Стандарты беспроводной передачи данных

Стандарты беспроводной передачи данных

Технология беспроводной передачи данных Wi-Fi совершенствуется более двадцати лет. За это время появилось большое количество стандартов, так или иначе применяемых в мобильных телефонах, смартфонах, планшетах и носимой электронике. Эта статья поможет вам разобраться в том, чем же разные стандарты отличаются друг от друга, какой из них является самым быстрым.

Протокол Wireless Fidelity был разработан, страшно подумать, в 1996 году. Первое время он обеспечивал пользователя минимальной скоростью передачи данных. Но спустя примерно каждые три года внедрялись новые стандарты Wi-Fi. Они увеличивали скорость приема и передачи данных, а также слегка увеличивали ширину покрытия. Каждая новая версия протокола обозначается одной или двумя латинскими буквами, следующими после цифр 802.11. Некоторые стандарты Wi-Fi являются узкоспециализированными — они никогда в смартфонах не использовались. Мы же поговорим только о тех версиях протокола передачи данных, о которых необходимо знать рядовому пользователю.

Самый первый стандарт не имел никакого буквенного обозначения. Он появился на свет в 1996 году и использовался в течение примерно трех лет. Данные по воздуху при применении этого протокола скачивались со скоростью 1 Мбит/с. По современным меркам это чрезвычайно мало. Но давайте вспомним, что о выходе в «большой» интернет с портативных устройств тогда и речи не было. В те годы ещё даже WAP толком не был развит, интернет-странички в котором редко весили более 20 Кб.

В целом, преимущества новой технологии тогда никто не оценил. Стандарт использовался в строго специфических целях — для отладки оборудования, удаленной настройки компьютера и прочих премудростей. Рядовые пользователи в те времена о сотовом телефоне могли только мечтать, а слова «беспроводная передача данных» стали понятны им только спустя несколько лет.

Однако низкая популярность не помешала протоколу развиваться. Постепенно начали появляться девайсы, повышающие мощность модуля передачи данных. Скорость при той же версии Wi-Fi возросла вдвое — до 2 Мбит/с. Но было понятно, что это предел. Поэтому Wi-Fi Alliance (объединение из нескольких крупных компаний, созданное в 1999 году) пришлось разрабатывать новый стандарт, который обеспечивал бы более высокую пропускную способность.

Wi-Fi 802.11a

Первым творением Wi-Fi Alliance стал протокол 802.11a, который тоже не стал сколь-либо популярным. Его отличие заключалось в том, что техника могла использовать частоту 5 ГГц. В результате скорость передачи данных выросла до 54 Мбит/с. Проблема же заключалась в том, что с использовавшейся ранее частотой 2,4 ГГц этот стандарт был несовместим. В результате производителям приходилось устанавливать двойной приемопередатчик, чтобы обеспечить работу в сетях на обеих частотах. Нужно ли говорить, что это совершенно не компактное решение?

В смартфонах и мобильных телефонах данная версия протокола практически не применялась. Объясняется это тем, что спустя примерно год вышло гораздо более удобное и популярное решение.

Wi-Fi 802.11b

При проектировании этого протокола создатели вернулись к частоте 2,4 ГГц, обладающей неоспоримым достоинством — широкой зоной покрытия. Инженерам удалось добиться того, что гаджеты научились передавать данные на скорости от 5,5 до 11 Мбит/с. Поддержку данного стандарта тут же начали получать все маршрутизаторы. Постепенно начал появляться такой Wi-Fi и в популярных портативных устройствах. Например, его поддержкой мог похвастать смартфон Nokia E65. Что немаловажно, Wi-Fi Alliance обеспечил совместимость с самой первой версией стандарта, благодаря чему переходный период прошел совершенно незаметно.

Вплоть до конца первого десятилетия 2000-х годов многочисленной техникой использовался именно протокол 802.11b. Предоставляемых им скоростей хватало и смартфонам, и портативным игровым консолям, и ноутбукам. Поддерживают этот протокол и практически все современные смартфоны. Это значит, что если у вас в комнате расположен очень старый роутер, который не может передавать сигнал по более современным версиям протокола, смартфон сеть всё же распознает. Хотя быстротой передачи данных вы точно будете недовольны, так как сейчас мы используем совсем другие стандарты скорости.

