Выяснив как работает Wi–Fi и какой тип радиоволн используется для передачи данных остановимся по подробнее на пользовательских стандартах. Стандарты Wi–Fi были разработаны Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers – международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике). Разделяют следующие виды пользовательских стандартов:
802.11 – Изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997)
802.11b – Улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999)
802.11g – 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003)
802.11n – Увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4–2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g (сентябрь 2009)
Центральная частота (ГГц) 2
В таблице 2представлены опорные частоты и длины волн тринадцати актуальных для нас (принятых в Европе) каналов Wi–Fi диапазона 2,4 ГГц.
Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 – это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. 802.11 – первый промышленный стандарт для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks ), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может быть сравнен со стандартом 802.3 для обычных проводных Ethernet сетей.
Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 определяет порядок организации беспроводных сетей на уровне управления доступом к среде (MAC–уровне) и физическом (PHY) уровне. В стандарте определен один вариант MAC (Medium Access Control) уровня и три типа физических каналов.
Подобно проводному Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей передачи и адресате. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного приема. Если ACK не получено, попытка передачи пакета данных будет повторена.
В стандарте предусмотрено обеспечение безопасности данных, которое включает аутентификацию для проверки того, что узел, входящий в сеть, авторизован в ней, а также шифрование для защиты от подслушивания.
На физическом уровне стандарт предусматривает два типа радиоканалов и один инфракрасного диапазона.
В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.
В настоящее время существует множество стандартов семейства IEEE 802.11:
1. 802.11 – первоначальный основополагающий стандарт. Поддерживает передачу данных по радиоканалу со скоростями 1 и 2 (опционально) Мбит/с.
2. 802.11a – высокоскоростной стандарт WLAN. Поддерживает передачу данных со скоростями до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 5 ГГц.
3. 802.11b – самый распространенный стандарт. Поддерживает передачу данных со скоростями до 11 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.
4. 802.11c – Стандарт, регламентирующий работу беспроводных мостов. Данная спецификация используется производителями беспроводных устройств при разработке точек доступа.
5. 802.11d – Стандарт определял требования к физическим параметрам каналов (мощность излучения и диапазоны частот) и устройств беспроводных сетей с целью обеспечения их соответствия законодательным нормам различных стран.
6. 802.11e – Создание данного стандарта связано с использованием средств мультимедиа. Он определяет механизм назначения приоритетов разным видам трафика – таким, как аудио– и видеоприложения. Требование качества запроса, необходимое для всех радио интерфейсов IEEE WLAN.
7. 802.11f – Данный стандарт, связанный с аутентификацией, определяет механизм взаимодействия точек связи между собой при перемещении клиента между сегментами сети. Другое название стандарта – Inter Access Point Protocol. Стандарт, описывающий порядок связи между равнозначными точками доступа.
8. 802.11g – устанавливает дополнительную технику модуляции для частоты 2,4 ГГц. Предназначен, для обеспечения скоростей передачи данных до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.
9. 802.11h – Разработка данного стандарта связана с проблемами при использовании 802.11а в Европе, где в диапазоне 5 ГГц работают некоторые системы спутниковой связи. Для предотвращения взаимных помех стандарт 802.11h имеет механизм «квазиинтеллектуального» управления мощностью излучения и выбором несущей частоты передачи. Стандарт, описывающий управление спектром частоты 5 ГГц для использования в Европе и Азии.
10. 802.11i (WPA2) – Целью создания данной спецификации является повышение уровня безопасности беспроводных сетей. В ней реализован набор защитных функций при обмене информацией через беспроводные сети – в частности, технология AES (Advanced Encryption Standard) – алгоритм шифрования, поддерживающий ключи длиной 128, 192 и 256 бит. Предусматривается совместимость всех используемых в данное время устройств – в частности, Intel Centrino – с 802.11i–сетями. Затрагивает протоколы 802.1X, TKIP и AES.
11. 802.11j – Спецификация предназначена для Японии и расширяет стандарт 802.11а добавочным каналом 4,9 ГГц.
12. 802.11n – Перспективный стандарт, находящийся на сегодняшний день в разработке, который позволит поднять пропускную способность сетей до 100 Мбит/сек.
