Основы WiFi, часть 2: Стандарты и поправки через 802.11n
- Категория: Сеть
Сегодня Wi-Fi есть повсюду: в кафе, ресторанах, магазинах, отелях, спортивных объектах и т. Д. Мы можем получить к нему доступ с наших ноутбуков, планшетов и смартфонов. Дома могут быть игровые приставки, умные домашние устройства и телеприставки. У меня несколько устройств ChromeCast. Они превращают ваш телевизор в беспроводное сетевое устройство, через которое вы можете транслировать фильмы с компьютера или телефона прямо на телевизор. Это настолько распространено в нашем образе жизни, что мы даже не задумываемся о нем.
Интересный лакомый кусочек: я много работал с национальными гостиничными сетями и могу вам сказать, что в 2012 году у среднего бизнес-путешественника было 2 устройства Wi-Fi, подключенных к сети отеля. Сегодня это количество составляет от 3 до 3,5 устройств на гостевой номер. Я видел, как многие отели изо всех сил стараются увеличить вместимость из-за потребительского спроса.
Но это было не так давно, когда Wi-Fi использовали только компьютерные фанаты и крупные корпорации. Это вторая статья из серии, посвященной основам WiFi. Если пропустили первую часть, посмотри здесь , Мы будем обсуждать эволюцию различных стандартов и поправок; их свойства и возможности.
Вначале был 802.11-1997 стандарт. Первоначальная версия была скорее предшественником полезного Wi-Fi. Стандарт включал FHSS (расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты), DSSS (расширенный спектр прямой последовательности) в диапазоне 2,4 ГГц, а также инфракрасный порт. Пропускная способность была ограничена 1-2 Мбит / с. Стандарт был настолько расплывчатым, что было много коммерческих продуктов, в которых совместимость была очень сложной, если не невозможной. Наибольшей популярностью пользовались продукты компаний Proxim и Symbol (сейчас входят в состав Motorola).
Первый «настоящий» WiFi: 802.11b
Большинство не понимает, что поправки к 802.11a и 802.11b были выпущены одновременно (1999 г.). Сначала мы поговорим о 11b, потому что он основан на исходном стандарте.
Прежде всего, 11b использует DSSS, который распределяет мощность сигнала по полосе частот шириной примерно 22 МГц. Преимущество заключается в повышенном соотношении сигнал-шум по сравнению с предыдущими методами. Вторым важным усовершенствованием было использование усовершенствованной техники кодирования, называемой CCK (дополнительный кодовый ключ). Результатом стало увеличение пропускной способности до 11 Мбит / с, а также улучшение производительности. Это также включает возможность понижения пропускной способности до 5,5, 2 и 1 Мбит / с по мере необходимости.
11b был довольно популярен. Одна из главных причин - создание WiFi Alliance. Эта некоммерческая организация была основана в 1999 году несколькими технологическими компаниями для обеспечения взаимодействия продуктов между производителями.
802.11a был вроде как Эдсель WiFi, технологически опередивший свое время, и никому это не нужно.
Как я уже упоминал, поправки 11a и 11b были выпущены одновременно. Но, 11a был первоначально предложен раньше, следовательно, 'a', потому что он был первым. Спецификации 11a очень разные.
Во-первых, он использует диапазон 5 ГГц; со всеми достоинствами и недостатками, присущими более высоким частотам.
Во-вторых, это использование OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Этот метод разделяет радиочастотный канал на 64 подканалов (поднесущих), передавая меньшие объемы данных одновременно по множеству подканалов. В результате пропускная способность достигает 54 Мбит / с с возможностью понижения до 48, 36, 24, 18, 12, 9 и 6 Мбит / с. Это также значительно снижает проблему помех из-за многолучевого распространения. 11a не совместим с 11b.
11а не пользовался большой популярностью, в первую очередь из-за стоимости. Как правило, производство оборудования с более высокими частотами обходится дороже.
Игровой чейнджер: 802.11g
802.11g , выпущенный в 2003 году, действительно изменил правила игры. По сути, он сочетал в себе лучшее из обоих миров. Он использует полосу 2,4 ГГц вместе с превосходной техникой модуляции OFDM; по цене близкой к 11б устройствам. Одним из основных недостатков было требование обратной совместимости; Устройства 11g должны были поддерживать связь с устройствами 11b. Эта возможность может серьезно повлиять на производительность вашей сети Wi-Fi; это тема, которую мы обсудим в следующей статье.
