г и т.д..

• 802.11p. Определяет взаимодействие Wi-Fi-оборудования, движущегося со скоростью до 200 км/ч мимо неподвижных Точек Доступа WiFi, удаленных на расстояние до 1 км. Часть стандарта Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE). Стандарты WAVE определяют архитектуру и дополнительный набор служебных функций и интерфейсов, которые обеспечивают безопасный механизм радиосвязи между движущимися транспортными средствами. Эти стандарты разработаны для таких приложений, как, например, организация дорожного движения, контроль безопасности движения, автоматизированный сбор платежей, навигация и маршрутизация транспортных средств и др.

• 802.11r. Определяет быстрый автоматический роуминг Wi-Fi-устройств при переходе из зоны покрытия одной Точки Доступа WiFi к зоне покрытия другой. Этот стандарт ориентирован на реализацию Мобильности и, прежде всего, важен именно для мобильных/носимых устройств с Wi-Fi, например, смартфонов, планшетных компьютеров, Wi-Fi IP-телефонов и т.п.. До появления этого стандарта при движении пользователь часто терял связь с одной точкой доступа, был вынужден искать другую и заново выполнять процедуру подключения. Это щанимало много времени. Существовали частные решения проблемы роуминга (хендоверов) между устройствами, например от CCKM от Cisco. Устройства с поддержкой 802.11r могут зарегистрироваться заранее с соседними Точками Доступа WiFi и выполнять процесс переподключения в автоматическом режиме. Таким образом значительно уменьшается время, когда абонент не доступен в сетях Wi-Fi.

• 802.11s. Стандарт для реализации полносвязных сетей (Wireless Mesh), где любое устройство может служить как маршрутизатором, так и точкой доступа. Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются к ближайшему незагруженному узлу. При этом пакет данных передается (packet transfer) от одного узла к другому, пока не достигнет конечного места назначения. В данном стандарте введены новые протоколы на уровнях MAC и PHY, которые поддерживают широковещательную и многоадресную передачу (transfer), а также одноадресную поставку по самоконфигурирующейся системе точек доступа Wi-Fi. C этой целью в стандарте введен четырехадресный формат кадра.

• 802.11t. Стандарт создан для институализации процесса тестирования решений стандарта IEEE 802.11. Описываются методики тестирования, способы измерений и обработки результатов (treatment), требования к испытательному оборудованию.

• 802.11u. Определяет процедуры взаимодействия сетей стандарта Wi-Fi с внешними сетями. Стандарт должен определять протоколы доступа, протоколы приоритета и запрета на работу с внешними сетями. На данный момент вокруг данного стандарта образовалось большое движение как в части разработки решений – Hotspot 2.0, так и в части организации межсетевого роуминга – создана и растет группа заинтересованных операторов, которые совместно решают вопросы роуминга для своих Wi-Fi-сетей в диалоге (Альянс WBA).

• 802.11v. В стандарте должны быть разработаны поправки, направленные на совершенствование систем управления сетями стандарта IEEE 802.11. Модернизация на МАС- и PHY-уровнях должна позволить централизовать и упорядочить конфигурацию клиентских устройств, соединенных с сетью.

• 802.11y. Дополнительный стандарт связи для диапазона частот 3,65-3,70 ГГц. Предназначен для устройств последнего поколения, работающих с внешними антеннами на скоростях до 54 Мбит/с на расстоянии до 5 км на открытом пространстве. Стандарт полностью не завершен.

802.11w. Определяет методы и процедуры улучшения защиты и безопасности уровня управления доступом к среде передачи данных (МАС). Протоколы стандарта структурируют систему контроля целостности данных, подлинности их источника, запрета несанкционированного воспроизведения и копирования, конфиденциальности данных и других средств защиты. В стандарте введена защита фрейма управления (MFP: Management Frame Protection), а дополнительные меры безопасности позволяют нейтрализовать внешние атаки, такие, как, например, DoS. Немного больше по MFP здесь: 1, 2 . Кроме того, эти меры обеспечат безопасность для наиболее уязвимой сетевой информации, которая будет передаваться по сетям с поддержкой IEEE 802.11r, k, y.


Спасибо, что читаете! Подписывайтесь на мой канал в Telegram и Яндекс.Дзен. Только там последние обновления блога и новости мира информационных технологий. Также, читайте меня в социальных сетях: Facebook, Twitter, VKOK.

Респект за пост! Спасибо за работу!

Хотите больше постов? Узнавать новости технологий? Читать обзоры на гаджеты? Для всего этого, а также для продвижения сайта, покупки нового дизайна и оплаты хостинга, мне необходима помощь от вас, преданные и благодарные читатели. Подробнее о донатах читайте на специальной странице.

На данный момент есть возможность стать патроном, чтобы ежемесячно поддерживать блог донатом, или воспользоваться Яндекс.Деньгами, WebMoney, QIWI и PayPal:

Спасибо! Все собранные средства будут пущены на развитие сайта. Поддержка проекта является подарком владельцу сайта.

Сети WiFi. Стандарты и технологии.

Наиболее быстро развивающимся сегментом телекоммуникаций сегодня является Беспроводная Локальная Сеть (WiFi). В последние годы виден все больший рост спроса на мобильные устройства, построенные на основе беспроводных технологий.

 

Стоит отметить, что WiFi продукты передают и получают информацию с помощью радиоволн. Несколько одновременных вещаний могут происходить без обоюдного вмешательства благодаря тому, что радиоволны передаются по разным радиочастотам, известным также как каналы. Для осуществления передачи информации WiFi устройства должны «наложить» данные на радиоволну, также известную как несущая волна. Этот процесс называется модуляцией. Существуют различные типы модуляции, которые мы рассмотрим далее. Каждый тип модуляции имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения эффективности и требований к питанию. Вместе, рабочий диапазон и тип модуляции, определяют физический уровень данных (PHY) для стандартов передачи данных. Продукты совместимы по PHY в том случае, когда они используют один диапазон и один тип модуляции.

 

Первый стандарт беспроводных сетей 802.11 был одобрен Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) в 1997 году и поддерживал скорость передачи данных до 2-х Мбит\с. Используемые технологические схемы модуляции стандарта: псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) и широкополосная модуляция с прямым расширением спектра (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum).

 

Далее, в 1999 году, IEEE одобрила еще два стандарта беспроводных сетей WiFi: 802.11a и 802.11b. Стандарт 802.11a работает в частотном диапазоне 5ГГц со скоростью передачи данных до 54Мбит\с. Данный стандарт построен на основе технологии цифровой модуляции ортогонального мультплексирования с разделением частот (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Стандарт 802.11b использует диапазон частот 2.4 ГГц и достигает скоростей передачи данных до 11Мбит\с. В отличие от стандарта 802.11a, схема стандарта 802.11b построена по принципу DSSS.

 

Поскольку реализовать схему DSSS легче, нежели чем OFDM, то и продукты, использующие стандарт 802.11b, начали появляться на рынке раньше (с 1999 года). С тех пор продукты, работающие по беспроводному протоколу радиодоступа и использующие стандарт 802.11b, широко использовались в корпорациях, офисах, дома, в загородных коттеджах, в общественных местах (хот-споты) и т.д. На всех продуктах, прошедших сертификацию альянса совместимости беспроводного оборудования Ethernet (WECA - Wireless Ethernet Compatibility Alliance), имеется соответствующая отметка с официально зарегистрированным логотипом WiFi. Альянс WECA (или Wi-Fi Alliance) включает в себя всех основных производителей беспроводных устройств на основе технологии WiFi. Альянс занимается тем, что сертифицирует, маркирует, а также тестирует на совместимость оборудование, применяющее технологии WiFi.

