Краткая история WiFi, возможности и перспективы беспроводной передачи данных в ближайшем будущем

В наше время тяжело удивить человека наличием сетей Wi-Fi — они есть практически везде, начиная от квартир простых пользователей и заканчивая станциями метро. Этой технологией пользуются миллионы человек по всему миру.

Это действительно очень удобно, ведь благодаря ей у нас есть возможность выходить в интернет с любого устройства, независимо от проводов для подключения. Но, несмотря на это, не все до конца понимают, что такое Wi-Fi и как он работает.

chto-takoe-wi-fi-vay-fay-i-kak-im-polzovatsya.png

В предыдущей публикации мы решили вопрос — как увеличить скорость интернета, сегодня подробно разберем, что такое WiFi, как им пользоваться и принципы его работы.

Что такое Вай Фай

Wi-Fi — это технология передачи данных, реализованная без использования проводов, т.е. «по воздуху». Сравнить ее можно с GSM связью или радио/теле передачей данных. Вай Фай позволяет создать беспроводную виртуальную сеть, к которой можно будет подключиться с разных устройств и получить возможность выхода в интернет.

chto-takoe-wi-fi-vay-fay-i-kak-im-polzovatsya-1.jpg

Устройство, на котором организовывается такая сеть называется — точка доступа Wi-Fi, это может быть роутер, ноутбук или, например, телефон.

Важно! Wi-Fi — это именно технология для передачи данных, а не сам интернет. Также важно понимать, что сам WiFi не предоставляет, как такого, выхода во всемирную паутину, а дает возможность подключения к виртуальной сети, созданной на устройстве, на котором уже есть доступ к Web и который его предоставляет (раздает).

Как работает Вай Фай

Создается WiFi точка доступа на устройстве, к которому проведен интернет (это может быть роутер, ноутбук, телефон или планшет) создается виртуальная беспроводная сеть Wi-Fi, чтобы к ней могли подключиться другие устройства, которые оснащены поддержкой данной технологии.

Это устройство преобразует существующее соединение с интернетом в специальные сигналы (волны) Wi-Fi и раздает их. Подключившись к нему со своего аппарата, вы получаете возможность выхода в глобальную паутину.

Это удобно, к примеру, если у вас дома есть роутер с поддержкой этой технологии, вы можете создать на нем такую сеть и, подключить к ней телевизор со Smart TV, чтобы смотреть непосредственно с него ролики с Ютуба или просто серфить по сайтам.

Для чего нужен Вай Фай

Это очень удобная технология передачи данных, ведь не всегда есть возможность протягивать провода в помещение. А с помощью установки такой точки доступа у вас всегда будет интернет в необходимом вам месте с любого оборудования, поддерживающего WiFi. Например, вы можете установить такую точку в кафе, спорт клубе или фитнес центре. Довольно удобно использовать ее для организации корпоративной сети.

На текущий момент эту технологию часто используют для передачи данных между аппаратами, например, между смартфонами одной марки или, что очень популярно, между игровой консолью и планшетом или телефоном.

Интересно! Вай Фай позволяет передавать данные на высокой скорости, попробуйте проверить ее, когда подключитесь к ней, подробнее, как это сделать в статье — как проверить скорость интернета.

Как пользоваться Вай Фай

Для этого вам необходим маршрутизатор (роутер), который будет раздавать сигнал и аппарат, который поддерживает такой тип соединения для подключения.

Создайте WiFi сеть на устройстве с доступом к всемирной паутине, настройте или запарольте ее по желанию. А на аппарате, с которого необходимо подключиться, включите соответствующий модуль.

В принципе все — подключайтесь и наслаждайтесь серфингом.

Плюсы и минусы Вай Фай

Как и у других видов подключений здесь тоже есть свои положительные и отрицательные стороны. Но, минусы настолько незначительны, что обращать на них внимания простому пользователю точно не стоит. Тем более, что практически все минусы относятся и к простому соединению по кабелю, так что писать много в этом разделе нет смысла.

Плюсы: Беспроводное подключение в любом месте, где есть точка доступа для большого количества пользователей. Высокая скорость передачи данных.

Минусы: Ограниченный радиус действия на который также влияют различные препятствия (стены и т.д.). Скорость соединения снижается при активном использовании точки доступа сразу несколькими пользователями.

В заключение

Беспроводные технологии все чаще проникают в нашу жизнь и становятся уже неотъемлемой ее частью, это касается и подключения к всемирной паутине. Заходите к нам чаще и узнаете еще много интересного в мире IT.

before—>

Wi-Fi сейчас самая популярная технология передачи данных в беспроводных компьютерных сетях. Название Wi-Fi это торговая марка, которая принадлежит wi-fi alliance. Техническое описание технологии содержится в стандарте IEEE 802.11. 

p, blockquote<dp>1,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>2,0,0,0,0—>

Раньше вай фай расшифровывался “Wireless Fidelity” беспроводная точность, но сейчас считается, что вай фай расшифровывается никак и просто похожа на игру слов Hi-Fi, то есть высокое качество. 

p, blockquote<dp>3,0,0,0,0—>

Для того чтобы производитель мог назвать свое оборудование Вай Фай он должен сдать его на проверку в компанию Wi-Fi Alliance. Это компания проверяет насколько оборудование соответствуют требованиям стандарта IEEE 802.11. И право использования торговой марки вай фай дается после того, как вайфай альянс убедится, что оборудование полностью соответствует IEEE 802.11.

