Jaké jsou hlavní protokoly wifi? vše, co potřebujete vědět

Při této příležitosti podrobně vysvětlíme, jaké jsou hlavní protokoly Wifi . Až před několika lety bylo možné počítače propojit pouze pomocí kabelů. Tento typ připojení je velmi populární, ale má například některá omezení: zařízení můžete přesunout pouze k hranici dosahu kabelu; Prostředí s vysokým vybavením mohou vyžadovat úpravy ve struktuře budovy pro průchod kabelů; V domácnosti může být nutné vyvrtat otvory ve zdi, aby kabely dosáhly jiných místností; konstantní nebo nesprávná manipulace může způsobit poškození konektoru kabelu. Naštěstí se objevila bezdrátová síť Wi-Fi, která tato omezení odstranila.

Index obsahu

Využívání tohoto typu sítí je stále běžnější, a to nejen v domácím a profesionálním prostředí, ale také na veřejných místech (bary, kavárny, nákupní centra, knihkupectví, letiště atd.) A v akademických institucích.

Z tohoto důvodu se podíváme na hlavní vlastnosti technologie Wi-Fi a vysvětlíme něco o tom, jak to funguje. Protože to nemohlo přestat být, budete také znát rozdíly mezi standardy Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n a 802.11ac.

Jaké jsou hlavní protokoly Wifi? Co je to Wi-Fi?

Wi-Fi je sada specifikací pro bezdrátové místní sítě (WLAN) založená na standardu IEEE 802.11. Název „Wi-Fi“ je zkratkou anglického termínu „Wireless Fidelity“, ačkoli Wi-Fi Alliance, subjekt primárně odpovědný za licencování produktů založených na technologii, nikdy takový závěr nepotvrdil. Je běžné najít název Wi-Fi napsaný jako „wi-fi“, „Wi-fi“ nebo dokonce „wifi“. Všechna tato jména se vztahují ke stejné technologii.

Díky technologii Wi-Fi je možné implementovat sítě, které propojují počítače a jiná geograficky blízká zařízení (smartphony, tablety, konzoly pro videohry, tiskárny atd.).

Tyto sítě nevyžadují použití kabelů, protože provádějí přenos dat pomocí rádiové frekvence. Toto schéma nabízí několik výhod, mimo jiné: umožňuje uživateli používat síť v kterémkoli bodě přenosového rozsahu; umožňuje rychlé vkládání dalších počítačů a zařízení do sítě; zabraňuje tomu, aby stěny nebo struktury nemovitostí byly plastové nebo přizpůsobené pro průchod kabelů.

Flexibilita Wi-Fi je tak velká, že bylo možné realizovat sítě, které využívají tuto technologii na nejrůznějších místech, zejména kvůli skutečnosti, že výhody uvedené v předchozím odstavci často vedou k nižším nákladům.

Proto je běžné najít sítě Wi-Fi dostupné v hotelech, letištích, dálnicích, barech, restauracích, nákupních centrech, školách, univerzitách, kancelářích, nemocnicích a na mnoha dalších místech. K používání těchto sítí potřebuje uživatel pouze notebook, chytrý telefon nebo jakékoli zařízení kompatibilní s Wi-Fi.

Trocha historie Wi-Fi

Myšlenka bezdrátových sítí není nová. Průmysl se touto otázkou zabýval již dlouhou dobu, ale nedostatek standardizace norem a specifikací se ukázal jako překážka, nakonec několik výzkumných skupin pracovalo na různých návrzích.

Z tohoto důvodu se některé společnosti, jako jsou 3Com, Nokia, Lucent Technologies a Symbol Technologies (koupené společností Motorola), spojily, aby vytvořily skupinu, která by se touto otázkou zabývala, a proto se v roce 1999 narodila společnost Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), která byla v roce 2003 přejmenována na Wi-Fi Alliance.

Stejně jako u jiných konsorcií pro standardizaci technologií se počet společností, které se připojují k Wi-Fi Alliance, neustále zvyšuje. WECA pokračovala v práci se specifikacemi IEEE 802.11, které se ve skutečnosti příliš neliší od specifikací IEEE 802.3. Tato poslední sada je známá pod názvem Ethernet a sestává jednoduše z velké většiny tradičních kabelových sítí. V zásadě to, co se mění od jednoho standardu k druhému, jsou jeho připojovací charakteristiky: jeden typ pracuje s kabely, druhý vysokofrekvenční.

Výhodou toho je, že nebylo nutné vytvářet žádný specifický protokol pro bezdrátovou síťovou komunikaci založený na této technologii. Díky tomu je dokonce možné mít sítě, které používají oba standardy.