 

В начале 2001 года Федеральная Комиссия по Коммуникациям Соединенных Штатов (FCC - Federal Communications Commission) ратифицировала новые правила, благодаря которым разрешается дополнительная модуляция в диапазоне 2.4 ГГц. Это позволило IEEE расширить стандарт 802.11b, что привело к поддержке более высоких скоростей для передачи данных. Таким образом, появился стандарт 802.11g, который работает со скоростью передачи данных до 54Мбит\с и разрабатывался с использованием технологии ODFM.

 

Частоты Wi-Fi

Обеспечить беспроводную связь с Интернет теперь доступно всем. Достаточно подключить у себя в доме, на даче или в офисе систему wifi и можно принимать сигнал не заботясь о бесконечных проводах, телефонных подключениях, модемах и картах связи. Роутер wifi является маршрутизатором, принимающим решение по пересылке пакетных данных для различных модульных сегментов сети. Проще говоря, если у вас в доме находятся один или несколько ноутбуков и все они нуждаются в подключении к сети Интернет, то эту проблему решает маршрутизатор беспроводной связи. Система wifi самостоятельно находит ваши ноутбуки и устанавливает соединение с Интернет. Стандартная схема беспроводного маршрутизатора предусматривает не менее одного соединения. Раздача интернета происходит на различных частотах. Для Российской Федерации предусмотрены и выделены частоты в диапазоне от 5150—5350 МГц до 5650—6425 МГц. Данные частоты являются основными, для работы в указанных диапазонах не требуется специального разрешения. Фиксированный беспроводной доступ 5150—5350 МГц и 5650—6425 МГц обеспечивает высокую скорость передаваемых данных в сети Интернет. Для поиска свободного канала связи необходимо скоординировать подключение сети с администрациями других сетей. Каждая сеть должна использовать канал-частоту, отделенную от другого канала полосой 25 МГц.

 

Стандарт

802.11

802.11a

802.11b

802.11g

Дата сертификации стандарта

1997

1999

1999

2003

Доступная полоса пропускания

83.5 МГц

300 МГц

83.5 МГц

83.5 МГц

Частота операций

2.4 – 2.4835 ГГц

5.15 – 5.35 ГГц

2.4 – 2.4835 ГГц

2.4 – 2.4835 ГГц

Типы модуляции

DSSS, FHSS

OFDM

DSSS

DSSS, OFDM

Скорость передачи данных по каналу

2, 1 Мбит\с

54, 48, 36, 24, 18, 12, 9 , 6 Мбит\с

11, 5.5, 2, 1 Мбит\с

54, 36, 33, 24, 22, 12, 11, 9, 6, 5.5, 2, 1 Мбит\с

Совместимость

802.11

Wi-fi5

Wi-Fi

Wi-Fi со скоростью 11 Мбит\с и ниже

 

Стандарт 802.11a – Высокая производительность и быстродействие.

 

Благодаря использованию частоты 5 ГГц и модуляции OFDM у этого стандарта есть два ключевых преимущества перед стандартом 802.11b. Во-первых, это значительно увеличенная скорость передачи данных по каналам связи. Во-вторых, увеличилось число не накладывающихся каналов. Диапазон 5 ГГц (также известный как UNII) фактически состоит из трех субдиапозонов: UNII1 (5.15 – 5.25 ГГц), UNII2 (5.25 – 5.35 ГГц) и UNII3 (5.725 – 5.825 ГГц). При использовании одновременно двух субдиапозонов UNII1 и UNII2 получаем до восьми непересекающихся каналов против всего лишь трех в диапазоне 2.4 ГГц. Также у этого стандарта гораздо больше доступная полоса пропускания. Таким образом, с использованием стандарта 802.11а можно поддерживать большее число одновременных, более продуктивных, неконфликтных беспроводных соединений.

 

Стоит отметить, что т.к. стандарты 802.11а и 802.11b работают в различных диапазонах, то и продукты, разработанные под эти стандарты не совместимы. Например, точка доступа WiFi, работающая в диапазоне 2.4 ГГц, стандарта 802.11b, не будет работать с беспроводной сетевой картой, рабочий диапазон которой 5 ГГц. Однако, оба стандарта могут и сосуществовать. К примеру, пользователи, подключенные к точкам доступа, применяющим разные стандарты, также могут использовать любые внутренние ресурсы этой сети, но при условии, что эти точки доступа подключены к одной опорной сети.

Еще важно знать, что в Европе и России диапазон 5 ГГц применяется исключительно в военных целях, соответственно в любых иных целях он запрещен к использованию.

 

802.11g – Высокая скорость в диапазоне 2.4 ГГц.

 

Стандарт 802.11g несет с собой более высокие скорости передачи данных, при этом поддерживая совместимость с продуктами стандарта 802.11b. Стандарт работает с применением модуляции DSSS на скоростях до 11Мбит\с, но при этом дополнительно используется модуляция OFDM на скоростях выше 11Мбит\с. Таким образом, оборудование стандартов 802.11b и 802.11g совместимо на скоростях, не превышающих 11Мбит\с. Если в диапазоне 2.4 ГГц необходима скорость выше, нежели 11Мбит\с, то нужно использовать оборудование стандарта 802.11g.

Можно сказать, что стандарт 802.11g соединил в себе все лучшее от стандартов 802.11b и 802.11a.

 

Стандарт 802.11n

 

Стандарт еще не утвержден организацией IEEE, хотя устройства, применяющие этот стандарт уже доступны на рынке. Ожидается что тест, сертифицирующий этот стандарт, будет проводиться ближе к концу 2009 года.

Стандарт 802.11n использует совершенно новые технологии, повышающие скорость передачи данных и увеличивающие радиус покрытия. Так, например, заявленная скорость передачи данных для этого стандарта – около 300 Мбит\с.

Модуляция, используемая стандартом, именуется MIMO (Multiple Input Multiple Output). Данная модуляция построена на основе применения множества антенн, соответственно, создается множество информационных потоков, что в разы увеличивает скорость передачи данных. Также в этом стандарте будет применена новая технология пакетной агрегации. Эта технология подразумевает, что с каждым отправленным пакетом будет передаваться больше информации. Данный стандарт работает как в диапазоне 2.4 ГГц, так и в диапазоне 5 ГГц. Этот стандарт совместим со всеми предыдущими стандартами.

 

СТАНДАРТ WIFI 802.11AC

 

Статья с описание нового стандарта WIFI 802.11AC.

 

Сфера применения

В большинстве случаев беспроводные сети (используя точки доступа и маршрутизаторы) строятся в коммерческих целях для привлечения прибыли со стороны клиентов и арендаторов. Сотрудники компании «Гет Вайфай» имеют опыт подготовки и реализации следующих проектов по внедрению сетевой инфраструктуры на основе беспроводных решений: 

WIFI ДЛЯ ВАС, ЗАРАБАТЫВАЕТ И УВЕЛИЧИВАЕТ ПРОДАЖИ.

Теперь WIFI не только средство связи, но и Ваш верный помошник.

reklama v wifiРеклама через WIFI

Реклама через WIFI. Вам предоставляется способ увеличить продуктивность, снизить затраты, но и извлекать прибыль и выгоду, с помощью рекламы, за счет большого количества посетителей и постоянной проходимости в течении суток.