p, blockquote<dp>4,0,0,0,0—>

Для сравнения для ethernet такая проверка не производится, производитель может создавать оборудование которое работает по стандарту 802.3 и его модификациям и называть его коммутатором Ethernet 

p, blockquote<dp>5,0,0,0,0—>

Место Wi-Fi в модели OSI

h2<dp>1,0,0,0,0—>

Wi-Fi также, как Ethernet находится на физическом и канальном уровне, причём на канальном используется два подуровня, подуровень управления доступа к среде MAC и подуровень управления логическим каналом LLC. 

p, blockquote<dp>6,0,0,0,0—>

Режим работы Wi-Fi 

h2<dp>2,0,0,0,0—>

Вай фай может работать в двух режимах, чаще всего используется инфраструктурный режим wifi в котором есть беспроводное оборудование, так называемые точки доступа, которые подключаются к проводной сети и затем к интернету. Сейчас вайфай чаще всего используется для подключения к интернету. Поэтому инфраструктурный режим самый популярный. 

p, blockquote<dp>7,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>8,0,1,0,0—>

Также возможен и другой вариант подключения, одноранговая сеть, где компьютеры взаимодействуют без каких-либо точек доступа, напрямую друг с другом. 

p, blockquote<dp>9,0,0,0,0—>

Wi-Fi и Ethernet 

h2<dp>3,0,0,0,0—>

Технология ВайФай очень похожа на технологию Ethernet, можно сказать, что это Ethernet адаптированный в беспроводной среде. Для адресации wifi также, как и в Ethernet используются MAC-адреса. 

p, blockquote<dp>10,0,0,0,0—>

Для передачи данных используется разделяемая среда, как и в классическом Ethernet. Только в классическом Ethernet сигнал передаётся по кабелю, а в wifi используется электромагнитное излучение (радиоэфир). 

p, blockquote<dp>11,0,0,0,0—>

Формат кадра на уровне LLC у вайфай и Ethernet одинаковый, IEEE 802.2. На практике это означает, если вы используете wireshark для перехвата пакетов которые идут по сети, то независимо от того, пришел ваш кадр из Ethernet или из вайфай, его формат будет одинаковый. Хотя в процессе передачи по беспроводной среде на уровне MAC, вайфай используется другой формат кадр. 

p, blockquote<dp>12,0,0,0,0—>

Стандарты физического уровня Wi-Fi

h2<dp>4,0,0,0,0—>

Есть несколько разных вариантов реализации вайфай, они описаны в 6 стандартах. Самый первый стандарт 802.11 был принят в 1997 году и имел скорость 1 или 2 Мб/с, Ethernet в то время мог передавать информацию со скоростью 10 Мб/с. Современный стандарт wifi 802.11ас был принят в 2014 году, максимальная скорость передачи, больше 6 Гб/с. 

p, blockquote<dp>13,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>14,0,0,0,0—>

Сейчас вайфай используют для передачи данных — электромагнитное излучение или радиоэфир, но в первом варианте вай фай использовалось инфракрасное излучение, сейчас этот метод используется в пультах для телевизора. 

p, blockquote<dp>15,0,0,0,0—>

Но уже со второго поколения стандарта 802.11b используется только электромагнитное излучение. Применяются две частоты 2.4 и 5 ГГц. Частоты в этом диапазоне можно использовать без лицензирования. Однако и другие устройства работают в том же самом диапазоне, например микроволновка и это создаёт помехи при передачи сигнала вайфай. 

p, blockquote<dp>16,0,0,0,0—>

Представление сигнала

h3<dp>1,0,0,0,0—>

В современных стандартах wi-fi для передачи данных используется метод мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFMD). Данные передаются параллельно на разных частотах. Хотя на картинке частоты накладываются друг на друга, но метод OFMD позволяет надежно распознавать сигналы. 

p, blockquote<dp>17,1,0,0,0—>p, blockquote<dp>18,0,0,0,0—>

Каналы в диапазоне 2.4 ГГц

h3<dp>2,0,0,0,0—>

Каналы в диапазоне 2.4 ГГц для передачи данных используется 14 каналов, на картинке перечислены их частоты. Каналы немного сдвинуты друг относительно друга, но все равно частично перекрываются. 

p, blockquote<dp>19,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>20,0,0,0,0—>

Таким образом количество вай фай сетей, которые находятся в одном и том же месте ограничены количеством каналов их не может быть больше, чем 14. Если в одной и той же области будет работать больше, чем 14 сетей, им не хватит каналов. Такая ситуация известна, “как вай фай джунгли” и она довольно часто встречается, например в жилых домах где установлен вайфай роутер для доступа в интернет в каждой квартире. 

p, blockquote<dp>21,0,0,0,0—>

Ширина канала wi-fi

h3<dp>3,0,0,0,0—>

Вай фай может использовать каналы разной ширины. Ширина канала это разность между максимальной и минимальной частотой, на которые можно передавать данные. Чем шире канал, тем более качественно мы можем передавать данные, следовательно, тем выше скорость передачи данных. 

p, blockquote<dp>22,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>23,0,0,0,0—>