11g был чрезвычайно популярен. Он был ответственен за взрыв WiFi на более широком потребительском рынке. Фактически, именно тогда многие интернет-провайдеры начали включать Wi-Fi в свое оборудование CPE (клиентское оборудование). Для многих людей первым опытом работы с Wi-Fi стал беспроводной маршрутизатор 11g. Самым успешным оказался Linksys WRT54G, первоначально выпущенный в конце 2002 года. Частично это связано с возможностью настройки прошивки; еще одна тема для будущей статьи.
Стандарт 802.11-2007 на сегодняшний день представляет собой «набор» стандартов и поправок. Он включал 11a, 11b и 11g. Были внесены и другие поправки, не имеющие прямого отношения к обсуждаемому вопросу.
Входящие улучшения: 802.11n
802.11n выпущенный в 2009 году был долгожданным. Возросла потребность в улучшении производительности и пропускной способности. Например, в 2007 году Netflix представила услугу на основе подписки для потоковой передачи видео непосредственно потребителю. Я видел оценки, согласно которым потоковое видео (в основном Netflix) составляет сегодня более 30% интернет-трафика.
Большинство (даже технически подкованных) людей не понимают, что 11n используется как в диапазонах 2,4, так и 5 ГГц. Для всех практических целей это набор усовершенствований существующих 11a и 11g.
Улучшенная реализация OFDM. Хотя количество поднесущих осталось прежним, 11n использует их больше для передачи данных; меньшее количество поднесущих, выделенных для пилотной передачи / управления / управления. Это означает большую пропускную способность.
Добавлена возможность MIMO (несколько входов и выходов). Подробное объяснение MIMO само по себе заняло бы целую статью. Таким образом, устройства 11n могут одновременно передавать несколько потоков данных (до 4). Каждый поток может иметь пропускную способность до 72 Мбит / с.
Это зависит от конструкции конкретного устройства. У каждого потока должна быть хотя бы одна антенна. Вот почему вы видите устройства 11n с от 1 до 6 антенн. Например, используется стандартное обозначение 3x3: 3. Это указывает на 3 передающие антенны, 3 приемные антенны и 3 пространственных потока. Из-за стоимости на рынке очень мало устройств 4x4: 4. Одно антенное устройство не поддерживает MIMO; Обычно это очень недорогие устройства, обычно обозначаемые как n150.
Соединение каналов. Как обсуждалось в предыдущей статье, 11n позволяет использовать до 2 каналов, в основном удваивая пропускную способность.
Добавлено базовое формирование луча. Это сугубо техническая тема, поэтому я просто резюмирую. Формирование луча - это метод, используемый для изменения амплитуды и фазы передаваемого сигнала таким образом, чтобы он создавал «конструктивную помеху» конкретному получателю. В результате, хотя 2 сигнала были отправлены с 2 пространственно разделенных антенн, они кажутся конкретному получателю как один более сильный сигнал.
Благодаря всем вышеперечисленным улучшениям, 11n обеспечивает: пропускную способность необработанных данных до 600 Мбит / с, большую полезную зону покрытия сигнала и повышенную надежность соединения.
Проект поправки был выпущен в 2007 году. Он был достаточно близок к тому, что все считали окончательным, и многие производители начали производить устройства draft-n. Хотя корпоративные и бизнес-клиенты не хотели покупать устройство draft-n, потребительский рынок сделал 11n чрезвычайно популярным. Сегодня устройства 11n повсеместно являются стандартом де-факто.
802.11-2012 стал очередным «свертком» стандартов и поправок на сегодняшний день. Он включал все, начиная с 802.11-2007 плюс 11n. Были внесены и другие поправки, не имеющие прямого отношения к обсуждаемому вопросу.
Обратите внимание, что адаптивная модуляция используется для оптимизации передачи и устранения ошибок. Все устройства Wi-Fi (802.11a / b / g / n) могут переключаться на другой метод модуляции в зависимости от мощности сигнала, ошибок передачи, помех и т. Д. Это отвечает за снижение пропускной способности, упоминаемое в этой статье.
Эти стандарты поддерживаются IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике).
Для получения дополнительной информации посетите их веб-сайт по адресу: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
В следующей статье я расскажу о стандарте 802.11ac и других новых поправках, о которых вы, возможно, не знали.
Как всегда, если у вас есть идея для статьи, дайте мне знать в комментариях ниже.