Wi-Fi 802.11g

Как вам уже стало понятно, эта версия протокола обратно совместима с предыдущими. Объясняется это тем, что рабочая частота не изменилась. При этом инженерам удалось повысить скорость приема и отправки данных до 54 Мбит/с. Релиз стандарта произошел в 2003 году. Некоторое время такая скорость казалась даже избыточной, поэтому многие производители мобильников и смартфонов медлили с его внедрением. Зачем нужна столь быстрая передача данных, если объем встроенной памяти у портативных устройств частенько ограничивался 50-100 Мб, а полноценные интернет-страницы на маленьком экране попросту не отображались? И всё же постепенно протокол завоевал популярность, в основном за счет ноутбуков.

Wi-Fi 802.11n

Самое масштабное обновление стандарта случилось в 2009 году. На свет появился протокол Wi-Fi 802.11n. В тот момент смартфоны уже научились качественно отображать тяжелый веб-контент, поэтому новый стандарт пришелся очень кстати. Его отличия от предшественников заключались в увеличившейся скорости и теоретической поддержке частоты 5 ГГц (при этом 2,4 ГГц тоже никуда не делись). Впервые в протокол была внедрена поддержка технологии MIMO. Она заключается в поддержке приема и передачи данных одновременно по нескольким каналам (в данном случае — по двум). Это позволяло в теории добиться скорости на уровне 600 Мбит/с. На практике же она редко превышала 150 Мбит/с. Сказывалось наличие помех на пути сигнала от маршрутизатора к принимающему устройству, да и многие роутеры для экономии лишались поддержки MIMO. Равно как бюджетные устройства всё же не получали возможность работы в частоте 5 ГГц. Их создатели объясняли тем, что частота 2,4 ГГц в тот момент ещё не была сильно нагружена, в связи с чем покупатели роутера толком ничего не теряли.

Читайте также:  Табор знакомства найти на сайте

Стандарт Wi-Fi 802.11n до сих пор активно эксплуатируется. Хотя многие пользователи уже отметили ряд его недостатков. Во-первых, из-за частоты 2,4 ГГц им не поддерживается объединение более двух каналов, из-за чего теоретический предел скорости никогда не достигается. Во-вторых, в гостиницах, торговых центрах и прочих людных местах каналы начинают наслаиваться друг на друга, что вызывает помехи — интернет-страницы и контент грузятся очень медленно. Все эти проблемы решил релиз следующего стандарта.

Wi-Fi 802.11ac

На момент написания статьи самый новый и самый быстрый протокол. Если предыдущие виды Wi-Fi работали в основном в частоте 2,4 ГГц, имеющей ряд ограничений, то здесь используются строго 5 ГГц. Это практически вдвое снизило ширину покрытия. Впрочем, производители маршрутизаторов решают данную проблему установкой направленных антенн. Каждая из них отправляет сигнал в свою сторону. Однако некоторым людям это всё же покажется неудобным по следующим причинам:

    Роутеры получаются громоздкими, так как в их составе присутствуют четыре или даже большее число антенн; Желательно устанавливать маршрутизатор где-то посредине между всеми обслуживаемыми помещениями; Роутеры с поддержкой Wi-Fi 802.11ac потребляют больше электричества, нежели старые и бюджетные модели.

Главное достоинство нового стандарта заключается в десятикратном росте скорости и расширенной поддержке технологии MIMO. Отныне объединяться могут до восьми каналов! В результате теоретический поток данных составляет 6,93 Гбит/с. На практике скорости гораздо ниже, но даже их вполне хватает для того, чтобы посмотреть на устройстве какой-нибудь 4K-фильм онлайн.

Некоторым людям возможности нового стандарта кажутся излишними. Поэтому многие производители не внедряют его поддержку в бюджетные смартфоны. Не всегда протокол поддерживается и даже достаточно дорогими девайсами. Например, его поддержки лишён Samsung Galaxy A5 (2016), который даже после снижения ценника невозможно отнести к бюджетному сегменту. Узнать о том, какие стандарты Wi-Fi поддерживает ваш смартфон или планшет, достаточно просто. Для этого посмотрите его полные технические характеристики в интернете, либо запустите один из бенчмарков.

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

С чего все начиналось?