В стандарте 802.11n появилась возможность использовать каналы шириной 40 МГц и засчет этого увеличивать скорость передачи. В последнем стандарте вайфай 802.11ас можно использовать ширину канала 80 МГц и 160 МГц. Однако поддержка каналов 160 МГц обеспечивается по возможности и желанию производителя. 

p, blockquote<dp>24,0,0,0,0—>

Пространственный поток

h3<dp>4,0,0,0,0—>

В стандарте 802.11n появилась возможность использовать несколько антенн для передачи и приема данных. Эта возможность также используется в современном стандарте. 

p, blockquote<dp>25,0,0,0,0—>

Если у нас есть несколько антенн, то мы можем использовать несколько пространственных потоков — это сигнал который передается от одной антенны до другой. 

p, blockquote<dp>26,0,0,1,0—>

Если мы параллельно передаем несколько пространственных потоков, то скорость передачи данных увеличивается. При этом используется специальный метод кодирования сигналов которые называются MIMO — множественная передача и множественный прием. 

p, blockquote<dp>27,0,0,0,0—>

Пример: у нас есть 3 антенны, на передающей станции и три на принимающей станции. Каждая антенна на передающей станции (Tx) отправляет свой пространственный поток, таким образом мы увеличиваем скорость передачи в 3 раза. На принимающей станции, все три антенны получают 3 пространственных потока, и с помощью метода кодирования mimo они умеют их разделять и повышать качество сигнала для каждого отдельного пространственного потока. 

p, blockquote<dp>28,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>29,0,0,0,0—>

Адаптация скорости

h2<dp>5,0,0,0,0—>

В Ethernet скорость оборудования фиксирована, она будет одинакова для всех устройств в сети. Вайфай же позволяет менять скорость в зависимости от качества сигнала. Если качество сигнала высокое то скорость увеличивается, а если низкое то скорость уменьшается. Для того чтобы увеличивать или уменьшать скорость, вайфай меняет несколько параметров: 

p, blockquote<dp>30,0,0,0,0—>

  • Можно использовать разную ширину канала от 20 МГц до 160 МГц. 
  • Поддерживает различные модуляции, которые позволяют передавать данные с разной скоростью и надежностью 
  • Есть возможность менять интервал данных между символами которые передаются по вайфай. 

Таблица которая показывает разные варианты скорости для одного пространственного потока вайфай. Самая низкая скорость 6.5 Мб/с получается при использовании двоичной фазовой модуляции BPSK канала 20 МГц и интервала между символами 800 нс. Самая большая скорость 866 Мб/с получается, если использовать квадратурную амплитудную модуляцию  у которой 256 состояний, канал шириной 160 МГц и интервал между символами 400 нс. 

p, blockquote<dp>31,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>32,0,0,0,0—>

Данные представлены для одного пространственного потока, если ваша точка доступа и ваша станция имеют несколько антенн, то можно использовать несколько пространственных потоков и за счет этого еще больше увеличить скорость передачи. 

p, blockquote<dp>33,0,0,0,0—>p, blockquote<dp>34,0,0,0,0—>

Заключение

h2<dp>6,0,0,0,0—> p, blockquote<dp>35,0,0,0,1—>

WI-FI сейчас наиболее популярная технологию в компьютерных сетях. Рассмотрели как устроен физический уровень вайфай. Существует 6 стандартов IEEE 802.11. Если понравилась статья делись ею с друзьями, одногрпниками. Читай продолжение статьи «WI-FI доступ к разделяемой среде«. 

after—></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp>

Понятие «Wi-Fi» уже прочно укрепилось в современной жизни. Ho мало кто точно знает, что это за зверь такой. Одни вай-фай называют сам Интернет, другие считают, что Wi-Fi — это прибор для Интернета, а для кого-то это просто передача данных. Стоит окончательно расставить все точки над «i» и разобрать, что такое Wi-Fi, зачем он нужен и каким образом работает.

Что такое Wi-Fi

Wi-Fi — это технология беспроводной локальной сети с устройствами на основе стандартов связи IEEE 802.11. Если еще проще (для чайников), то это передача данных без использования проводов наподобие Bluetooth, ИК-порта или сотовой связи. По сути Wi-Fi — это не сам Интернет (как многие путают), а беспроводная сеть, которая помогает раздавать интернет-сигнал на несколько устройств: ПК, смартфон, ноутбук, телевизор и т. д.

Вай-фай подсоединяет к сети сразу несколько устройств

Основные функции Wi-Fi

Разобравшись, что такое вай-фай, стоит понимать, для чего он необходим:

  • как уже упоминалось выше, вай-фай — это помощник для подключения Интернета на устройство связи и посещения сайтов и сервисов без использования проводов;
  • с помощью вай-фай можно подключить несколько устройств и обмениваться друг с другом данными на высокой скорости.

Плюсы и минусы беспроводного подключения вай-фай

Что такое Андроид — информация для чайников

У вай-фай, как и любых других типов подключения, есть свои преимущества и недостатки.

Плюсы:

  • отсутствие проводов. Этот момент удобен тогда, когда пропустить кабель внутри помещения не представляется реальным;
  • возможность подсоединения одновременно нескольких устройств, в том числе и мобильных;
  • большая зона покрытия сигнала;
  • высокая скорость интернет-трафика;
  • низкий уровень излучения;
  • простота в настройке.