 

Если у Вас после прочтения возникнут какие-либо вопросы, Вы можете задать их через форму отправки сообщений в разделе контакты.

 

Реальная скорость Wi-Fi (на предприятиях) / Habr

Непрекращающийся хайп вокруг гигабитных скоростей Wi-Fi современных стандартов провоцирует инженеров прояснять эту тему понятным для всех образом.
Что пытаются натянуть за уши маркетологи? Что говорят инженеры? Где же истина?
Как всегда, где-то рядом. Какой пропускной способности ожидать в реальных условиях и почему – вы найдете ответ в этой статье. Если совсем нет времени читать, а хочется знать волшебную цифру – 75 Мбит/c на двухдиапазонную точку доступа, на всех. Кому интересны детали, читайте дальше.



Статья написана на базе материала Wi-Fi Throughput от Devin Akin, который больше 20 лет в теме беспроводных сетей а также со-основатель образовательной программы CWNP (он же CWNE #1).
Я просто спросил его, можно ли перевести его статью, и он тут же ответил: “да, я буду в восторге”.

вот так все просто решается в linkedin

-Hello Devin. Can I translate your very useful article about Wi-Fi Throughput to Russian and publish it on big Russian tech portal (habr.com) with reference on your article? It will help to explain reality.
-Hi Maksim. I would be delighted for you to translate it and to publish it for the Russian IT community.


Я, в свою очередь, в восторге от открытого сообщества Wi-Fi инженеров. Итак, поехали.

Чего ждать от 20 МГц?

Сначала нужно понять, чего можно ждать от канала шириной 20 МГц при стандартном ассортименте клиентских устройств. Вдруг кто не знает, SS (Spatial Stream) это Пространственный Поток (ПП). Понятние из технологии пространственного мультиплексирования или MIMO, которая появилась еще в 802.11n и уже почти как 10 лет радует повышенной скоростью за счет одновременной передачи нескольких ПП одновременно. Очень хорошая статья на тему MIMO написана Андреем Кузнецовым, спасибо ему за понятный язык.
Для работы с несколькими ПП точке доступа или клиенту нужно иметь на борту несколько приёмо-передатчиков с антеннами (об их числе говорят первые две цифры в характеристиках, например 2×2:2), со всеми энергетическими накладными расходами.

Ниже отличная графика от Andrew Von Nagy.

На этом рисунке, со всеми клиентами 1×1:1, каждый из которых передает поток 3 Мбит/c, эфирное время (airtime) чистого 20 МГц канала насыщается. При утилизации канала порядка 75-80% происходит полное насыщение. В результате суммарная пропускная способность канала равна примерно 30 Мбит/c или суммарно 10 устройств на 1 ТД (Точку Доступа).
Если все клиенты могут работать с 2ПП (2×2:2), то есть шанс получить суммарную пропускную способность порядка 65 Мбит/c и 21 устройство одновременно, неплохо, да?

Во что упирается пропускная способность?


Важно отметить, что мы можем изменять число клиентов и пропускную способность на каждого клиента, но все равно будем всегда упираться в ограничение из-за насыщения эфирного времени (airtime saturation). Например, если каждому устройству, подключаемому к ТД, нужно 2 Мбит/c и они однопоточные (1ПП), то я получу максимум 15 одновременно работающих устройств, пока не упрусь в насыщение при 30 Мбит/c (2×15=30). Такая же математика будет при 2ПП клиентах, при 32-33 клиентах на скорости 2 Мбит/c мы упираемся в насыщении при общей скорости 65 Мбит/c.

Хорошо предсказуемое соотношение клиентов в современных сетях – 2/3 1ПП на 1/3 2ПП. Клиентов с 3ПП (типа MacBook Pro) меньше 1%. Зная это соотношение можно ожидать что средняя ТД при свободном (от помех и соседей) канале перейдет в насыщение примерно при 45Мбит/c.

Если в ТД 2 радиомодуля, каждый работает на своей частоте, свободной от интерференции (ACI, CCI, non-Wi-Fi interference) то есть шанс суммарно получить 90 Мбит/c на 1 ТД. В реальности свой и соседский Wi-Fi влияет так, что в диапазоне 2,4 ГГц получить 30 Мбит/c вместо 45 это удача.

Таким образом суммарная пропускная способность любой ТД c двумя радиомодулями в реальных условиях — 75 Мбит/c (на всех подключенных к ней клиентов).

[Примечание переводчика]: с точки зрения эффективности использования спектра Wi-Fi крайне неэффективная технология, так как изначально предполагает конкурентный доступ к среде для разношерстных устройств в общедоступном диапазоне. Для наглядности можно привести такой рисунок.

Маркетологи и продажники


Конечно, ребята из отделов маркетинга могут не понимать разницу между скоростью подключения (data rate) и пропускной способностью полудуплексного канала. Также они, возможно, хотят чтобы вы рассматривали только идеальные, с точки зрения радиосигнала условия, где математика выглядит так:
  • ТД с двумя радиомодулями на 5 ГГц
  • Каналы на 80 МГц (которые редко, если вообще используются в Enterprise) и 1.3 Гбит/c при этом
  • 1 MacBook Pro (3×3:3) подключенный к каждому радиомодулю ТД. (всего 2 ноута)
  • Оба ноута скачивают большой файл, при этом по полной используя агрегацию (A-MPDU+A-MSDU with large BlockAck)
  • Спектр идеально чист (нет ACI, нет CCI, нет прочих сигналов). (Мечты, мечты..)
  • NAS или файловый сервер с SSD на борту подключен 10G интерфейсом к ядреной сети.
  • На ТД отключены ресурсоёмкие фичи, нет проблем с загрузкой CPU. (Такое вполне возможно)
  • Драйверы, как клиента, так и ТД отлично оптимизированы под пропускную способность.

И вам предлагают купить коммутатор с MGIG?


В таком смехотворно-нереалистичном сценарии, каждый из двух клиентов подключается на скорости 1,3 Гбит/c и имеет пропускную способность 650 Мбит/c, что при отсутствии интерференции даст 1.3 Гбит/c на ТД. Используя этот сумасшедший сценарий, продажники убеждают покупать коммутаторы с 2.5 Гбит/c портами.

С двухдиапазонными 11ac/n ТД, в нагруженном Enterprise сценарии, где используются каналы 20 МГц, чтобы минимизировать негативное влияние (contention) своих и соседних ТД насколько это возможно, вы можете ожидать, что насыщение эфира с обоих радиомодулей наступит раньше, чем вы упретесь в 100 Мбит/c пропускную способность порта. Помните, что control и management кадры имеют большие накладные расходы (overhead) а большинство кадров, несущих данные, имеют размер порядка 256 байт, что тоже негативно сказывается на пропускной способности.

Три вида негативного влияния (contention) (не включая ACI и не-Wi-Fi интерференцию) можно назвать Intra-BSS, Inter-BSS и Client-to-Client. В вашей сети может быть много больше такого contention чем вы думаете, особенно, если вы не тратили время на дизайн сети и её проверку. Contention сильно ограничивает пропускную способность.

Когда кто-то из вендора или его партнера предположит, что вам нужно больше, чем 1 Гбит/c порт на ТД, вы должны спросить его следующее:

  • Пожалуйста, объясните вашу логику расчета, согласно которой вы предполагаете, что клиентское устройство, или группа таких устройств могут достигнуть скорости 1 Гбит/c.