13. 802.11r – Данный стандарт предусматривает создание универсальной и совместимой системы роуминга для возможности перехода пользователя из зоны действия одной сети в зону действия другой.
Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего три, определенных Инженерным институтом электротехники и радиоэлектроники (IEEE), это: 802.11b, 802.11g и 802.11a.
Сравнение стандартов беспроводной передачи данных.
802.11b. В окончательной редакции широко распространенный стандарт 802.11b был принят в 1999 г. и благодаря ориентации на свободный от лицензирования диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования. Пропускная способность (теоретическая 11 Мбит/с, реальная – от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям большинства приложений. Поскольку оборудование 802.11b, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.
К началу 2004 года в эксплуатации находилось около 15 млн. радиоустройств 802.11b.
В конце 2001–го появился – стандарт беспроводных локальных сетей 802.11a, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные ЛВС стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, т. е. примерно в пять раз быстрее сетей 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.
К недостаткам 802.11а относятся большая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц – около 100 м). Кроме того, устройства для 802.11а дороже, но со временем ценовой разрыв между продуктами 802.11b и 802.11a будет уменьшаться.
802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения WLAN, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Стандарт 802.11g представляет собой развитие 802.11b и обратно совместим с 802.11b. Соответственно ноутбук с картой 802.11g сможет подключаться и к уже действующим точкам доступа 802.11b, и ко вновь создаваемым 802.11g. Теоретически 802.11g обладает достоинствами двух своих предшественников. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, большую дальность действия и высокую проникающую способность сигнала. Можно надеяться и на разумную стоимость оборудования, поскольку низкочастотные устройства проще в изготовлении.
Стандарт IEEE 802.11 работает на двух нижних уровнях модели ISO/OSI: физическом и канальном. Другими словами, использовать оборудование Wi–Fi так же просто, как и Ethernet: протокол TCP/IP накладывается поверх протокола, описывающего передачу информации по каналу связи. Расширение IEEE 802.11b не затрагивает канальный уровень и вносит изменения в IEEE 802.11 только на физическом уровне. В беспроводной локальной сети есть два типа оборудования: клиент (обычно это компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой картой, но может быть и иное устройство) и точка доступа, которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа содержит приемопередатчик, интерфейс проводной сети, а также встроенный микрокомпьютер и программное обеспечение для обработки данных.
Типы и разновидности соединений
1. Соединение Ad–Hoc (точка–точка).
Все компьютеры оснащены беспроводными картами (клиентами) и соединяются напрямую друг с другом по радиоканалу работающему по стандарту 802.11b и обеспечивающих скорость обмена 11 Mбит/с, чего вполне достаточно для нормальной работы.
2. Инфраструктурное соединение.
Все компьютеры оснащены беспроводными картами и подключаются к точке доступа. Которая, в свою очередь, имеет возможность подключения к проводной сети.
Данная модель используется когда необходимо соединить больше двух компьютеров. Сервер с точкой доступа может выполнять роль роутера и самостоятельно распределять интернет–канал.
3. Точка доступа, с использованием роутера и модема.
Точка доступа включается в роутер, роутер – в модем. Теперь на каждом компьютере в зоне действия Wi–Fi , в котором есть адаптер Wi–Fi, будет работать интернет.
4. Соединение мост.
Компьютеры объединены в проводную сеть. К каждой группе сетей подключены точки доступа, которые соединяются друг с другом по радио каналу. Этот режим предназначен для объединения двух и более проводных сетей. Подключение беспроводных клиентов к точке доступа, работающей в режиме моста невозможно.
Точка доступа просто расширяет радиус действия другой точки доступа, работающей в инфраструктурном режиме.
Сегодня беспроводной маршрутизатор дает пользователю интернета свободу перемещения. Место размещения компьютера не ограничивают кабели. Источник сигнала беспроводного роутера принимает адаптер — встроенный модуль. Другой вариант адаптера — это отдельное устройство, которое подключается с помощью USB разъема или PCI шины на материнской плате.
Базовый стандарт Wi-Fi 802.11 со скоростью приема-передачи радиосигнала 1 Мбит датируется 1996 годом. Задачу настройки специальных средств сигнал решил, но только как старт для новых разработок. Позднее, когда появились мобильные устройства с приемом интернет, потребовались новые типы Wi-Fi.