Минусы:

  • возможна потеря сигнала из-за неграмотного расположения роутера;
  • при работе в диапазоне 2,4 ГГц возможно создание помех из-за работы других устройств, работающих на той же частоте;
  • снижение скорости соединения при активном использовании сразу многих устройств;
  • слабый уровень защиты сети, что приводит к взлому.

Как работает беспроводная сеть Wi-Fi

Принцип работы беспроводной сети вай-фай состоит в передаче зашифрованных сигналов с помощью сверхвысокочастотных радиоволн на расстояние до нескольких десятков метров. Для этого необходимо создание точки доступа на устройстве, которая будет обеспечивать стабильный доступ сети. Такой точкой доступа может быть роутер, модем или мобильный телефон.

Touch ID — что это такое на айфоне и как работает

Для технического осуществления процесса подключения необходимо выбрать интернет-провайдера. Специалисты подведут кабель к помещению и подключат его к роутеру. Через провод он получает трафик и распространяет его в виде сверхчастотных сигналов. После этого уже можно подключать устройства и пользоваться услугой интернет-соединения.

Обратите внимание! Также подключение может осуществляться и через модемы сотовых операторов. Для этого необходимо приобрести сим-карту с интернет-трафиком. Она вставляется в модем, после чего настраиваются подключение и раздача вай-фай.

Принцип работы вай-фай

Беспроводной роутер — сердце сети Wi-Fi

Отдельного внимания заслуживает роутер — основе Wi-Fi сети.

Что такое голосовое управление Андроид и как оно работает

Роутер (другое название — маршрутизатор) — это сетевое устройство, выполняющее подключение к Интернету и передающее данные от сети к устройствам. Таким образом, Wi-Fi — это посредник между Глобальной сетью и техническими устройствами.

К сведению! Более современные маршрутизаторы имеют функцию защиты локальной сети от взломов, раздают IP-адреса, регулируют доступ пользователя к интернет-ресурсам и др.

Роутер представляет собой небольшой по размеру прибор, состоящий из блока, антенны и шнура.

На корпусе маршрутизатора расположены:

  • кнопка питания;
  • значок Wi-Fi;
  • кнопка функции WPS;
  • USB-порт;
  • WPS/Reset;
  • Ethernet (или LAN-порт). Нужен для прямого подключения по кабелю ПК, МФУ и т. п.;
  • Internet (или WAN-порт) — интернет-вход для кабеля провайдера;
  • кнопки On/Off (включить/выключить);
  • разъём питания.

Роутер имеет одну или несколько антенн, а также может быть без них. Антенны способствуют увеличению охвата зоны действия вай-фай. Для более качественного сигнала лучше их держать под углом 45°.

Шнур имеет блок питания, требуется подключение его в розетку.

Обратите внимание! Компактный домашний роутер не рекомендуется нагружать устройствами, поскольку это может отразиться на его производительности.

Виды роутеров:

  • ADSL Wi-Fi. Подключение к Интернету происходит по телефонной линии. Используется для настройки провайдеров, работающих по технологии ADSL. Вид оборудования считается устаревшим, но используемый и в настоящее время;
  • Ethernet Wi-Fi. Применяется для интернет-подключения с помощью витой пары. Подключение происходит по технологии Ethernet. Самое популярное устройство;
  • Wi-Fi роутеры 3G и 4G соединения с помощью встроенного модема. В него вставляется сим-карта мобильного оператора, и происходит раздача сигнала беспроводной связи;
  • гибридные Wi-Fi роутеры (универсальные). Это использование сразу нескольких технологий для подключения к сети Интернет, например, ADSL + Ethernet, Ethernet + 3G (4G) и т. д.

Роутер — сердце вай-фай сети

Как выбрать роутер

Чтобы подобрать правильно роутер, нужно прежде всего определиться в следующих моментах:

  • какие технические характеристики необходимы (количество портов, разъёмов и т. д.);
  • тип WAN-порта влияет на выбор маршрутизаторов того или иного вида;
  • площадь покрытия сигнала;
  • для выполнения каких задач он необходим (просмотр интернет-страниц, загрузка данных, для игр и т. д.);
  • для какого типа устройства предназначен.

Важно! При наличии дома стационарного ПК для подключения к нему беспроводного Интернета необходимы специальные адаптеры Wi-Fi.

Скорость передачи данных зависит от стоимости роутера: чем ниже цена, тем скорость меньше. Кроме того, для более стабильного сигнала лучше выбрать современное устройство с высокочастотным сигналом 5 ГГц или с поддержкой двух диапазонов — 2,4 и 5 ГГц.

Обращать внимание надо и на помещение, для которого устройство приобретается. Здесь необходимо учитывать не только площадь охвата, но и толщину стен в здании и других возможных препятствий сигнала. Соответственно, при большой площади и количестве преград повышаются число антенн на устройстве и мощность их сигнала.

Также особое внимание стоит уделить стандартам вай-фай.

Стандарты сетей

IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) в настоящее время разработал следующие стандарты сети Wi-Fi:

Стандарт IEEE Частотный диапазон в ГГц Максимальная скорость в Мб/с Радиус действия в м (при отсутствии преград)
802.11 b 2,4 11 до 50
802.11 a 5 54 до 30
802.11 g 2,4 108 до 50
802.11 n 2,4 300 до 100
5 450
802.11 ac 5 670 до 400

К сведению! Новые стандарты могут совмещаться со старыми устройствами. Однако они не поддерживают новые спецификации.