  1. Остерегайтесь, что они будут говорить про канальную скорость (data rate) вместо пропускной способности
  2. Остерегайтесь, что они убедят вас в том, что каналы 80 МГц (или даже 160) это хорошо. Также остерегайтесь полуправды о том, что широкие каналы дадут вам больше канальной скорости, что даст меньшую загрузку эфира и увеличит ёмкость. Это ошибка.
  3. Остерегайтесь, что они убедят вас что MU-MIMO это хорошо. На практике толку мало.

  • Пожалуйста, покажите мне данные с сети одного из ваших заказчиков, кто купил коммутаторы с портами 2.5 Гбит/c (или больше) где видно, что трафик к ТД превысил значение 1 Гбит/c больше, чем на 15 минут (что тоже маловероятно).

Живет ли старый 802.11n?


Если я сам спроектировал, настроил и проверил двухдиапазонную 11n 2×2:2 Wi-Fi инфраструктуру сейчас, где ТД имеют 100 Мбит/c аплинки, 95% компаний думают, что эта сеть наиболее замечательная из тех, что они когда-либо видели. Я бы сам предпочел такую low-end, 2×2:2, 11n правильно построенную сеть 99% плохо построенным 11ac Wave2 сетям, существующим сегодня. [Примечание переводчика]: новые 11ac точки обладают бОльшим набором технологий, позволяющих строить то, что называется HD или сети высокой плотности, но всегда мы упираемся в физику и математику. Тот же RxSOP это последнее, что нужно тюнить…

Что же с 11ax?


Арсен Бандуриан уже рассказывал, чего не стоит ждать от 802.11ax пересказав статью того-же Девина Акина. Но эту тему стоит поднять еще раз.

Хайп уже начался, вендоры начали выпускать ТД, хотя стандарт еще не утвержден (в конце 2019 ожидается).
Использование широких каналов крайне неэффективно в реальных условиях, как вы можете видеть на рисунке ниже. Смотря на 11ac 42 канал (36 – основной канал) снизу слева видно, что основной канал (primary channel) убит, а вторые каналы (secondary) едва используются. Это потому, что 75% Wi-Fi трафика это management, control и legacy data, и все они передаются только на основном канале.

Также, подавляющее большинство клиентов сейчас это 11n, так что вторые 40 МГц от 80 МГц канала в основном не используются вообще. Именно по этой причине 11ax был создан. Эффективность создает общесистемную ёмкость и повышает пропускную способность каждого клиента. Основная задача 11ax в 4 раза увеличить пропускную способность на клиента, которая реально может быть достигнута если:

  1. В сети работают преимущественно 11ax клиенты
  2. Сеть великолепно спроектирована и настроена

Что означает, скорее всего, лет через 10 это произойдет. Нужно очень много времени, чтобы избавиться от старых клиентских устройств. 11g клиенты, увидевшие свет в 2003 году, порой всё еще в работе. Что бы вам не рассказывали продажники, что через 3 года всё поменяется, им не стоит верить, факты говорят о другом.

Помогают ли каналы 40 и 80 МГц? Нет


На графике снизу можно увидеть, как используя узкие каналы достигается большая пропускная способность на каждое клиентское устройство.

Это же будет справедливо и для 11ax и это причина OFDMA технологии позволяющей делить 20 МГц на подканалы по 2 МГц, 4 МГц и 8 МГц, которые называются Resource Unit (RUs). В течении и срока службы первого поколения 11ax точек (5 лет с даты появления) я ожидаю не более чем 25% 11ax клиентов на рынке в целом. Таким образом, с оптимально спроектированной и настроенной Wi-Fi сетью вы можете ожидать увеличение эффективности сети благодаря проникновению 11ax клиентов, но в целом, ничего удивительного (в оригинале — game-changing). Если облечь это в цифры, добавив 25% к общей ёмкости сети (45 М на 5 ГГц + 30 М на 2,4 ГГц) получим 75 М × 1,25=93,75 Мбит/c. Нужно ли вам больше, чем Гигабит на медном порту? Нет.

Математика не врёт


Эти числа реальны. Если вы думаете иначе, найдите Enterprise сеть, где эти числа превышают указанные мною, покажите мне их, и я изменю эту статью.

Практический пример


Эффективные простые правила, которые оказались очень точными, для вычисления пропускной способности на 1 устройство таковы:
  • MCS rate × 50% / число пользователей [Одно устройство в сети]
  • MCS rate × 45% / число пользователей [Немного устройств, средняя нагрузка]
  • MCS rate × 40% / число пользователей [Много устройств, средняя и сильная нагрузка]

Чтобы помочь вам понять лучше, приведу пример от одного из моих заказчиков.
Они внедрили 3×3:3 ТД с каналами 20 МГц для подключения до 100 активных устройств в каждой аудитории. Основным приложением было unicast video c потоком 2 Мбит/c для 30 человек в классе. После успешного внедрения, они позвали меня, сообщая мысли о том, что одна ТД деффективная. Расследование показало, что виноваты клиентские устройства. В этом классе было 30 1ПП iPad которые не могли достигнуть скорости 2 Мбит/c на при работе всех 30 штук.
  • Канальная скорость (Data Rate) = 72 Мбит/c
  • 40% эффективность
  • Общая пропускная способность 29 Мбит/c
  • /30 = 950 Кбит/c на устройство

В другом классе они использовали 30 iPad Air 2, 2ПП и они работали хорошо.
  • Канальная скорость (Data Rate) = 173 Мбит/c
  • 40% эффективность
  • Общая пропускная способность 69 Мбит/c
  • /30 = 2,3 Мбит/c на устройство

Его замешательство было в том, что iPad c 1ПП не мог показать видео адекватно, а его MacBook Pro (3ПП) получал 145 Мбит/c в тот момент, когда класс был пуст.
  • Канальная скорость (Data Rate) = 289 Мбит/c
  • 50% эффективность
  • Общая пропускная способность 145 Мбит/c
  • /1 = 145 Мбит/c на устройство

Представьте себе, математика работает. И у вас сработает тоже.


На этом статья Девина заканчивается
От себя, Максима Гетмана, добавлю три жизненных примера.

Завод


Сеть для подключения мостовых кранов правильно спроектирована и настроена, работает только в диапазоне 5 ГГц, в качестве клиентов – ядреные ТД Cisco IW3702 в WGB режиме. На одну ТД 1562D на колонне максимум цепляются 2 крана. SNR ниже 40 дБ не опускается, сигнал на приеме с обоих сторон порядка -60 дБм. Помех с существенным duty cycle не обнаружено. С крана идет постоянный UDP поток 3-5М с камеры Axis. Помимо этого, килобитный трафик с датчиков и порядка 1М трафик на комп крановщика. Это все работает прекрасно. Если 2 крана на точку, тоже прекрасно. Но если в момент, когда на ТД 1 кран, и мы еще нагружаем сеть iperf-ом 10 Мбит/c UDP то наблюдаем потери порядка 10-12%. Казалось бы, в теории при SNR 40 дБ мы должны работать на MCS9 стабильно, оба устройства 11ac.