Производители маршрутизаторов предлагают товарную линейку — выбор роутеров, технические характеристики которых требуют разъяснения для понимания возможностей устройства.
Так стандарты маршрутизатора обозначаются — b/g/n.
Важно! Стандарты wi-fi b, g, n — это буквенное обозначение режимов работы беспроводной сети, каждая из которых предоставляет информацию о скорости передачи сигнала от маршрутизатора к адаптеру (Mode).
Желание покупателя использовать новый скоростной режим вызывает непонимание, для чего производитель предлагает три в одном — bgn Wi-Fi. Дело в том, что планшет, компьютер или другой девайс, который используется человеком, может не поддерживать новый скоростной режим. Технические характеристики адаптеров на старых ноутбуках (год выпуска ранее 2009) не смогут принять стандарт n, так как на момент изготовления такого не было.
Компьютеры, смартфоны, нетбуки и другие продукты со встроенными Wi-Fi контроллерами используют для маркировки буквенные символы стандартов IEEE.
Обратите внимание! Такая маркировка понятна для специалистов, но еще не для всех покупателей.
Для удобства прочтения принято упрощение названий. Теперь основные стандарты Wi-Fi будут публично именоваться цифрами вместо букв.

Иконка контроллера будет меняться при переключении устройства между различными Wi-Fi сетями, пользователь получит информацию, какие версии доступны. Индикатор с цифрой 6 обозначает, что устройство использует самую совершенную на сегодняшний день версию Wi-Fi 6.
Разработчики роутеров владеют вопросом меняющегося рынка и предлагают комбинированные устройства (Mixed) для гарантированного подключения пользователя к сети интернет. Прежде чем перейти к настройкам, нужно определить, какой режим выбрать для Wi-Fi роутера.
Подробнее о наборе стандартов IEEE 802.11, Wi-Fi bgn — что означает это сочетание?
Обратите внимание! Wi-Fi b, g, n отличаются скоростью передачи информации. Каждый последующий без дополнительных настроек подключается к предшествующему.
Еще один новейший стандарт — 802.11ac — работает только на двухдиапазонных роутерах со скоростью до 6,77 Гбит/с, диапазон 5 ГГц, наличие 8 антенн обеспечивает работу в MU-MIMO.
Режим ас Wi-Fi транслирует сеть в диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц.
Обратите внимание! Режимы работы роутера — буквенные значения, которые поддерживает устройство, прописаны в характеристиках к прибору рядом с отметкой Wi-Fi 802.11.
Полный перечень стандартов насчитывает более 30 позиций. Остальные не являются базовыми. Это поправки или дополнение функций. Два из таких стандарта представляют интерес именно дополнительными возможностями.
802.11.y предлагает дальность передачи данных до 5 км, использует чистый диапазон.
802.11.ad обеспечивает сверхскорость на малых расстояниях.
Типичные роутеры осуществляют прием 1-14 каналов. Количество зависит от модели роутера, частоты, страны. Канал представляет «подчастоту» основной частоты, на которой работает устройство. Своеобразный «воздушный коридор» от роутера к приемнику вай-фай.
Обратите внимание! Чем больше устройств находится на одном канале, тем больше будет помех и тем меньше пропускная способность.
Каналы 1-14 — это 14 каналов для стандарта 802.11b/g/n. Полосы радиочастот 2400-2483,5 МГц, мощность излучения передатчика не более 100 мВт. Малый радиус действия.
Каналы 34-180 — это 38 каналов для частот 802.11a/h/j/n/ac. Частота 5170-5905 МГц.
Каналы 131-138 — это 14 каналов для стандарта 802.11y. Работает на частоте 3.65-3.70 МГц на расстоянии до 5000 м (открытое пространство). Дополнительный канал связи. В США каналы доступны на частотах 5;10;20 МГц.
Обратите внимание! Прежде чем принимать решение о смене канала, нужно проверить, какие каналы заняты, собрать статистику о мощности сигналов, используемых протоколах, и только потом переключить роутер в нужное положение. Собрать статистику поможет программа Acrylic Wi-Fi Home (бесплатное скачивание).

Встроенные в устройства Wi-Fi модули поддерживают определенные стандарты. Новые телевизоры, компьютеры, телефоны и др. подключаются к вай-фай режиму b/g/n/ac, частоты диапазонов использования 2.4 и 5 МГц. Не все модели поддерживают стандарт ac. Как правило, это товары по низким ценам.
Техника с приемом вай-фай более ранних лет выпуска предполагает поддержку b/g. Соответственно, когда нужно получить доступ к интернету, а Wi-Fi работает в режиме n, подключиться к интернету не получится.
При попытке подключения устройство выводит один из статусов ошибки о невозможности подключения к сети.
Обратите внимание! Для решения вопроса необходима настройка автоматического режима работы Wi-Fi 11n g b.
Чтобы выбрать нужные параметры режима Wi-Fi, нужно зайти в настройки маршрутизатора. Для этого потребуется перейти по адресу IP, который указан на оборотной стороне устройства (пример TP-Link панель управления TL-MR3220).
Задача — установить комбинированный режим. Такой вариант настройки устройства сможет самостоятельно выбирать нужный режим.
Когда проводят настройку, маршрутизатор подключают к ноутбуку. Для этого в комплекте с роутером предусмотрен сетевой кабель. По завершению работы в настройках кабель отключают.
Обратите внимание! Рекомендуется зафиксировать параметры настроек, которые будут изменены. Это поможет при необходимости вернуть данные в исходное состояние.
Алгоритм изменения параметров в настройках:

Для ранних моделей компьютеров и ноутбуков, когда такая настройка не дает результата, следует установить 11bg mixed или 11g only.
В панели управления других моделей роутеров алгоритм работы такой же. При этом могут отличаться названия опций.
Так, в меню устройства ASUS в общих параметрах справа нужно найти раздел «Беспроводная сеть» и слева в пункте «Режим беспроводной сети» выбрать нужную опцию.
Меню настройки роутера Zyxel предложит свою визуализацию меню. Здесь следует на верхней панели перейти в раздел «Точка доступа», далее подобрать режим из выпадающего списка в пункте «Стандарт». Для сохранения данных использовать кнопку «Применить».
Обратите внимание! Принцип настройки параметров режима у всех маршрутизаторов одинаковый. Различие в подаче интерфейса меню. Изменить стандарт нужно в разделе с названиями: Wireless, «Беспроводная сеть», Wi-Fi.
Варианты настройки n only или legacy Wi-Fi — что это и для чего используется? Для работы модулей вай-фай, встроенных в современную технику, подойдут три режима:
Обратите внимание! При работе в диапазоне 5 ГГц рекомендуется выбрать смешанный режим «n/ac» или «Авто».
Варианты беспроводного режима для Wi-Fi представлены в меню, какой из них выбрать, поможет определить тестирование работы устройства.
Что может значить выбор стандарта подключения вай-фай для смартфона, можно рассмотреть, проанализировав характеристики:
Смартфоны поддерживают все совместимые режимы. Работа мобильного аппарата на частоте 5МГц и с использованием стандарта 11ac даст устойчивую связь, обеспечит скоростную передачу контента и защиту от помех. При этом минус все-таки есть — на частоте 5 МГц волны хуже преодолевают препятствия. Второй нюанс — какой режим роутера для смартфона лучше выбрать. Конечно, устройства должны быть совместимы и маршрутизатор нужен с таким же стандартом. Адаптивная антенна способна передать направленный сигнал на пользователя.

Другие стандарты маршрутизатора обеспечат скорость не более 150 Мбит/с.
Таким образом, если у пользователя есть техника с модулем вай-фай, выбрать стандарт, который обеспечит доступ к интернету, не составит труда. Все, что нужно, — это понять, какая разница в стандартах, и проверить настройки беспроводного маршрутизатора.