Эти стандарты являются основными. Но, кроме них, существуют дополнительные стандарты, предназначенные для разных целей:

  • 802.11d совмещает устройства беспроводной связи разных торговых марок;
  • 802.11e управляет качеством отправленных файлов;
  • 802.11f контролирует множество точек доступа и согласовывает их для работы в различных сетях;
  • 802.11h сохраняет качество сигнала при влиянии посторонних волн;
  • 802.11i усовершенствует защитные функции от взлома;
  • 802.11k контролирует нагрузку сетей;
  • 802.11m — исправленная версия стандарта 802.11;
  • 802.11p определяет характер Wi-Fi устройств в радиусе километра, передвигающихся со скоростью до 200 км/ч;
  • 802.11r подключает мобильные устройства в роуминге в автоматическом режиме;
  • 802.11s создаёт полноценное соединение, при котором любое устройство может стать точкой доступа;
  • 802.11t— сеть, которая тестирует весь стандарт 802.11 целиком;
  • 802.11u согласовывает взаимодействие беспроводных и внешних сетей;
  • 802.11v— совершенствование стандарта 802.11;
  • 802.11y— незаконченная технология, работающая на частотах 3,65–3,70 ГГц;
  • 802.11w усиливает защиту персональных данных.

Стандарт нового поколения

В 2019 г. был создан новый стандарт Wi-Fi шестого поколения — 802.11ах. Он работает на частотах 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гб/с. Характеризуется высокой скоростью, защитными функциями, способами обработки сигнала.

Wi-Fi особо удобен будет в общественных местах и многоквартирных домах, где используется большое число гаджетов. Улучшение функций сети происходит за счёт технологии деления беспроводного канала на множество подканалов, которые передают информацию конкретному устройству. То есть даже при наличии двух роутеров, расположенных недалеко друг от друга, сигнал остаётся чистым, приборы не мешают работать друг другу.

Компания по разработке беспроводной связи Qualcomm Inc. анонсировала работу по созданию 7 поколения соединения вай-фай — 802.11be, для которого будут характерны:

  • высокая скорость передачи информации (до 30 Гб/с);
  • появление нового диапазона 6 ГГц;
  • расширение количества одновременно подключаемых устройств по технологии CMU-MIMO;
  • улучшение информативности радиосигнала.

К сведению! Запуск вай-фай нового поколения ориентирован на 2024 г.

Как пользоваться Wi-Fi роутером

Не все знают, как пользоваться Wi-Fi, его подключение и обеспечение защиты описаны ниже.

Шаги подключения:

</ul></ul></ul>

  1. Включение роутера.
  2. Установка кабеля.
  3. Соединение с сигналом беспроводным способом или с подключением кабеля.
  4. Авторизация.
  5. Подключение к интернет-провайдеру.
  6. Настройка вай-фай сети, создание имени и пароля.

Для чего нужна настройка роутера

Некоторые пользователи не уделяют должного внимания настройкам маршрутизатора, не заботясь о защите сети. Однако подобное пренебрежение может привести к похищению личных данных.

Обратите внимание! От постороннего подключения к сети никто не застрахован, что может ухудшить работу Интернета. Поэтому рекомендуется внимательно относиться к настройкам безопасности.

Создание пароля для роутера и сети

Необходимо сразу при подключении заменить стандартный пароль роутера на новый. Это поможет защитить сеть от постороннего подключения к нему. Запароленная сеть позволяет не допустить воровства интернет-трафика. Пароль должен быть сложным, не состоять только лишь из цифр или букв. Лучше комбинировать буквы (строчные и прописные), цифры и символы.

Отключение WPS

Данная функция способствует подключиться к сети без ввода пароля, неустойчива к взлому.

Имя сети

SSID — имя беспроводной сети. При подключении роутера в сеть у него уже есть стандартное имя. В целях безопасности его нужно сразу же изменить на новое в настройках. После этого другие устройства его не будут видеть.

Фильтрация МАС-адресов

МАС — уникальный адрес каждого устройства. В настройках можно отметить только те приборы, которые могут иметь доступ к сети. Посторонние подключиться не смогут.

Отключение удалённого доступа к роутеру

При неиспользовании удалённого доступа его лучше отключить во избежание проникновения и изменения настроек.

Обратите внимание! Изменения в настройках роутера не являются обязательными, но они обеспечивают защитой и сам прибор и сети.

Роутер также нуждается в защите от постороннего подключения

Исторические факты о Wi-Fi

Наверняка многие не знали, что:

  • Wi-Fi был создан в 1998 г. в австралийской лаборатории радиоастрономии инженером Д. О’Салливаном. Однако беспроводная связь появилась раньше, ещё в 1971 г. в Гавайском университете система была разработана, а в 1991 г. были выпущены первые устройства на частоте 2,4 Ггц;
  • первый стандарт IEEE 802.11 был зарегистрирован осенью 1998 г.;
  • аббревиатура Wi-Fi расшифровывается как Wireless Fidelity («беспроводная точность воспроизведения»). На самом деле, изначальное название не имело никакого обозначения, а расшифровка приклеилась благодаря рекламному слогану.

Фирменное изображение беспроводной связи

Беспроводная сеть Wi-Fi прочно вошла в жизнь людей и не является чем-то необычном для рядового пользователя. Популярность данного соединения неоспорима, и с каждым годом использование беспроводной технологии только увеличивается.