Увы, в жизни наблюдается работа на MCS3-7, что дает, при 1ПП, 20 МГц и длинном защитном интервале (а в железном цеху иначе нельзя) 26 Мбит/c в худшем случае. В итоге это соответствует 13 Мбит/c реального трафика на 1 ТД. Вот так. Данные хуже, чем по “офисным” формулам. Это нужно учитывать.

Кто может объяснить с точки зрения физики, почему DRS механизм так снижает скорость, при приличном SNR, буду рад тому. По моим соображениям, в условиях железного цеха, забитого железом, отражений столь много, что DSP не может разобрать сигнал на приеме, не отправляет ACK и мы получаем снижение скорости. Ах да, антенны на ТД направленные, 10 дБи. На крановых клиентах всенаправленные, 7 дБи. Специфика такова что направленные не сделать, отказоустойчивость должна быть. Рабочие расстояния 30-80 метров. Вот так, дорогое оборудование, а много не выжать.

Большое многофункциональное здание с офисами


Здание имеет огромный атриум внутри, на несколько этажей общий. В офисах на этажах стоят точки, не мало. В атриуме на 1-м этаже слышно точки с 6-ти этажей. Что в итоге? Даже при небольшой нагрузке на сеть пропускная способность стремиться к нулю. Особенно в 2.4 ГГц. В этом случае хочется напомнить про beacon overhead. Если у вас по 5 SSID на точку, не убраны низкие скорости (маячки вещаются на скорости 1 М), то в точке пространства, где на 1 частотном канале слышно 3 своих же точки, 48% утилизации канала просто от ваших же маячков! Есть над чем задуматься? Выключим низкие скорости и при 12 М нижней mandatory утилизация канала упадет до 4,5% в тех же условиях. Неплохо так, на порядок?

Что делать с атриумом? Проектировать офисные точки с направленными от-атриума антеннами, или хотя-бы относить их подальше. А если уже стоят? Минимизировать число SSID, увеличить доступные скорости и договорится с соседями (если они есть), чтобы сделали тоже самое!

Выставочный центр.


На павильон поставили 20 ТД, с более-менее направленными антеннами и хотят получить по 1 М на каждого клиента, которых 500. По 25 клиентов на ТД. Если считать, что у нас идеальный эфир и мы можем получить по 75 М на каждую ТД, то вроде все сходится, даже с запасом. 20x75 М=1500 М, а надо всего 500 М. Нормально? Нет! На какой скорости будут подключаться разношерстные клиенты?

  • Канальная скорость (Data Rate) = 52 Мбит/c (MCS5, 1ПП)
  • 40% эффективность
  • Общая пропускная способность 20,8 Мбит/c
  • /25 = 0,8 Мбит/c на устройство

Помните, что это в хороших условиях? Сколько каналов на 2,4? 3 канала. Сколько каналов на 5? 15 каналов (и не все доступны всем клиентам). Мы как минимум получим CCI от своих же ТД, особенно на 2.4 ГГц. Даже если мы сократим число SSID до 3х и выключим скорости ниже 12 М, беда выставки еще в том, что каждый норовит принести свой TP-Link, запросить у организатора подключение кабелем и вещать в эфир, с дефолтными настройками, которые дадут overhead только лишь маячками на 1М скорости, а еще и ACI от того, что на 3й канал встали, по незнанию.

Вот что твориться в эфире на 2.4 в разгар выставки. Утилизация до 90% по уровню -80 дБм.

Что делать?

Применять узконаправленные антенны, минимизируя свои зоны покрытия, избегая пересечения каналов, сколько это возможно. При проведении ПНР не лениться несколько раз провести радиообследование, чтобы точно выставить частоты и мощности, не доверять автоматике. Выделить несколько каналов на 5 ГГц для тех, кто хочет “свой Wi-Fi” и запрещать работать на других каналах. Тогда, может быть, выставочная сеть будет более-менее живой.

Вывод всей статьи


Знания и опыт помогут вам строить (если вы инженер интегратора) или заказывать (если вы на стороне заказчика) построение Wi-Fi сети адекватно.

Ниже я приведу несколько полезных Wi-Fi инженерам ссылок:


Рабочие материалы
1. Revolution Wi-Fi Capacity Planner планировщик на базе этих самых адекватных формул. поможет достаточно точно прикинуть, а сколько ТД нужно чтобы подключить N клиентов.
2. Таблица MCS поможет определить канальную скорость по MCS.
3. Таблица соотношения MCS и SNR поможет узнать MCS теоретически (на практике хуже)
4. SSID Overhead Calculator позволит понять как влияет число SSID и скорость маячков
5. Таблица возможностей клиентских устройств позволит узнать устройства до их внедрения
6. RSSI Compared поможет понять разброс по приему на разных устройствах

Обучающие материалы
1. Ekahau Wi-Fi Design Tools YouTube канал с лучшими вебинарами на тему Wi-Fi
2. CWNA 5-е издание. Лучший в мире учебник по Wi-Fi. Дешевле Амазона не найдете. Учебник стоит своих денег.
3. Технологии современных беспроводных сетей Wi-Fi. Учебное пособие. Актуальный учебник по Wi-Fi на Русском. Стоит в бумаге примерно также как CWNA. В сети встречается его pdf версия.
4. Wi-Fi Network Design for dummies простое и понятное пособие для тех, кто только начинает. Если вы руководитель проекта, менеджер, и у вас нет времени на погружение в дебри Wi-Fi, за несколько часов прочтите 50 страничек Wi-Fi Network Design for dummies, и у вас будет понимание как сейчас строят Wi-Fi по-человечески. Пособие распространяется бесплатно.

Если вы инженер, какой учебник подробнее, спросите вы? Можно судить по толщине.

Если у вас будут интересные вопросы по теме Wi-Fi, найти мои контакты просто. Буду рад ответить.

ps статья отчасти пересекается по теме с "Почему Wi-Fi не будет работать, как планировалось" Андрея Парамонова. Его статья даже имеет бОльшую глубину. Для тех кто хочет погрузится в детали, очень рекомендую её к прочтению.
pps порой, мне кажется, что хабру не хватает функционала банального форума, где можно более четко делить на подкатегории, чтобы потом, спустя годы, информация не терялась, а была в доступе.

история, описание, разновидности и особенности выбора

Передача сигнала Интернета при помощи беспроводного соединения — наиболее популярный способ получения доступа на сегодняшний день. Для этого применяются специальные виды устройств, которые называются роутер или маршрутизатор. Они могут обладать различными качествами и характеристиками, например, стандарты Wifi связи, скорость соединения и другие.

Один из максимально важных параметров — режим работы устройства. В интерфейсах роутера можно выбрать протоколы и стандарты Вай Фай, чтобы получить оптимальную скорость и пропускную способность, а также безопасность беспроводной сети. Для определения наиболее удачного параметра в настройках, требуется понимать, что такое протоколы Wifi, и какое влияние оказывают представленные настройки.

 Как быстро выбрать основной стандарт подключения

История

В самом расцвете Wifi, скорость передачи данных была достаточно низкой. Использовался радиоканал, быстродействие которого не превышало одного Мегабит в секунду, иногда доходила до двух. Первый высокочастотный формат для беспроводного соединения имел название IEEE 802.11a. В нем скорость достигала до 54 Мегабит в секунду, что считалось очень быстрым. Частота работы соответствовала пяти Гигагерц.

В 1999 годе вышел в свет новый тип Wifi, который не стал ожидаемым продолжением, а получил новую технологию. Его название — IEEE 802.11b. Применяется технология HR-DSSS и предусмотрено использование не лицензируемого диапазона частот в 2,4 ГГц. Быстродействие передачи составляло до одиннадцати Мегабит в секунду.