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

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

Протоколы Wi-Fi и их характеристики

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

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

802.11а

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

802.11b

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

802.11g

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

802.11n

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

Читайте также:  Хороший роутер для 3 комнатной квартиры

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

802.11ac

Зачем нужен стандарт 802.11ac? Смотрите видео-презентацию:

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

Многие пользователи выражают недовольство по ряду причин:

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

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

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

Какой режим выбрать на роутере?

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

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

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

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

Дополнительные стандарты Wi-Fi

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

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

Надеемся, что наша статья была для вас полезной!

студент 4 курса, факультет ФТР, кафедра МСИБ, ПГУТИ г. Самара

доцент кафедры МСИБ ПГУТИ, г. Самара

В настоящее время в области передачи данных наблюдается тенденция к развитию беспроводных систем связи – сети радиосвязи. Беспроводные технологии приобретают все большую популярность. Это объясняется их дешевизной и приемлемой пропускной способностью. Исходя из текущих темпов развития беспроводных сетей можно сделать вывод, о том, что в скором будущем беспроводные технологии превзойдут проводные сети. Именно поэтому в этой статье мы остановимся на классификации беспроводных технологий и рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.

Технологии беспроводной передачи данных принято классифицировать по «дальнобойности» на несколько секторов:

  1. Сектор локальных интерфейсов — короткодействующие технологии

беспроводной передачи данных (Bluetooth, WirelessUSB),

  1. Сектор локальных домашних и офисных сетей — среднедействующие

технологии беспроводной передачи данных (WiFi),

  1. Сектор региональных городских сетей — среднедействующие технологии беспроводной передачи данных (WiMAX, Mobile Broadband Wireless Access),
  2. Сектор глобальных сетей (дальнедействующие технологии беспроводной передачи данных на базе радиорелейных, сотовых и спутниковых технологий). [4]

В настоящее время существует множество технологий беспроводной передачи данных, каждая из которых обладает определенными техническими характеристиками, которые и определяют ее область применения. В рамках данной работы мы рассмотрим наиболее распространенные в настоящее время технологии, известные нам под маркетинговыми названиями Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, LTE.

Начнем с технологии Bluetooth . Эта технология была разработана в 90-х годах прошлого века компанией Ericsson. Ее основной целью являлась замена кабельных интерфейсов телефонов. Идея Bluetooth была подхвачена другими разработчиками и начала быстро развиваться. В настоящее же время, технология Bluetooth является широко распространённым коммуникационным стандартом беспроводной связи на малых расстояниях.

Bluetooth использует для своей работы принцип FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Т.е данные разбиваются на пакеты и передаются по псевдослучайному алгоритму скачкообразной перестройки частоты. Понимают друг друга только те устройства, которые настроены на одинаковые шаблоны передачи, другими же устройствами передаваемая информация воспринимается как шум.

Читайте также:  Системный администратор ограничил количество компьютеров

Технология Bluetooth объединяет устройства в небольшие по численности и расстоянию сети, так называемые, пико сети. В простейшем случае это два мобильных устройства с поддержкой технологии Bluetooth. Устройство, которое создает и поддерживает соединение называется master, а другое – slave. При этом роли master/slave не строго фиксированы и поэтому могут меняться в зависимости от ситуации. Для работы устройств по технологии Bluetooth отведен диапозон частот от 2.402 ГГц до 2.480 ГГц. Эта технология способна передавать данные со скоростью до 720 кбит/с на расстояние от 10 до 100 метров.[5]

Основным достоинством способствующим распространению технологии Bluetooth является ее низкая стоимость, совместимость между устройствами Bluetooth разных производителей и высокая степень защиты передаваемых данных. Однако, у этой технологии относительно низкая скорость передачи данных.

Wi-Fi (от английского — Wireless Fidelity) – это стандарт беспроводной связи, объединяющий несколько протоколов, его официальное название IEEE 802.11 (от Institute of Electrical and Electronic Engineers — международной организации, занимающейся разработкой стандартов в области электронных технологий). Самым распространенным в настоящее время является протокол IEEE 802.11b.Это протокол определяет функционирование сетей, использующих для передачи данных частотный диапазон от 2,4 ГГц до 2.4835 ГГц и обеспечивающих максимальную скорость передачи 11 Мбит/сек на расстояние от 100 до 300 метров. Так же существует стандарты 802.11a (используемая частота 5ГГц, максимальная скорость54 Мбит/с), 802.11g(работает на частоте 2,4 ГГц ). Однако, из-за сложности реализации и меньшей дальности эти стандарты не получили широкое распространение. В настоящее время ведется разработка стандарта 802.11n, сможет обеспечить скорость передачи данных до 320 Мбит/c.