WiFi-city.jpgна картинке: графическое отображение WiFi волн в городе.

1. Что такое WiFi?

1.1. Связь частоты и длины волны.

2. Свойства WiFi сигнала.

2.1. Поглощение.

2.2. Огибание препятствий.

2.3. Естественное затухание.

2.4. Отражения сигнала.

2.5. Плотность данных.

2.6. Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

3. Диапазоны и частоты WiFi

3.1. Диапазон 2,4 ГГц.

3.2. Диапазон 5 ГГц.

WiFi — беспроводной способ связи, основанный на всем нам знакомом электромагнитном излучении. Сигнал WiFi относят к радиоволнам, соответственно, он имеет такие же свойства, характеристики и поведение. Радиоволны, в свою очередь, подчиняются практически тем же физическим законам, что и свет: распространяются в пространстве с такой же скоростью (почти 300 000 километров в секунду), подвержены дифракции, поглощению, затуханию, рассеиванию и т. д.

Основные характеристики радиоволны, а значит и сигнала WiFi — это ее длина и частота (частотный диапазон). Последний параметр означает частоту переменного тока, необходимую для получения волны нужной длины и используется для классификации радиоволн. Другое определение частоты — это количество волн, проходящих через определенную точку пространства в секунду.

dlina-chastota.jpg

Существует распределение радиоволн по диапазонам, в зависимости от частоты, утвержденная Международным союзом электросвязи (МСЭ, английская аббревиатура — ITU).

Буквенные

обозначения

диапазона

Название волн.

Название частот.

Диапазон частот

Диапазон

длины волны

ОНЧ (VLF) Мириаметровые. Очень низкие 3—30 кГц 100–10 км
НЧ (LF) Километровые. Низкие.  30—300 кГц 10–1 км
СЧ (MF) Гектометровые. Средние. 300—3000 кГц 1–0.1 км
ВЧ (HF) Декаметровые. Высокие. 3—30 МГц 100–10 м
ОВЧ (VHF) Метровые. Очень высокие. 30—300 МГц 10–1 м
УВЧ (UHF) Дециметровые. Ультравысокие. 300—3000 МГц 1–0.1 м
СВЧ (SHF) Сантиметровые. Сверхвысокие. 3—30 ГГц 10–1 см
КВЧ (EHF) Миллиметровые. Крайне высокие. 30—300 ГГц 10–1 мм
THF Дециметровые. Гипервысокие. 300—3000 ГГц 1–0.1 мм

Сфера применения радиоволн зависит от частотного диапазона. Это может быть  телевидение, радиосвязь, мобильная связь, радиорелейная связь и т. д. Вообще, радиочастотный эфир занят довольно плотно: использование всех диапазонов буквально расписано:

Spectr-radiovoln-670.png

В том числе это и беспроводная связь WiFi. Для нее используются дециметровые и сантиметровые волны ультравысокой и сверхвысокой частоты (УВЧ и СВЧ) в частотных диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц и  и других редкоиспользуемых: 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц.

Главное преимущество WiFi-связи отражено во втором ее названии — беспроводная связь. Именно отсутствие проводов вкупе со все возрастающей скоростью передачи данных является ключевым моментом при выборе этого способа соединения.

Если речь идет о домашних пользователях — беспроводная связь удобна, она позволяет не привязываться к определенному месту в квартире для входа в интернет.

Если мы говорим о корпоративной связи, о провайдерских услугах, то иногда прокладка кабеля для передачи данных — это дорого, нецелесообразно или вообще невозможно. Например, нужно раздать интернет в частном секторе, прокинуть магистральный канал через ущелье, в удаленный населенный пункт и т. д. В этом случае на выручку приходит WiFi. Проблемная территория преодолевается с помощью беспроводного канала.

Характеристики длины волны сравнительно редко используются в параметрах оборудования WiFi. Однако иногда, для понимания физических свойств и поведения сигнала беспроводной связи в различных условиях неплохо разбираться в связи частоты и длины радиоволн.

Общее правило: Чем выше частота, тем короче длина волны. И наоборот.

Формула для расчета длины волны:

Длина волны WiFi сигнала (в метрах)= Скорость света (в м/сек) / Частота сигнала (в герцах).

Скорость света в м/сек = 300 000 000.

После упрощения формулы получаем: Длина волны в метрах = 300/ Частота в МГц.

 Поглощение.

Главное условие для создания беспроводного линка  на расстояние большее, чем сотня метров — прямая видимость между точками установки оборудования. Проще говоря, если мы стоим рядом с одной точкой доступа WiFi, то наш взгляд, направленный в сторону второй точки, не должен упираться в стену, лес, многоэтажный дом, холм и т. д. (Это еще не все, нужно также учитывать помехи в Зоне Френеля, но об этом в другой статье.)

Такие объекты просто-напросто отражают и поглощают сигнал WiFi, если не весь, то львиную его часть.

То же самое происходит и в помещении, где сигнал от WiFi роутера или точки доступа проходит через стены в другие комнаты/на другие этажи. Каждая стена или перекрытие «отбирает» у сигнала некоторое количество эффективности.

На небольшом расстоянии, например, от комнатного роутера до ноута, у радиосигнала еще есть шансы, преодолев стену, все-таки добраться до цели. А вот на длинной дистанции в несколько километров любое такое ослабление существенно сказывается на качестве и дальности WiFi связи.