Важно! Все спецификации Вайфай, стандартные параметры шифрования и прочие характеристики, проверяются на совместимость и проходят сертификацию в специальной организации, под названием Wi-Fi Alliance.

 Адаптер с технологией 802.11b

Продолжительный период именно 802.11b являлся самым распространенным и популярным типом, на основе которого строилось множество сетей на беспроводной технологии. Сейчас, его сменил g, который так же постепенно уступает место Wifi n стандарту, скорость которого достаточно высока.

802.11g вышел еще в 2002 году, представляет собой 2,4 Гигагерц частоты при скорости передачи данных по Wifi, равной 54 Мегабит в секунду. Скорость Wifi с a до b, g, n, постоянно увеличивалась. С выходом новых драйверов она также повышалась.

Последние версии имеют обратную совместимость с 802.11b. Например, обратная совместимость 802.11g может быть выполнена в технике модуляции DSSS. Тогда быстродействие подключения будет лимитирована 11 Мбит/с, или в технике модуляции OFDM, в котором быстродействие будет на уровне 54 Мегабит в секунду. Получается, что такой стандарт является наиболее оптимальным в соединениях рассматриваемого типа.

 Сетевая карта, работающая в 802.11b

Характеристики протоколов

Каждый из протоколов на момент своего выхода считался наиболее современным и совершенным, обладает персональными характеристиками и возможностями.

Стандарт a

Несмотря на то, что датой принятия его считается 1999 год, в практическое применение он вошел только в начале нулевых. Применяется в технологичных странах, например, Японии и Америке. В отечественных условиях не достиг достаточно большой популярности. В нем используется схема модуляции сигнала, которая работает по принципу мультиплексирования с разделением согласно ортогональных частот.

Обратите внимание! Большая масса информации делится на параллельные субпотоки с малой скоростью передачи, впоследствии, для модуляции используется определенное количество несущих.

Протоколом установлены три обязательные скорости обмена информацией, на шесть, двенадцать и двадцать четыре Мегабита в секунду, а также целых пять дополнительных. Присутствует возможность единовременно применять два канала, при этом возрастает быстродействие обмена данными в несколько раз.

802.11b

В конкретном случае применяется способ широкополосной модуляции и прямым расширением спектра. Диапазон функционирования составляет четырнадцать каналов, которые распределены с шагом в 25 Мегагерц. Это делается для того, чтобы отсутствовали помехи и пересечения сигналов. Когда работает один канал, информация не передается по другим. В один момент можно применить сразу три канала.

Максимальная скорость Wi-Fi будет зависеть от количества помех и расстояний между устройствами.

Протокол внедряет наибольшую вероятную скорость передачи в 11 Мегабит в секунду, что сопоставимо с проводной сетью 10 BaseT Ethernet. Такое быстродействие имеет место только при передаче информации одним WLAN-прибором. Если единовременно применяется увеличенное количество абонентских станций, то данные распределяются равномерно между абонентами, что приводит к снижению скорости конкретного устройства.

802.11g

Протокол вышел в свет в 2003 году. Представляет собой улучшенную версию b и применяет те же диапазоны частот. Основным положительным моментом протокола является увеличенная пропускная способность Wifi. Быстродействие обмена данными в радиоканале может доходить до 54 Мегабит в секунду, что намного выше предшественника. Частота функционирования представляет собой 2,4 ГГц с идентичной схемой модуляции сигнала.

Протокол g полную совместимость с предшественником. Например, устройства со стандартом b способны функционировать, не превышая 11 Мегабит в секунду. Устройства с g в полной мере работают в более старых соединения, понижая быстродействие до 11 Мбит/с.

Стандарт n

Реализован в 2009 году. Основное отличие — он повышает скорость обмена данными в четыре раза, если сравнивать с предыдущим протоколом. Теоретическая наибольшая скорость представляет собой 600 Мегабит в секунду, что позволяет использовать современное оборудование. В таком случае, передача обязана происходить сразу по 4 антеннам. На каждую отдельную приходится до 150 Мегабит в секунду.

Частотные диапазоны для работы представляют собой все возможные на данный момент:

  • 2,4 Гигагерц;
  • 5 ГГц.

Базой для протокола стала технология OFDM-MIMO. Основная масса характеристик и параметром взята за основу с самого первого стандарта 802.11a. Однако, в этой версии можно использовать все возможные частотные диапазоны 802.11a/b/g.

Обратите внимание! Оборудование, которое способно работать в стандарте n, может поддерживать любые частотные диапазоны, точная реализация которых зависит от страны. В отечественных условиях, оборудование для протокола IEEE 802.11n будет поддерживать диапазон частот в 2.4 Гигагерц.

Повышение быстродействия в представленном стандарте получается в связи с:

  • расширением канала с двадцати до сорока Мегагерц;
  • применения новой технологии MIMO.

Протокол 802.11ac

Один из самых совершенных и продвинутых стандартов, разрабатывался как продолжение предшественников. Отличается очень высокой пропускной способностью. Соединения представленного стандарта способны функционировать только при частоте в 5 Гигагерц. Полоса радиоканала равняется 20, 40, 80 или 160 Мегагерц. Есть возможность слияния двух канало по 80 Мегагерц.

Планы частот для разных стран

С частотными планами стандарта 802.11ac и сетями, построенными на его основе, можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

 Распределение по странам

Отличия

Если сравнить между собой последние протоколы, то получится такая закономерность:

  • полоса пропускания 20 и 40 МГц у предшествующей технологии. В новой добавлена ширина канала 80 и 160 МГц;
  • старый поддерживает диапазоны в 2,4 и 5 ГГц, тогда как новый только более высокий;
  • однопользовательская передача MIMO в 802.11n и многопользовательская в более продвинутом.

Какой режим применить

Базовые настройки маршрутизаторов имеют уже выставленные параметры. Зачастую, устанавливается 802.11b/g/n mixed, или 802.11n/ac mixed. Это означает что стандарт относится к смешанной категории. Такой вид применяется для того, чтобы роутер был способен соединяться как с очень старым устройством, так и самым современным.

Каждый роутер имеет собственный интерфейс, который позволяет сменить протокол на усмотрение пользователя. Это делается для увеличения пропускной способности.

TP-Link

В устройствах этого производителя необходимо:

  • открыть настройки роутера и открыть раздел «Беспроводной режим»;
  • затем выбрать «настройки беспроводного режима»;
  • в меню на экране под названием «Режим», выставить необходимый стандарт.

Важно! Если устройство может работать в двух диапазонах, то можно еще и поменять частоту.

 Инструкция

«Асус»

В устройствах этого производителя необходимо соблюдать такой порядок:

  • открыть веб-интерфейс маршрутизатора, зайдя по адресу 192.168.1.1;
  • зайти в раздел «Беспроводная сеть», где расположено необходимое меню;
  • выбрать из трех форматов: “Авто», что соответствует b/g/n. Максимальная совместимость. «N Only», возможность работы только в режиме n, максимальная производительность. Без поддержки устаревших устройств. «Legacy», то есть устройства могут подключаться согласно b/g/n, однако, скорость стандарта 802.11n будет ограничена в 54 Мбит/с. Не рекомендуется применять этот вариант.