Центром беспроводной сети Wi-Fi является точка доступа (Access Point), которая, чаще всего, подключается к Ethernet-сети. После подключения вокруг точки доступа образуется зона Wi-Fi (хот-спот) радиусом от 50 до100 метров, в пределах которого можно использовать беспроводную сеть.

Главными достоинствами Wi-Fi является свободный доступ пользователей, находящихся в зоне охвата, к сети Интернет, высокая скорость передачи данных и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей. [3]

Технология WiMAX это стандарт беспроводной связи, его официальное название IEEE 802.16.

WiMAX состоит из базовой станции и клиентской станции, связывает их Интернет-сеть. Для соединения между станциями (базовой и клиентской) используются частоты от 2 до 11 ГГц. Для установления соединения между базовыми станциями расположенными на прямой видимости, используется частотный диапазон от 10 до 66 ГГц. Это позволяет добиться скорости передачи между базовыми станциями до 120 Мбит/сек.

В сетях 802.16 применяют алгоритм планирования. Принцип действия данного алгоритма основывается на следующем: абсолютная любая клиентская станция может подключиться к точке доступа и после подключения для нее автоматически будет созданный отдельный слот непосредственно на точке доступа. Ко всему прочему остальные пользователи не могут оказывать влияние на это и таким образом, исключая обрыв связи. Главными достоинствами сети WiMAX является высокая скорость, большая зона охвата сигналом, высокой качество передачи голоса и изображения. Однако, из-за высокой стоимости данная технология пока не получила широкого распространения. [1]

Технология LTE (4G-сети) была разработана с целью повышения скорости передачи данных и уменьшения задержки при передаче пакетов данных. LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи. Сам термин LTE означает «долгосрочная эволюция», что подразумевает долговременное использование технологии в будущем. Основным достоинством, отличающим LTE от своих предшественников, является высокая скорость передачи данных. Она составляет до 320 Мбит/с в нисходящем потоке и до 173 Мбит/с в восходящем потоке. Зона покрытия LTE достигает от 5 до 30 км, но случае высокого расположения антенн может достигнуть 100 км. Основой 4G можно назвать технологию кодирования OFDM и технологию передачи данных MIMO.

OFDM – (Orthogonal frequency-division multiplexing) — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов. Это цифровая схема модуляции, использующая для генерации сигналов множество близко расположенных несущих. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме КАМ (квадратурная амплитудная модуляция) на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье"

MIMO — Multiple Input Multiple Output (множественный вход множественный выход) – представляет собой технологию в которой передача и прием данных осуществляется с помощью нескольких антенн. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разносятся таким образом, чтобы степень корреляции была минимальной.[2]

В России 4G-сеть достаточно мало развита. В настоящее время она отлажено функционирует только в крупных городах, но в планах операторов мобильной связи, таких как Мегафон, МТС и Билайн к 2018 году покрыть сетью 4G всю территорию нашей страны.

Каждая из рассмотренных выше технологий имеет свои достоинства и свои недостатки. Но объединят их то, что они имеют хорошую перспективу к развитию, так как в современном обществе каждый человек хочет иметь быстрый и качественный доступ к необходимой информации. Это и является основным фактором развития беспроводных технологий связи.

Ссылка на основную публикацию
Сравнить технические характеристики rx330 и rx350
Линейка популярных люксовых SUV Lexus RX пополнилась новой модификацией – RX 350. Теперь покупателем RX быть еще приятнее – ведь...
Сколько рублей получают ютуберы
Видеохостинг YouTube — не только развлекательная площадка, но и хороший источник дохода. Тысячи пользователей выкладывают ролики, пытаясь привлечь внимание аудитории....
Сколько света мотает компьютер
Выбирая комплектующие для персонального компьютера (ПК) обычно обращают внимание на производительность и объем памяти, порой забывая о том, сколько же...
Сравнить процессоры кирин и снапдрагон
Snapdragon 636 vs. Kirin 960: кто лучше? Результаты тестов и сравнительных таблиц, описанных в этой статье, помогут определить, какой из...
Adblock detector