Процент ухудшения сигнала вай-фай при прохождении через препятствия зависит от нескольких факторов:

  • Длины волны. В теории, чем больше длина волны (и ниже частота вай-фай), тем больше проникающая способность сигнала. Соответственно, WiFi в диапазоне 2,4 ГГц имеет большую проникающую способность, чем в диапазоне 5 ГГц. В реальных условиях выполнение этого правила очень тесно зависит от того, через препятствие какой структуры и состава проходит сигнал.
  • Материала препятствия, точнее, его диэлектрических свойств.

Преграда

Дополнительные потери при прохождении (dB)

Процент эффективного расстояния*, %

Открытое пространство

100

Нетонированное окно (отсутствует металлизированное покрытие)

3

70

Окно с металлизированным покрытием (тонировкой)

5-8

50

Деревянная стена

10

30

Стена 15,2 см (межкомнатная)

15-20

15

Стена 30,5 см (несущая)

20-25

10

Бетонный пол или потолок

15-25

10-15

Цельное железобетонное перекрытие

20-25

10

* Процент эффективного расстояния — эта величина означает, какой процент от первоначально рассчитанной дальности (на открытой местности) сможет пройти сигнал после преодоления препятствия.

Например, если на открытой местности дальность сигнала Wi-Fi  — до 200 метров, то после прохождения через нетонированное окно она уменьшится до 140 метров (200 * 70% = 140). Если следующим препятствием для этого же сигнала станет бетонная стена, то после нее дальность составит уже максимум 21 метр (140*15%).

Отметим, что вода и металл — самые эффективные поглотители WiFi, т. к. являются электрическими проводниками и «забирают» на себя большое количество энергии сигнала. Например, если дома на пути вай-фай от роутера до вашего ноута стоит аквариум, то практически наверняка соединения не будет.

Именно поэтому во время дождя и других «влажных» атмосферных осадков наблюдается небольшое снижение качества беспроводного соединения, поскольку капли воды в атмосфере поглощают сигнал.  

Частично этот фактор влияет и на затухание WiFi передачи в листве деревьев, т. к. они содержат большой процент воды.

  • Угла падения луча на препятствие. Помимо материала преграды, через которую проходит сигнал вай-фай, важен также угол падения луча. Так, если сигнал проходит через препятствие под прямым углом, это обеспечит меньшие потери, чем если бы он падал на него под углом 45 градусов. Еще хуже, если сигнал проходит через преграду под очень острым углом. В этом случае, грубо говоря, можно смело умножать толщину стены на 10 и рассчитывать потери WiFi передачи согласно этой величине.

Огибание препятствий.

По-научному это поведение луча WiFi называется дифракцией, хотя на самом деле понятие дифракции гораздо сложнее, чем простое «огибание препятствий».

 В общем можно вывести правило — чем короче длина волны (выше частота), тем хуже она огибает препятствия.

Основывается это правило на известном физическом свойстве волны: если размер препятствия меньше, чем длина волны, то она его огибает. В целом отсюда логично проистекает, что чем короче длина волны, тем меньшее остается вариантов препятствий, которые она может в принципе обойти, и поэтому принимается, что ее огибающая способность хуже.

Огибание на практике означает меньшее рассеивание волны как луча энергии вокруг препятствия, меньшее количество потерь сигнала.

ogib-prepyat.jpg

Возьмем популярные частоты 2,4 ГГц (длина волны 12,5 см) и 5 ГГц (длина волны 6 см). Мы видим подтверждение правила на примере прохождения лесного массива. Стандартные размеры листьев, стволов, веток деревьев, в среднем будут меньше, чем 12,5 см, но больше, чем 6 см. Поэтому сигнал WiFi 5 ГГц диапазона при прохождении через густую листву “потеряется” практически полностью, в то время как 2,4 ГГц справится лучше.

Поэтому WiFi оборудование, работающее в диапазоне 900 МГц, используется в условиях отсутствия прямой видимости сигнала — его длина волны составляет 33,3 см, что позволяет огибать большее количество преград. Однако надо учитывать размеры предполагаемых препятствий и понимать, что сигнал 900 МГц не сможет “обойти” бетонную стену, расположенную перепендикулярно направлению сигнала. Здесь уже сыграют роль проникающие способности волны, которые, как мы уже говорили у сигналов с низкой частотой довольно неплохие.

Также именно поэтому для нормальной работы беспроводного оборудования, использующего частоту 24ГГц (длина волны 1,25 см) необходима абсолютно чистая видимость, потому что все препятствия больше сантиметра будут отражать и поглощать сигнал.

Как мы уже упоминали, в отношении прохождении сигнала через лесной массив играет роль также содержание воды в листьях, а также длина волны.

Естественное затухание.

Как далеко мог бы передаваться сигнал WiFi, если создать ему идеальные условия прямой видимости? В любом случае не бесконечно, потому что чем больше дальность беспроводного “пролета”, тем больше сигнал затухает сам по себе. Происходит это по 2 причинам:

  • Земная поверхность поглощает часть энергии сигнала. Чем выше частота WiFi, тем интенсивнее идет поглощение.