Keenetic от Zyxel

Следует зайти в интерфейс маршрутизатора и отыскать раздел «Вай Фай сеть». С правой стороны экрана будет меню, под названием «Стандарт». Обязательно следует сохранить изменения, когда будет выставлен необходимый стандарт, иначе изменения не сохранятся.

 Смена

D-link

На устройствах представленного производителя есть несколько вариантов исполнения интерфейсов. Однако, особых отличий в них не много. Необходимо отыскать раздел, по названию похожий на «Беспроводной стандарт» и установить один из четырех предложенных вариантов в меню.

Netis

В устройствах этого производителя схема такая:

  • требуется открыть интерфейс маршрутизатора, набрав в строке обозревателя http://netis.cc;
  • после этого зайти в раздел «Беспроводной режим»;
  • выбрать меню «Диапазон радиочастот». Он предложит поменять протокол на выбранный пользователем.

 Как узнать и сменить протокол на Netis

«Тенда»

Устройства этого производителя настраиваются согласно такому алгоритму:

  • раздел «Беспроводной режим»;
  • пункт «Основные параметры Вай Фай»;
  • меню «Сетевой режим».

Стандарты беспроводной сети выпускаются на смену друг друга, чтобы совершенствовать безопасность, стабильность и пропускную способность. Каждое отдельное устройство для раздачи Wi-Fi сигнала имеет веб-интерфейс, в котором можно установить необходимый режим согласно личной потребности пользователя. Каждый последующий стандарт, начиная с 1999 года, выпускался с улучшенными характеристиками по скорости и поддержке других параметров.

Технический экспертПодгорнов Илья ВладимировичВсё статьи нашего сайта проходят аудит технического консультанта. Если у Вас остались вопросы, Вы всегда их можете задать на его странице.

Похожие статьи

Какие виды Wi-Fi-сетей существуют?

 

 

Сети Wi-Fi играют важную роль в современном технологическом мире: к сетям Wi-Fi подключены миллиарды устройств. Уже сегодня большинство подключений к Интернету в мире происходят именно через беспроводные сети. По данным Juniper Research, к 2019 г. через них будет проходить 60 % мобильного трафика. Глобальный рынок Wi-Fi вырастет с $14,8 млрд в 2015 г. до $ 33,6 млрд к 2020 г. С распространением интернета вещей и автомобильных хотспотов сети Wi-Fi станут основным связующим звеном информационного пространства. Для большинства пользователей слово Wi-Fi — это синоним подключения к Интернету. Но на самом деле Wi-Fi является стандартом беспроводного подключения к локальной сети. Проще говоря, Wi-Fi — это связующее звено, способное объединять множество устройств с маршрутизатором (роутером), который может быть подключен к Интернету. При этом не нужны провода и есть возможность подключения "на лету", например во время пешеходной прогулки или езды на велосипеде.

 

Разные принципы, общая цель

Wi-Fi-сети могут строиться по разным принципам, в зависимости от задач, которые решает та или иная беспроводная сеть. Есть три основных принципа, по ним строится большинство Wi-Fi-сетей всех масштабов.

Точка доступа (Access Point, или сокращенно AP) является наиболее распространенным типом соединения. Используется дома или в офисах в виде сочетания беспроводной точки доступа и маршрутизатора. Обычно такие сети Wi-Fi предназначены для доступа в Интернет, но могут выполнять и другие задачи, например организовывать локальную сеть без доступа во Всемирную паутину. Точка доступа похожа на театр: множество зрителей (клиентских устройств) получают информацию от одного актера (точки доступа).

 

Принцип построения точки доступа Wi-Fi
Фото 1: Принцип построения точки доступа Wi-Fi

 

Подключение имеет следующую структуру:

  • маршрутизатор назначает IP-адреса и обеспечивает брандмауэр между сетью и Интернетом;
  • беспроводная точка доступа (AP) создает беспроводной мост между маршрутизатором и устройствами пользователей;
  • устройства пользователей — планшеты, смартфоны, ПК.

В небольших сетях маршрутизатор и точка доступа часто объединены в одном устройстве. Доступ в Интернет осуществляется с помощью кабеля или мобильных сетей 3G, 4G. В больших офисах используется множество точек доступа для равномерного покрытия беспроводной сетью всей площади офисного помещения. Также точки доступа могут иметь специальное исполнение для установки на улице, транспорте.

 

Соединение точка-точка (Point to Point, P2P) используется для беспроводной связи двух маршрутизаторов, когда нужно объединить две локальные сети или два ПК. Такое соединение можно использовать, например для соединения двух домов на расстоянии больше 100 м.

Соединение точка-точка
Фото 2: Рядовое оборудование для сетей точка-точка можно использовать для расстояний около 100 м в зоне прямой видимости

 

Обычно соединение точка-точка применяется для связи двух компьютеров или двух точек доступа на большом расстоянии. Для дальности свыше 500 м используются секторные, параболические или панельные направленные антенны. При стоимости примерно $300 такие антенны обеспечивают дальность передачи беспроводного сигнала в 5-10 км на частоте 5 ГГц (в режимах FDD, TDM).

Cоединение точка-точка на большом расстоянии
Фото 3: . Устройства с направленными антеннами и мощными передатчиками позволяют организовать соединение точка-точка на расстоянии более 1 км

 

Соединение точка-точка может состоять из цепочки приемников и передатчиков. Таким образом можно передавать сигнал Wi-Fi на большое расстояние в условиях, когда прокладка кабелей затруднительна. Примером может служить Wi-Fi-сеть Napo Network в Перу. Она имеет протяженность 445 км и связывает 15 медицинских учреждений в сельской местности, окруженной джунглями. В таких ретрансляционных сетях (радиомостах) из-за больших задержек при передаче данных неприменим обычный сетевой метод доступа CSMA-CD, поэтому используются специальные режимы работы передатчика и приемника сигнала. Так, режим FDD имеет частотное разделение сигнала: приемник и передатчик работают на разных частотах и не мешают друг другу. В режиме TDM передатчик и приёмник работают на одной частоте в режиме полудуплекса (передача и приём разделены временными интервалами). Для избежания коллизий в TDM-радиомостах требуется чёткая синхронизация времени, часто для этого используется сигнал от GPS.

Сеть Napo Network, Перу
Фото 4: Сеть Napo Network, Перу

 

Радиомосты, размещенные на крыше зданий, используются только для передачи сигнала к другим домам в пределах прямой видимости. Обычно они не могут обеспечить качественный Wi-Fi-сигнал внутри зданий из-за несовместимости технологий и существенного затухания сигнала. Соединение точка-мультиточка (Point to Multipoint, P2MP) использует один мощный передатчик, который транслирует сигнал Wi-Fi множеству пользователей. Обычно такая схема подключения используется провайдерами для предоставления услуг доступа в Интернет. Подключение точка-мультиточка имеет следующую структуру:

  • модем с доступом в Интернет;
  • точка доступа с мощной всенаправленной антенной для трансляции сигала Wi-Fi;
  • клиентские принимающие устройства, которые передают сигнал на беспроводную точку доступа пользователя.

Cоединение точка-мультиточка
Фото 5: Соединение точка-мультиточка позволяет подключить к сети множество пользователей на значительной площади

 

Соединение точка-мультиточка широко применяется в условиях города, например для организации сети видеонаблюдения, в которой видеокамеры могут быть удалены от операторского центра на километры. Чаще всего соединение P2MP используется для беспроводного доступа в Интернет и IP-телефонии.