WECA se však stále musela vypořádat s jinou otázkou: vhodné jméno pro technologii, které bylo snadné vyslovit a které umožnilo rychlé spojení s jejím návrhem, tj. Bezdrátovými sítěmi. Za tímto účelem najala společnost specializovanou na značky Interbrand, která nakonec vytvořila nejen název Wi-Fi (pravděpodobně na základě tohoto termínu „Wileress Fidelity“), ale také technologické logo. Název byl tak široce přijímán, že WECA se rozhodla v roce 2003 změnit svůj název na Wi-Fi Alliance, jak bylo oznámeno.

Provoz Wi-Fi

V tuto chvíli v textu se přirozeně ptáte, jak funguje Wi-Fi. Jak již víte, tato technologie je založena na standardu IEEE 802.11. To však neznamená, že všechny produkty, které pracují s těmito specifikacemi, budou také Wi-Fi.

Aby mohl produkt obdržet pečeť s touto značkou, musí být hodnocena a certifikována aliancí Wi-Fi. Toto je způsob, jak zaručit uživateli, že všechny produkty s pečetí W i-Fi Certified dodržují standardy funkčnosti, které zaručují interoperabilitu s jiným zařízením.

To však neznamená, že zařízení, která nemají pečeť, nebudou fungovat se zařízeními, která ji mají (stále je vždy lepší vybrat certifikované produkty, aby se předešlo rizikům a problémům).

Norma 802.11 stanoví standardy pro vytváření a používání bezdrátových sítí. Přenos tohoto typu sítě se provádí vysokofrekvenčními signály, které se šíří vzduchem a mohou pokrývat oblasti v domě stovky metrů.

Protože existuje celá řada služeb, které mohou používat rádiové signály, je nezbytné, aby každá jednala v souladu s požadavky stanovenými vládou každé země. To je dobrý způsob, jak se vyhnout nepříjemnostem, zejména rušení.

Existují však některé segmenty kmitočtu, které lze použít bez nutnosti přímého souhlasu příslušných subjektů každé vlády: pásma ISM (průmyslová, vědecká a lékařská), která mohou mimo jiné fungovat v následujících intervalech: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz a 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (v závislosti na zemi se tyto limity mohou lišit).

SSID (identifikátor sady služeb)

Budeme znát nejdůležitější verze 802.11, ale dříve, pro usnadnění porozumění, je vhodné vědět, že pro vytvoření takové sítě je nutné, aby zařízení (nazývaná také STA) byla připojena k zařízením, která usnadňují přístup. Obecně se nazývají přístupový bod (AP). Když se k AP připojí jedna nebo více STA, existuje tedy síť, která se nazývá základní sada služeb (BSS).

Z bezpečnostních důvodů a možnosti, že na určitém místě existuje více než jedna BSS (například dvě bezdrátové sítě, které byly vytvořeny různými společnostmi v oblasti událostí), je klíčové, že každá obdrží identifikaci nazvanou Service Set Identifikátor (SSID), sada znaků, která se po definování vloží do záhlaví každého datového paketu v síti. Jinými slovy, SSID je název přidělený každé bezdrátové síti.

Protokoly Wi-Fi

První verze standardu 802.11 byla vydána v roce 1997, po přibližně 7 letech studia. Se vznikem nových verzí (které se budou řešit později) se původní verze stala známou jako 802.11-1997 nebo 802.11.

Vzhledem k tomu, že se jedná o technologii vysokofrekvenčního přenosu, IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) určil, že norma by mohla fungovat ve frekvenčním rozsahu 2, 4 GHz a 2, 4835 GHz, v jednom z výše uvedených pásem ISM.

Jeho rychlost přenosu dat je 1 Mb / s nebo 2 Mb / s (megabitů za sekundu) a je možné použít přenosové techniky přímého sekvenčního rozprostřeného spektra (DSSS) a frekvenčního skokového rozprostření spektra (FHSS).

Tyto techniky umožňují přenosy pomocí více kanálů v rámci frekvence, avšak DSSS vytváří více segmentů přenášených informací a současně je vysílá do kanálů.

Technika FHSS zase používá schéma „hoppingu frekvence“, kde přenášená informace používá jednu frekvenci v určitém období a na druhé straně používá jinou frekvenci.

Tato vlastnost způsobuje, že FHSS mají mírně nižší rychlost přenosu dat, na druhé straně je přenos méně náchylný k rušení, protože použitá frekvence se neustále mění. DSSS skončí rychleji, ale je pravděpodobné, že bude rušen, jakmile budou všechny kanály použity současně.