До сих пор, немало пользователей подключены к интернет посредством Ethernet-кабеля, но сейчас прилично набрали обороты ноутбуки, планшеты и смартфоны, которым беспроводная технология Wi-Fi просто необходима. Раньше скорость беспроводного подключения оставляла желать лучшего, да и надежность «хромала». На данный момент все современные Wi-Fi-адаптеры соответствуют стандарту IEEE 802.11n, что позволяет передавать по беспроводной сети HD-контент, правда не всегда передача такого типа данных комфортна на устройствах данного стандарта.
В теории мы имеем следующую пропускную способность устройств:
На практике реальная скорость в 1.5 — 2 раза ниже заявленной.

Выбирая роутер, в первую очередь, опирайтесь на поддержку стандарта Wi-Fi 802.11n, так как он наиболее современный и имеет совместимость с оборудованием предыдущих поколений: 802.11 a, 802.11 b и 802.11 g. Следующим стандартом, который придет на смену 802.11 n будет — 802.11 аc или 5G Wi-Fi.
На данный момент, уже можно приобрести сетевое оборудование с поддержкой Wi-Fi 802.11 ас, которое производители выпускают на ранок с пометкой «draft». Никаких проблем с совместимостью устройств вы испытывать не будете, тем более, что аналогичная история была со стандартом 802.11 n. Стандарт Wi-Fi 802.11 n сейчас наиболее популярен. Плюс ко всему, он не исчерпал свой потенциал. Скорость передачи данных достаточна для большинство пользователей.
Одной из причин появления технологии Wi-Fi 802.11 ac — достижение пропускной способности в 1 Гбит/с. Что немаловажно, сохранена совместимость с сетевым оборудованием предыдущих поколений. Для повышения скорости передачи данных стандарт Wi-Fi 802.11 ac был переведен на частоту 5 ГГц. Как вы знаете, устройства с поддержкой 802.11 n работают на частоте 2,4 ГГц. Чтобы совместить технологии, оборудование стандарта Wi-Fi 802.11ac способно переключаться на частоту 2,4 ГГц. Многие уже видели в продаже, а некоторые в настоящее время пользуются двухчастотными роутерами.
Важно учесть, что радиоволны на частоте 2,4 ГГц лучше огибают препятствия, тем самым распространяются на большие расстояния, но данный частотный диапазон подвержен помехам от различной бытовой техники. Помимо этого, в данном диапазоне частот не получается разместить достаточное число каналов шириной 80-160 МГц каждый. А именно двукратное увеличение ширины канала позволило повысить пропускную способность технологии Wi-Fi 802.11ac. Исходя из этого, частота 5 ГГц становится более рациональным вариантом. Ведь помимо увеличенной ширины каналов удвоилось и их максимальное количество — с 4-х для стандарта Wi-Fi 802.11n до восьми для 802.11ac.
Если взять во внимание, что пропускная способность одного 160-МГц канала равна 866 Мбит/с, то пиковая скорость передачи данных стандарта Wi-Fi 802.11ac с 8-ю антеннами — около 7 Гбит/с. Для большинства устройств с поддержкой Wi-Fi 802.11 ac ширина каналов будет ограничена 80 МГц, а их количество — тремя. В результате мы получаем пропускную способность 1,3 Гбит/с.

Технология формирования направленного сигнала, так называемый бимформинг, появилась еще до утверждения финальных спецификаций Wi-Fi 802.11n, но даже с переходом на 802.11 ac она остается необязательной. Тем не менее сам по себе бимформинг является уже полностью сформированной технологией, что позволяет избежать проблем с несовместимостью сетевого оборудования от разных производителей. Бимформинг способен минимизировать затухание сигнала после того, как радиоволны наталкиваются на различные препятствия.
Принцип работы технологии
Передатчик определяет примерное местонахождение приемника и направляет сигнал в строго заданном направлении, что сказывается на повышении радиуса действия точек доступа Wi-Fi, а обязательным условием явл яется лишь наличие у передатчика нескольких антенн, направленных в разные стороны.
Каждый пользователь смартфона или планшета сталкивался с быстрой разрядкой аккумулятора мобильного устройства при активном использовании беспроводного соединения. Теоретически контроллеры Wi-Fi 802.11ac потребляют в 6 раз меньше электроэнергии для передачи данных на аналогичной скорости, что и 802.11n. На практике цифры гораздо скромнее, но результаты заметны. Кроме того, увеличенная пропускная способность технологии Wi-Fi 802.11ac позволяет быстрее загружать данные из интернета и по завершении уходить контроллеру в спящий режим, для понижения энергопотребления. В скором будущем, в мобильных устройствах (смартфонах и планшетах) будут использоваться энергоэффективные контроллеры Wi-Fi 802.11ac со скоростью передачи данных от 433 Мбит/с до 866 Мбит/с.