  • Сигнал WiFi даже из самой узконаправленной антенны распространяется не прямой линией, а лучом. Соответственно, чем дальше расстояние, тем шире становится луч, тем меньшая мощность сигнала приходится на единицу площади, и тем меньше энергии сигнала попадает в принимающую антенну.

Отражения сигнала.

Сигнал WiFi, как любая радиоволна, как свет, отражается от поверхностей и ведет себя при этом аналогично. Но тут есть нюансы — какие-то поверхности будут поглощать сигнал (полностью или частично), а какие-то — отражать (полностью или частично). Это зависит от материала поверхности, его структуры, наличия неровностей на поверхности и частоты WiFi.

Неконтролируемые отражения сигнала ухудшают его качество. Частично — из-за потери общей энергии сигнала (до принимающей антенны, упрощенно говоря, “долетает не всё” или долетает после переотражений, с задержками). Частично — из-за интерференции с негативным влиянием, когда волны накладываются в противофазе и ослабляют друг друга.

Интерференция может иметь и положительное влияние, если волны WiFi накладываются друг на друга в одинаковых фазах. Это часто используется для усиления мощности сигнала.

Плотность данных.

Частота WiFi влияет также на еще один важный параметр — объем передаваемых данных. Здесь существует прямая связь — чем выше частота, тем больше данных в единицу времени можно передать. Возможно, именно поэтому первая высокопроизводительная РРЛ от Ubiquiti  — AirFiber 24, а также ее более мощная модификация — Airfiber 24HD были выпущены на частоте 24 ГГц.

Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

Физические свойства и поведение радиоволны в окружающем мире довольно сложны. Нельзя взять какой-то один параметр и по нему рассчитать дальность беспроводного сигнала. В каждом конкретном случае на дальность будут оказывать влияние различные факторы окружающей среды:

  • Поглощение сигнала препятствиями, земной корой, поверхностью водоемов.
  • Дифракция и рассеивание сигнала из-за преград на пути.
  • Отражения сигнала от препятствий, земли, воды и возникающие в результате этого интерференции волны.
  • На больших расстояниях — радиогоризонт, т. е. искривление земной коры.
  • Зона Френеля и, соответственно — высота расположения оборудования над поверхностью земли.

Именно поэтому реальная дальность оборудования, как, впрочем, и пропускная способность, может очень сильно отличаться в различных условиях.

Как мы уже сказали, для WiFi связи выделено несколько разных частотных диапазонов:  900 МГц, 2,4 ГГц, 3,65 ГГц, 5 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц. 

В Украине на данный момент чаще всего применяются точки доступа WiFi и антенны WiFi 2,4 ГГц и 5ГГц.

Основные отличия 2,4 ГГц и  5ГГц:

2,4 ГГц. Длина волны 12,5 см. Относится к дециметровым волнам ультравысокой частоты (УВЧ).

  • В реальных условиях — меньшая дальность сигнала из-за более широкой зоны Френеля, что чаще всего не компенсируется тем, что сигнал на этой частоте меньше подвержен естественному затуханию.
  • Лучшее преодоление небольших преград, например, густых лесных массивов, благодаря хорошей проникающей способности и огибанию препятствий.
  • Меньше относительно неперекрывающихся каналов (всего 3), а значит, “ пробки на дорогах” — теснота в эфире, и как результат — плохая связь.
  • Дополнительная зашумленность эфира другими устройствами, работающими на этой же частоте, в том числе мобильных телефонов, микроволновок и т. п.

5 ГГц.  Длина волны 6 см. Относится к сантиметровым волнам сверхвысокой частоты (СВЧ).

  • Большее количество относительно неперекрывающихся каналов (19).
  • Большая емкость данных.
  • Большая дальность сигнала, в связи с тем, что Зона Френеля меньше.
  • Такие препятствия, как листва деревьев, стены волны диапазона 5ГГц преодолевают гораздо хуже, чем 2,4.

Диапазоны 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц для нас скорее экзотика, однако могут использоваться:

  1. Для работы в условиях, когда стандартные диапазоны плотно заняты.

  2. Если требуется создать беспроводное соединение между двумя точками при отсутствии прямой видимости (лес и другие препятствия). Это касается такой частоты, как 900 МГц (в нашей стране ее нужно использовать с осторожностью, так как на ней работают сотовые операторы).

  3. Если для использования частоты не требуется получать лицензию в контролирующих органах. Такое преимущество часто встречается в презентациях зарубежных производителей, однако для Украины это не совсем актуально, так как условия лицензирования в нашей стране другие.

В IEEE ведутся разработки по принятию новых стандартов и, соответственно, использованию других частот для WiFi. Не исключено, к примеру, что в ближайшее время диапазон 60 ГГц также станет использоваться для беспроводной передачи. Точно также, как и возможна вероятность “отжатия” в будущем некоторых частот, сейчас принадлежащих WiFi, в пользу, например, сотовых операторов.

Используемые источники:

  • https://anisim.org/articles/chto-takoe-wi-fi-vay-fay-i-kak-im-polzovatsya/
  • https://zvondozvon.ru/tehnologii/internet/chto-takoe-wi-fi
  • https://mirinfo.ru/wi-fi/chto-takoe-i-kak-on-rabotaet-dlya-chajnikov.html
  • https://lantorg.com/article/chto-takoe-wifi-podrobno-o-svojstvah-wifi-signala

</ul>

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
7th-studio.ru
Добавить комментарий