802.11b

Aktualizace standardu 802.11 byla vydána v roce 1999 a nazývala se 802.11b. Hlavním rysem této verze je možnost navazování spojení při následujících přenosových rychlostech: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / sa 11 Mb / s.

Frekvenční rozsah je stejný jako u původních 802.11 (mezi 2, 4 a 2, 4835 GHz), ale technika přenosu je omezena na spektrum šířené přímou sekvencí, protože FHSS nakonec nezohledňuje normy stanovené Federální komunikační komise (FCC), pokud se používá v přenosech s rychlostí vyšší než 2 Mb / s.

Pro efektivní práci rychlostí 5, 5 Mb / sa 11 Mb / s používá 802.11b také techniku ​​nazývanou CCK (Complementary Code Keying).

Oblast pokrytí přenosu 802.11b může být teoreticky až 400 metrů v otevřeném prostředí a může dosahovat až 50 metrů v uzavřených místech (jako jsou kanceláře a domácnosti).

Je však důležité si uvědomit, že rozsah přenosu může být ovlivněn řadou faktorů, jako jsou objekty, které způsobují rušení nebo brání šíření přenosu z místa, kde jsou.

Je zajímavé poznamenat, že pro udržení co nejfunkčnějšího přenosu může standard 802.11b (a nástupnické standardy) způsobit, že rychlost přenosu dat se sníží na minimální limit (1 Mb / s) jako stanice je dále od přístupového bodu.

Opak je také pravdou: čím blíže k přístupovému bodu, tím vyšší může být přenosová rychlost.

Norma 802.11b byla první, která byla přijata ve velkém měřítku, a proto byla jedním z lidí odpovědných za popularizaci sítí Wi-Fi.

802.11a

Norma 802.11a byla vydána na konci roku 1999, přibližně ve stejnou dobu jako verze 802.11b.

Jeho hlavní charakteristikou je možnost pracovat s rychlostmi přenosu dat v následujících hodnotách: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / sa 54 Mb / s. Zeměpisný dosah jeho přenosu je přibližně 50 metrů. Jeho provozní frekvence se však liší od původní normy 802.11: 5 GHz, s 20 MHz kanály v tomto rozsahu.

Na jedné straně je použití této frekvence výhodné, protože představuje méně možností rušení, konec konců je tato hodnota málo využívána. Na druhé straně to může přinést určité problémy, protože mnoho zemí nemá předpisy pro tuto frekvenci. Tato funkce může navíc způsobit potíže s komunikací se zařízeními, která pracují na standardech 802.11 a 802.11b.

Důležitým detailem je, že místo použití DSSS nebo FHSS používá standard 802.11a techniku ​​známou jako ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením (OFDM). V něm jsou informace, které mají být přeneseny, rozděleny do několika malých datových souborů, které jsou přenášeny současně na různých frekvencích. Jsou používány takovým způsobem, že jeden interferuje s druhým, takže technika OFDM funguje docela uspokojivě.

I přes vyšší přenosové rychlosti se standard 802.11a nestal tak populárním jako standard 802.11b.

802, 11 g

Norma 802.11g byla vydána v roce 2003 a je znám jako přirozený nástupce verze 802.11b, protože je s ní plně kompatibilní.

To znamená, že zařízení, které pracuje s 802.11g, může bez problémů komunikovat s jiným zařízením, které pracuje s 802.11b, s výjimkou skutečnosti, že rychlost přenosu dat zjevně omezuje maximum povolené posledně uvedeným.

Hlavním lákadlem standardu 802.11g je schopnost pracovat s přenosovými rychlostmi až 54 Mb / s, jako je tomu u standardu 802.11a.

Na rozdíl od této verze však 802.11g pracuje na frekvencích v pásmu 2, 4 GHz (kanály 20 MHz) a má téměř stejný výkon pokrytí jako jeho předchůdce, standard 802.11b.

Technika přenosu použitá v této verzi je také OFDM, avšak při komunikaci se zařízením 802.11b se technika přenosu stává DSSS.

802.11n

Vývoj specifikace 802.11n začal v roce 2004 a skončil v září 2009. Během tohoto období byla vydána různá zařízení kompatibilní s nedokončenou verzí normy.

Hlavním rysem protokolu 802.11n je použití schématu nazývaného vícenásobný vstup vícenásobného výstupu (MIMO), který je schopen výrazně zvýšit rychlost přenosu dat kombinací různých přenosových tras (antén). Tím je například možné pro provoz sítě použít dva, tři nebo čtyři vysílače a přijímače.