Выпущенные на данный момент контроллеры Wi-Fi 802.11ac поддерживают от 1-го до 4-х 80- мегагерцевых каналов с пропускной способностью 433 Мбит/с каждый, поэтому их пиковая скорость передачи данных равна лишь 1,7 Гбит/с. Сейчас, вы можете купить wi-fi роутер с поддержкой Wi-Fi 802.11ac, но, правда, с ограниченной до 1,3 Гбит/с скоростью от компаний NETGEAR, TP-Link, D-Link, ASUS, Belkin и Buffalo.
Постоянно растущая потребность в увеличении пропускной способности беспроводных соединений (WiFi) и развитие концепции BYOD (использование на работе собственного оборудования сотрудников) привели к созданию новых стандартов, позволивших увеличить емкость и пропускную способность, а также справиться с перегрузкой сетевых соединений.
Следующим рыночным стандартом является ратифицированный в январе 2014 года стандарт 802.11 ac. В настоящее время уже доступны некоторые продукты, поддерживающие новый стандарт. В 2015 году последует вторая волна, поддерживающая дополнительные аспекты этого стандарта.
Предприятиям следует решить, когда внедрять стандарт 802.11 ac и как планировать и осуществлять этот переход. Решение для разных организаций может быть разным. Оно может зависеть как от их текущих потребностей, так и от долгосрочных планов.
Чтобы позволить своей организации принять правильное решение в нужное время, сетевым инженерам следует понимать, что предлагает эта технология, а также изучить то многообразие возможностей, которое доступно для реализации. В данном документе описываются технологии, лежащие в основе стандарта 802.11 ac, предлагаемые им потенциальные преимущества, а также факторы, которые следует учитывать при планировании будущего развития своей беспроводной сети.
Повышение потребности пользователей в мобильности и беспроводных протоколах привело к быстрому росту требований к пропускной способности беспроводной связи в пределах предприятия. Независимо от того, используются ли сотрудниками предоставляемые компанией ноутбуки или планшеты, или они используют собственные устройства (BYOD), пользователи ожидают, что производительность мобильных приложений будет идти в ногу с их проводными аналогами. Они хотят использовать любое устройство для доступа к любому приложению, в любом месте, без ощущения какого-либо запаздывания или задержки в его работе.
Рост доли беспроводных соединений в коммерческом и личном использовании отражается в увеличении продажи соответствующего оборудования. В то время как персональные компьютеры продаются вяло, согласно ABI Research на конец первого квартала 2013 года поставки пользовательского оборудования Wi-Fi во всем мире превысили 43,3 миллиона, что на 16,8 процента больше, чем в последнем квартале 2012 года.
Одновременно в масштабах предприятий наблюдается рост использования технологии VoIP (передача голоса по IP), что обусловлено более зрелой технологией и желанием сократить расходы. Имея одну сетевую инфраструктуру, организации могут, по крайней мере теоретически, снизить капитальные затраты и создать единую инфраструктуру, которую легче поддерживать и которой легче управлять.
Однако использование одной и той же беспроводной инфраструктуры для передачи не только голоса, но и данных, создает проблему, связанную с поддерживаемым объемом трафика. При внедрении технологии VoIP такие требовательные к пропускной способности приложения, как передача голоса и видео, будут оказывать давление на беспроводную инфраструктуру. Развертывание технологии 4G также приведет к неизбежному увеличению числа вызовов VoIP, совершаемых с переносных устройств, так как это единственный тип связи, предоставляемый современными сетевыми технологиями.
Подобные дополнительные требования к беспроводной локальной сети (WLAN) создают повышенную нагрузку, и для обеспечения более высокой пропускной способности на более высоких скоростях требуется перепроектирование и обновление беспроводной инфраструктуры. Одной из альтернатив повышения пропускной способности является большая степень сжатия аудиосигнала. Однако обратной стороной такого решения становится то, что любая потеря пакетов будет оказывать гораздо более существенное влияние на качество связи. Увеличение спроса со стороны пользователей также приводит к перегрузке в частотном диапазоне 2,4 ГГц, что приводит к повышению помех и оказывает отрицательное воздействие на работу пользователей.
Wi-Fi – технология беспроводной передачи сетевых пакетов информации. Означает полный отказ от проводов, что очень удобно во многих ситуациях. Например, российские СМИ похвастались: отныне наземная трансляция телеметрии (бортовых параметров) ракет Союз-5 будет осуществляться посредством Wi-Fi (группа стандартов IEEE 802.11). Система имитирует связку роутер-рабочая станция. Проект проходит стадию разработки конструкторской документации. Руководству космодрома надоели кабели, устилающие взлётную полосу. Новая система ощутимо повысит надёжность, удобство эксплуатации.
Беспроводная связь позволит подключить, собрать воедино буквально несовместимые иным образом устройства. Недавно инженеры Q-Stick предложили владельцам телевизоров оригинальное решение: сделайте аппарат полнофункциональным настольным компьютером. Неудивительно, умное устройство уже снабжено процессором, графическими ускорителями, операционной системой. Осталось немного оперативной памяти добавить, а встроенная точка доступа поможет наладить общение домашним гаджетам.