Количество абонентов в сети точка-мультиточка зависит от характеристик оборудования и требуемой скорости подключения у каждого из конечных пользователей. Количество абонентов ограничено пропускной скоростью базовой станции, подключенной к основному сетевому ресурсу (сервер, Интернет). Рост количества абонентов ведет к снижению скорости доступа в сеть у каждого из абонентов, подключенного к своей точке доступа. Также скорость доступа снижается вместе с падением уровня сигнала.

Небольшие точки доступа оборудованы низкопроизводительным чипсетом поэтому обычно обеспечивают скорость около 50 Мбит/с и обслуживают 10-15 абонентов.

Когда нужно обеспечить связью большее количество абонентов или обеспечить надежную связь на сложном рельефе местности, применяют производительные точки доступа с секторными антеннами. Они направляют все излучение точки доступа в сторону абонентов в пределах сектора от 30 до 180 градусов. Это позволяет повысить качество связи при той же или меньшей мощности передатчика. Например, точка доступа Edimax EW-7303APn V2 со встроенной секторной антенной обеспечивает скорость до 150 Мбит/сек (802.11n, 2,4 ГГц). Усиление антенны 15 дБм обеспечивает устойчивый приём сигнала в секторе 90 градусов на дальности до 500 м.

Точка доступа Edimax EW-7303APn V2 со встроенной секторной антенной
Фото 6: Точка доступа Edimax EW-7303APn V2 со встроенной секторной антенной

 

Сети точка-мультиточка с секторными антеннами и множеством точек доступа способны обслуживать до 1000 абонентов. Часто, такие сети развёртывают для обеспечения общественного доступа в Интернет в торговых центрах, аэропортах, вокзалах. Для повышения пропускной способности применяются принцип «микросоты» — увеличивается плотность установки точек, работающих на пониженной мощности.

Высокая пропускная способность Wi-Fi может использоваться операторами мобильной связи для разгрузки сетей (Wi-Fi-offload). Передача данных со смартфонов производится через Wi-Fi сеть, а весь радиодиапазон GSM/3G резервируется под «голос». Регистрация смартфонов в сети осуществляется по протоколу SIM-EAP (на основе номера сим-карты). Такой подход распространён в Европе, однако при проектировании такой Wi-Fi сети приходится сталкиваться со сложностями организации биллинга.

 

Сеть MESH – это концептуально новый подход к Wi-Fi. По-сути - это схема подключения мультиточка-мультиточка. MESH не требует проводов, точки доступа подключают друг к другу по радио. Таким образом, можно быстро и не дорого «накрыть» сетью Wi-Fi большие пространства. Существуют разные подходы к проектированию такой сети. Наиболее популярный — это использование Wi-Fi точек с 2-мя или 3-мя независимыми радиоинтерфейсами. Один из них (чаще 2,4 ГГц) используется для подключения клиентских устройств. Второй (5 ГГц) — для поддержания транспортной сети, связи с другими точками доступа MESH. Маршрут к Интернет-шлюзу может быть задан жёстко администратором или могут использоваться динамические протоколы маршрутизации (802.11k, RIP, OSPF) для выбора оптимального маршрута с учётом динамической загруженности каналов.

Пример смешанной сети, построенной на устройствах в режиме Ad-Hoc
Фото 7: Один из примеров смешанной сети, построенной на устройствах в режиме Ad-Hoc

 

Примером может служить сеть, которая основана на беспроводных узлах, установленных на крышах зданий. Эти узлы разделяют все ресурсы, такие как местные серверы, приложения и подключения к Интернету. Узлы могут подключаться к ПК, маршрутизаторам, точкам доступа внутри и вне зданий. Пользователи могут получить доступ к ресурсам сети из любого места, куда "добирается" сигнал Wi-Fi. В реальных условиях для проектирования крупной Wi-Fi-сети обычно приходится применять гибридные решения, которые используют несколько принципов построения беспроводных сетей. Спроектировать и развернуть такую сеть сложно, поэтому для создания надежной Wi-Fi-сети всегда пользуются услугами специалистов.

 

 

Старые стандарты Wi-Fi-сетей

Беспроводная связь Wi-Fi получила зеленый свет в 1985 г., когда частоты 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц были открыты для свободного использования без лицензии.

Поколения стандартов Wi-Fi
Фото 8: Поколения стандартов Wi-Fi

 

Стандарт 1-го поколения IEEE 802.11 обеспечивал скорость до 2 Мбит/с на дальности до 20 м внутри помещений. Основным недостатком было использование частот 2,4 ГГц, на которых присутствуют помехи от бытового и промышленного оборудования. Стандарт 802.11b: та же частота 2,4 Ггц, но скорость выросла до 11 Мбит/с. Это был первый массовый стандарт, который вывел Wi-Fi на глобальный рынок. Стандарт 802.11a/g работает в диапазоне 2,4 ГГц, как 802.11b, но при этом использует более быстрое OFDM стандарта 802.11a. Скорость выросла до 54 Мбит/с. Современный стандарт 802.11n имеет скорость до 600 Мбит/с и дальность внутри помещений до 70 м. Использует антенные системы MIMO, работает на частоте 2,4 ГГЦ. Опционально он может работать на 5 ГГц, что экономит ресурс батарей у мобильных устройств. На его базе был создан стандарт IEEE 802.11ac-2013.

 

Будущие стандарты Wi-Fi-сетей —  больше устройств, выше скорость

В мае 2015 г. Минкомсвязи РФ утвердило стандарт 802.11ac, который имеет канал шириной 80 МГц и обеспечивает скорость беспроводной передачи до 1300 Мбит/с.

Точка доступа дальней связи Edimax WAP1750 3x3 MIMO. Стандарт 802.11ac
Фото 9: Точка доступа дальней связи Edimax WAP1750 3x3 MIMO. Стандарт 802.11ac

 

Весной 2015 г. на рынке появились первые устройства стандарта 802.11ac Wave 2. Этот стандарт имеет скорость передачи данных до 3,47 Гбит/сек, более широкий канал связи (160 МГц) и использует программную технологию Multi-User MIMO. Алгоритмы MU-MIMO обеспечивают передачу нескольких потоков данных разным пользователям, а не последовательно от пользователя к пользователю, как в обычной технологии SU-MIMO. Поскольку исчезают очереди на доступ, а данные обрабатываются одновременно, MU-MIMO резко повышает эффективность использования частоты. В отличие от старых технологий, MU-MIMO не делит общую скорость канала на количество клиентских устройств, а позволяет обеспечить максимальную скорость канала для всех устройств. MU-MIMO требует более сложных алгоритмов обработки данных и больше вычислительных ресурсов, но максимально реализует преимущества многоантенных систем. В конечном итоге стандарты Wi-Fi с MU-MIMO позволят увеличить масштаб беспроводных сетей и увеличить их пропускную способность. Это особенно важно для Интернета вещей.

По прогнозам зарубежных экспертов, массовый переход на решения 802.11ac Wave 2 состоится в течение нескольких лет, когда появится множество клиентских устройств с поддержкой MU-MIMO.

Многообразие принципов построения Wi-Fi -сетей, множество стандартов и наименований оборудования требуют профессионального участия при проектировании и развертывании беспроводных коммуникаций. Без квалифицированных специалистов велик риск ошибиться при выборе оборудования и потерять время и деньги.

Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.

 

 

Смотрите также:

 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о