Jednou z nejčastějších konfigurací v tomto případě je použití přístupových bodů, které používají tři antény (tři přenosové cesty) a STA se stejným počtem přijímačů. Přidáním této funkce v kombinaci s upřesněním svých specifikací je protokol 802.11n schopen přenášet v rozsahu 300 Mb / s, teoreticky může dosáhnout rychlosti až 600 Mb / s. V nejjednodušším režimu přenosu s jednou přenosovou cestou může 802.11n dosáhnout 150 Mb / s.

Pokud jde o jeho frekvenci, může standard 802.11n pracovat s pásmy 2, 4 GHz a 5 GHz, díky čemuž je kompatibilní s předchozími standardy, dokonce i s 802.11a. Každý kanál v těchto stopách je ve výchozím nastavení široký 40 MHz.

Jeho standardní přenosová technika je OFDM, ale s určitými úpravami, díky použití schématu MIMO, se proto často nazývá MIMO-OFDM. Některé studie naznačují, že jeho oblast pokrytí může přesáhnout 400 metrů.

802.11ac

Nástupce standardu 802.11n je standardem 802.11ac, jehož specifikace byly v letech 2011 až 2013 téměř plně rozpracovány a IEEE byl v roce 2014 s konečnou platností schválen.

Hlavní výhoda 802.11ac je v rychlosti, odhadované na 433 Mb / s v nejjednodušším režimu. Teoreticky je však možné, aby síť přesáhla 6 Gb / s v pokročilějším režimu, který používá více přenosových cest (antén), s maximem osm. Trendem je, aby průmysl upřednostňoval zařízení s využitím až tří antén, takže maximální rychlost se pohybovala kolem 1, 3 Gb / s.

Také nazývaný WiFi 5G, 802.11ac pracuje na frekvenci 5 GHz, protože v tomto rozsahu může mít každý kanál ve výchozím nastavení šířku 80 MHz (volitelně 160 MHz).

Protokol 802.11ac má také nejpokročilejší modulační techniky. Přesněji to funguje se schématem MU-MUMO (Multi-User MIMO), který umožňuje přenos a příjem signálu z různých terminálů, jako by spolupracovaly, na stejné frekvenci.

Zdůrazňuje také použití metody přenosu zvané Beamforming (známé také jako TxBF), která je ve standardu 802.11n volitelná: je to technologie, která umožňuje vysílacímu zařízení (jako je router) vyhodnotit komunikaci s klientským zařízením pro optimalizaci přenosu ve vašem směru.

Další standardy 802.11

Standard IEEE 802.11 měl (a bude) další verze kromě výše uvedených, které se nestaly populární z různých důvodů.

Jedním z nich je standard 802.11d, který se používá pouze v některých zemích, kde z nějakého důvodu není možné použít některé další zavedené standardy. Dalším příkladem je standard 802.11e, jehož hlavním zaměřením je QoS (Quality of Service) přenosů, tj. Kvalita služeb. Díky tomu je tento model zajímavý pro aplikace, které jsou silně ovlivněny šumem (interference), jako je například VoIP komunikace.

Existuje také protokol 802.11f, který pracuje se schématem známým jako relé, které zkrátka způsobuje, že se jedno zařízení odpojí od slabého signálu přístupového bodu a připojí se k jinému, silnějšímu signálu přístupového bodu, ve stejné síti.. Problém je v tom, že některé z faktorů mohou způsobit, že tento postup neprobíhá správně, což uživateli způsobuje nepříjemnosti. Specifikace 802.11f umožňují lepší interoperabilitu mezi přístupovými body pro zmírnění těchto problémů.

Standard 802.11h si také zaslouží být zvýrazněn . Ve skutečnosti se jedná pouze o verzi 802.11a, která má možnosti řízení a změny frekvence. To proto, že kmitočet 5 GHz (používaný 802.11a) je používán v různých systémech v Evropě.

Existuje několik dalších funkcí, ale pokud není z konkrétních důvodů vhodné pracovat s nejpopulárnějšími verzemi, nejlépe s nejnovější verzí.

Závěrečná slova

Tento článek představil základní představení hlavních funkcí, které Wi-Fi znamená. Jejich vysvětlení mohou pomoci každému, kdo chce trochu více porozumět provozu bezdrátových sítí založených na této technologii a který může sloužit jako úvod pro ty, kteří chtějí jít hlouběji do předmětu.

Jak vždy víte, doporučujeme přečíst si nejlepší směrovače na trhu a nejlepší PLC současnosti. Jsou základními údaji pro získání dobrého bezdrátového systému Wi-Fi. Co si myslíte o našem článku o protokolech Wifi? Který z nich v současné době používáte doma nebo v práci?