Ядром системы выступает широковещательный роутер (точка доступа, базовая станция). Чтобы стать участником сети, компьютер, телефон, должны быть оснащены беспроводными модулями. Указанную комбинацию оборудования принято называть станцией. Передача пакета центром происходит широковещательно. Приём несущей не гарантирует стопроцентную доставку. Многое определяется внешними условиями, уровнем сигнала.
Провайдеры, общественные заведения украшают стены характерными стикерами, предоставляя безлимитный, либо платный доступ. Дома ставят роутеры, настраивая условия использования ресурса самостоятельно.
Эволюционно роутером стала базовая станция топологии звезда, использованной доисторическими гавайскими разработчиками (60-70-е годы XX века). Принцип широковещательной трансляции доныне эксплуатируется сетевым оборудованием. Причём не только эфирным. Удивительно, но сегодня изложение принципа действия роутера логично начинать кабельными вариантами. Радиоканал больше напоминает общественное мероприятие, где диктор, захвативший микрофон, доводит информацию аудитории. Соседние ряды слышат друг друга, и это стало технической подоплёкой внедрения концепции ad-hoc (связь без роутера), Однако голос диктора все-таки громче.
Маршрутизатором традиционно называют блок оборудования, занимающийся перенаправлением сетевых пакетов данных. Подразумевается наличие минимум двух компьютерных сетей. Домашний домен отделяется от внешнего значениями присваиваемых IP-адресов. Иногда (офис крупной компании) блок выступает приёмников услуг нескольких провайдеров, подразделений и т. п. Снаружи все ПК видятся наблюдателю имеющими одинаковый IP. Хотя mac различаются.
Беспроводной роутер характеризуется возможностью направлять информацию через эфир посредством использования радиоканала и электромагнитных волн.
Движение сетевого пакета часто представляют цепочкой передачи информации меж узловыми роутерами. Электроника считывает адрес пакета, передавая информацию в нужном направлении. Нисходящий беспроводной поток часто организуется широковещательно. Информацию передают одновременно всем участникам. Профессиональный маршрутизатор пользуется таблицей адресов, протоколом, подменяя адреса, однако домашние администраторы зачастую избегают сложной настройки.
Общеизвестные роутеры просто организуют шлюз меж домашним сегментом и тем, что находится снаружи (провайдер, интернет и так далее).
Отвечая запросам аудитории, производители непременно снабжают роутер беспроводным каналом. Входящий трафик минует физический канал Ethernet, либо оптическое волокно. Не исключены гибридные варианты, однако это касается больше крупных предприятий.
Внутренние таблицы позволят создавать плеяды подсетей, однако домашний пользователь редко оценивает полный спектр возможностей. Выходными интерфейсами чащи выступают кабели Ethernet и беспроводной канал Wi-Fi. Корпоративные версии, наподобие Cisco CRS-1, по-настоящему уникальны. Многие модели по-прежнему снабжены возможностью вещать протокол IEEE 802.11.

Часто роутеры набираются ветками древовидной структуры, где пропускная способность каналов понемногу снижается. Домашний интернет не является исключением. Абонентские модели принято обозначать ёмким термином SOHO. Согласно традиции сюда входит оборудование, обслуживающее 1-10 рабочих станций. Законодательство отдельных стран проводит дальнейшее уточнение, согласно которому закупается, выпускается оборудование. Например, новозеландцы считают малым офисом группу 6-19 служащих. Цифры ниже описывают термином «микро».
Модели каждого уровня древовидной структуры сильно отличаются. Выпускают специальные модели для домашних пользователей, организаций, провайдеров. Коммерческий успех технологии обеспечивается охватом максимальной целевой аудитории минимальными усилиями. Приходится сильно снижать цены, делая концепцию доступной широким массам.
Ниже будет показано разнообразие беспроводных стандартов, как дань европейским традициям. Пока же отметим особенности аппаратной реализации роутеров, отвечающие историческим аспектам развития офисов на западе. Крупным достижением техники компьютерных коммуникаций конца XX века стала возможность территориального разнесения (деления) крупных отделов. Децентрализация зачастую сильно повышала производительность, вызывая необходимость производства роутеров SOHO.
Постепенно малогабаритные модели достигли частных домовладений. И сегодня ещё число каналов роутера ощутимо превышает среднестатистические запросы населения. Некоторые модели даже оснащены собственными операционными системами (Linux).

Типичные роутеры нацелены легко масштабировать сеть путём простой экспансии и использования центральной станции. Скорость периферии ощутимо падает, резко снижая пользу технологии. Отдельной строкой стоит безопасность. Сегодня считается доказанным вред излучения СВЧ-диапазона, включая 2,4 ГГц, используемые коммерческой связью.
Коммерческое использование ныне существующего названия началось не ранее августа 1999 года. С Wi-Fi возилась американская рекламная компания Interband с британскими корнями. Среди детищ креативного гиганта 5-уровневый метод оценки экономической стоимости бренда. Годовой отчёт 2016 года содержит следующие первые 10 строчек:

В августе 1999 года менеджеров компании нанял Фил Белангер придумать название благозвучнее, нежели «Прямая последовательность IEEE 802.11b». Результат задуман пародией на hi-fi (акустическое оборудование высокой точности). Первый слог намекал на беспроводную (wireless) природу канала связи. Вдобавок компания предложила общеизвестный сегодня логотип, имитирующий китайскую мандалу борющихся противоположностей (инь и ян).
Рекламный слоган Альянса обыгрывал несуразное сочетание беспроводной чёткости. Остряки немедля окрестили объединение Альянс беспроводной чёткости Inc. Хотя IEEE частично подтверждал слухи, указанное словосочетание никогда не было официальным названием.
Буквоеды организации придерживаются однотипного написания Wi-Fi. Учитывая специфику логотипа-мандалы (см. выше), можно усмотреть в этом противостояние понятия качества факту передачи информации беспроводным методом. Проще говоря, несовместимость этих двух понятий. Реально качество беспроводной передачи неуклонно повышается. Следующим написания считаются неправильными:
Наверное, интересно, зачем люди создали миллиард беспроводных технологий. К Wi-Fi следует добавить:

Одно время наблюдалось серьёзное соперничество, однако победила высокая специализация. Каждый протокол решает узкий круг задач. Постановка вопроса вызывает привычное удивление отечественных специалистов. Российские вузы продолжают готовить кадры сравнительно широкой компетенции. Западные учебные заведения остро затачивают диплом под выделенный сегмент рынка рабочей силы. Продолжая аналогию, видим полное сходство разнообразия узкоспециализированных стандартов с легендарными монополиями времён начала промышленной революции. Возьмись СССР диктовать моду планете, все могло выглядеть иным образом.
Начало истории положила концепция интерфейсного компьютера, сформулированная (1966) Дональдом Дэвисом. Фактически машина выполняла работу роутера, перенаправляя пакеты. До этого могли общаться строго два узла сети, напрямую соединённые кабелем. Использованием маршрутизаторов сильно упрощало организацию коммуникаций. Изначально идею обозначали кратким терминов «врата», первой реализацией считают плату IMP, призванную обеспечить связь оборонных вычислителей США.
Середина 60-х наполнена страхами Холодной войны. Канады прорезали линии противовоздушной обороны, значительная протяжённость укреплений потребовала создания центральной координационной компьютеризированной системы, занимающейся вычислениями алгоритмов дальнейших действий союзников. Американцы быстро оценили преимущества зарождающихся цифровых технологий. Вопрос появления первых сетей стал делом времени. Вскорости (1969) супербольшие вычислители объединили кабельным хозяйство.
1974 год соединил канадские линии обороны сонмом информационных перемычек. Параллельно США, памятуя опыт Перл Харбор, задумали подключить Гавайи. Острова стали вещать (1971) материку, используя протокол ALOHA, заложивший основу будущего стандарта IEEE 802.11.

Тёплым июнем прошла демонстрация работоспособности. Видите? Новая технология могла стать доминирующей у сотовых операторов, поскольку покрывала океан, однако борьба стандартов создала иную картину. Выделенные частоты появились только в 1985 год.
Протокол ALOHA использовал новый способ доступа к среде (ресурсам канала). Беспроводная связь дублировала проводной и спутниковый каналы. ALOHA быстро опробовали в указанных двух категориях:
Разработчики Университета Гавайи под командованием Нормана Абрамсона стартовали в сентябре 1968 года. Состав участников:
Планировалось приспособить сравнительно дешёвое коммерческое оборудование для локальной связи вычислителей островов. Июнь 1971 порадовал первыми успехами. Пакет, минуя эфир, затем посредством RS-232 (COM-порт 9,6 кБит/с) достиг терминала. Первая топология сильно напоминала звезды. Центральный хаб производил широковещательную передачу. Факт успешного приёма послания подтверждал утвердительный пакет. Станция при необходимости повторяла посылку. Технология вполне решала вопрос возникновения коллизий. Использование адресации упрощало решение любых конфликтов. Передача, приём велись одновременно: любая неудавшаяся попытка (коллизия) обязывала узел выждать, прежде чем начинать повторный сеанс.

ALOHA впервые применила широковещательную трансляцию, ныне выступающую основой создания сетей Ethernet. Первые правительственные коммуникации (ARPANET) посылали пакеты строго меж двумя узлами. Отсутствие необходимости захвата маркера (token) существенно упрощало как саму реализацию протокола, так и используемое оборудование.
Новая технология быстро захватила умы разработчиков, послужив основой создания Ethernet, Wi-Fi, спутниковой связи, сетей ARDIS, CDPD, GSM, Mobitex. Существенным недостатком первой реализации называют неполное использование ресурса канала, поскольку отсутствует возможность предотвратить коллизии. Сотовым оператора концепция тоже понравилась. Сигнализация сетей 1G частично реализована с ALOHA.
Методика произвольного доступа знакома европейским разработчикам GSM, задававшим локальную моду мобильной связи. Вспомогательные каналы помогали передавать SMS (2G) и даже служили верным средством доставки пакетов интернет (GPRS).
Позже выпустили вариант протокола взаимодействия клиентов напрямую, минуя базовую станцию-центр звезды (Access Point). Впервые (1996) концепция предложена Чай То и реализована (IEEE 802.11a) модулем Lucent WaveLAN в линейке ThinkPads компании IBM. Первоначально предполагалось охватить радиус в одну милю. Попытка увенчалась успехом, отмеченным журналом Mobile Computing (1999).
Формально ad-hoc стал частью стандарта только в 2002 году. Сегодня технология готова составить серьёзную конкуренцию Wi-Fi Direct. Сети, лишённые роутеров, немедля полюбились геймерам. Соответствующие опции помогают «виртуальным» точкам доступа расшарить доступ в интернет.
Внимание! Излучение СВЧ наносит вред здоровью пользователя.
Сегодня Wi-Fi использует несколько диапазонов:

Базовая версия датирована 1997 годом, однако протяжённость предшествующих наработок покрывает свыше 10 лет. Первые вариант IEEE 802.11a, используемый поныне, появился двумя годами позже. Засекреченные военные технологии не позволяли мирным гражданам пользоваться преимуществами наукоёмких концепций. Начавшаяся Перестройка СССР в 1985 году позволила комитету FCC выработать частотный план ISM band, допускающий эксплуатацию выделенных диапазонов медиками, промышленностью. Долгое время область ограничивалась специфическим использованием.
В 1991 году американские гиганты AT&T, NCR Corporation предложили Нидерландам использовать беспроводные кассовые аппараты. Технология передачи данных (1-2 Мбит/с) получила имя WaveLAN. Вариант IEEE 802.11 1997 года сильно напоминает магазинный вариант:
Устранение багов заняло 2 года, ныне возможности проекта 1997 года полностью устарели.
Вик Хейз и до внедрения протокола IEEE 802.11a 10 лет занимал кресло члена стандартизирующей организации. Это позволяет историкам называть упомянутую личность отцом Wi-Fi. Главной фишкой стало внедрение ортогонального мультиплексирования с частотным делением. Первоначально был предложен диапазон 5,8 ГГц. Похожая технология описана разделом 18 релиза 2012 года, перекрывает отрезок скоростей 1,5 – 54 Мбит/с. Хотя первоначальная концепция существенно изменилась, производители поныне употребляют термин IEEE 802.11a, описывая характеристики оборудования 5,8 ГГц.

«Благодаря» ошибкам, реальная скорость первой реализации редко превышала 20 Мбит/с. Существенным плюсом стало использование малоценного диапазона частот, однако особенности распространения СВЧ сильно снизили радиус действия новых систем. Первая версия протокола сильно уступает b/g. Теоретически отмечается практически нулевая проницаемость через стены. Практически вариант b демонстрирует аналогичные недостатки. Подражая прочим беспроводным каналам, IEEE 802.11a подвержен влиянию интерференции. Недостаток компенсируется невысокой проницаемостью сигнала (значит, мало шансов пересечь соседский роутер).
Базисом создания канала выступают 52 ортогональные поднесущие. Поддерживаются скорости передачи данных: 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6 Мбит/с. Выделено 12-13 непересекающихся каналов. Реализация сильно зависит от законодательства страны. Некоторые государства допускают размещение свыше 24 каналов внутри полосы 5,47-5,725 ГГц. Совершенны исключены конфликты с b, поскольку порядок частот иной.
Хотя Вика Чейза боготворя владельцы беспроводных устройств, новое изобретение стало возможным, благодаря наличию патентов 1992, 1996 годов. Австралийский астроном Джон О`Салливан и К (Грэхэм Дэниэлс, Теренс Персиваль, Джон Дин) разработали ключевой принцип, как часть неудачной программы CSIRO, описываемую специалистами, как:
Поэтому серьёзные исследователи все-таки отдают родительские права указанной группе исследователей космоса. На апрель 2009 года CSIRO получила свыше 1 млрд. долларов от 14 компаний, желающих заняться совершенствованием технологии. Сказанное стало причиной рейдерского захвата титула создателя технологии. Хочешь работать через Wi-Fi – нужен допуск монополиста. Поступление капитала продолжаются. Американские компании отстегнули родине кенгуру (2012) ещё 220 миллионов за право использовать технологию.
Это интересно! Локальная сеть Тест Бед выбрана участником национальной экспозиции Истории 100 мировых объектов.
Поколение b впятеро перекрыло возможности кассовых аппаратов. Подключение обеспечило битрейт 11 Мбит/с. Именно такое положение вещей обеспечило массовый коммерческий успех, а 1999 считают годом создания всемирно известной организации Wi-Fi Alliance. Прибыль делили десяток крупных компаний:
Затее помогали многочисленные спонсоры (более именитые): Apple, Samsung, LG, Microsoft, Qualcomm, Sony. Организация занималась сертификацией, тестированием. Фактически выступила законодателем отрасли. Отделившиеся в 1999 году члены IEEE стали называть себя WECA. Название Wi-Fi Alliance родилось в 2002 году. Ныне штаб находится в Остине (США), штат Техас, организация насчитывает свыше 550 компаний-участников.
Компания, желающая производить оборудование, предоставляет опытные образцы Альянсу. Участники Wi-Fi Alliance выступают полноправными правообладателями торговой марки и логотипа. Тестированию подвергаются электромагнитная совместимость, структура пакетов, протоколы безопасности, качество, режимы управления потреблением энергии. Оценивается взаимодействие с ранее сертифицированными устройствами. Происходит запуск набора стандартных приложений. Тремя китами получения положительной оценки выступают:

Разделяют мандаторную и опциональную сертификацию. Кроме того организация занимается сопутствующими технологиями: Wi-Fi Direct, Wi-Fi Aware.
Скорость передачи данных постоянно растёт. Вариант 2016 года совмещает базовые возможности сразу 5 реализацией:
Вариант ас впервые превзошёл технические возможности проводного Ethernet. Для этого используются несущая частота 5 ГГц, ширина канала – до 160 МГц, параллельная передача пакетов несколькими узлами (MIMO). Уровень модуляции достиг 256 QAM. Суммарная скорость реализации 2013 года (ширина канала 80 МГц, частота 5 ГГц) достигла 1,3 Гбит/с. Устройства, рассчитанные на полосу 160 МГц, поколения «второй волны» будут передавать одновременно 4 потока.
Ad введёт несущую 60 ГГц (миллиметровый диапазон). Поскольку значение значительно превышает стандартное, устоявшееся, продукты предполагается помечать стикером WiGig. Однако сертификацию проводит старый добрый Wi-Fi Alliance. Ожидается пиковая пропускная способность 7 Гбит/с. Первый коммерческий роутер анонсировал (январь 2016) TP-Link.
Реализация af задумала покрыть «белые пятна» телевизионного диапазона (54-790 МГц). Технологии когнитивного радио передадут базовой станции информации об уровне интерференции. Железо самостоятельно определит собственное местоположение, корректируя параметры трансляции согласно локальному законодательству.
Физический уровень сформирован ортогональным мультиплексированием с частотным делением. Протокол выступает логическим продолжением IEEE 802.11ac. Сравнительно низкие частоты телевизионного диапазона позволят существенно повысить дальность. Малая ширина каналов (6-8 МГц) позволит гибко подстраивать технические характеристики организуемого канала связи.
Диапазон характеризуется сравнительно низкими скоростями, однако применение одновременной передачи 4 частотных каналов четырьмя антеннами позволит достичь лимита 426-568 Мбит/с (зависит от ширины каналов).
Вдобавок к сказанному версия 2016 года устраняет отдельные устаревшие функции, иные – помечены как «лишние» (уберут позже). Информационная структура документа отличается высокой степенью упорядоченности.