Podstawy Wi-Fi, część 2: Standardy i zmiany w standardzie 802.11n
- Kategoria: Sieć
Dziś WiFi jest wszędzie: kawiarnie, restauracje, sklepy, hotele, obiekty sportowe itp. Mamy do niego dostęp z naszych laptopów, tabletów i smartfonów. W domu mogą być konsole do gier, inteligentne urządzenia domowe i dekodery. Mam kilka urządzeń ChromeCast. Zamieniają telewizor w bezprzewodowe urządzenie sieciowe, które umożliwia przesyłanie strumieniowe filmów z komputera lub telefonu bezpośrednio do telewizora. Jest tak wszechobecny w naszym stylu życia, że nie zastanawiamy się nad tym dłużej.
Ciekawa ciekawostka: intensywnie współpracowałem z krajowymi sieciami hoteli i mogę powiedzieć, że w 2012 r. Przeciętny podróżnik biznesowy miał połączenie z siecią hotelową za pomocą 2 urządzeń Wi-Fi. Obecnie liczba ta wynosi od 3 do 3,5 urządzeń na pokój gościnny. Widziałem, jak wiele hoteli walczyło o zwiększenie pojemności ze względu na zapotrzebowanie klientów.
Ale nie było tak dawno, kiedy WiFi było używane tylko przez maniaków i duże korporacje. To drugi artykuł z serii obejmującej podstawy Wi-Fi. Jeśli przegapiłeś pierwszą część, sprawdź to tutaj . Będziemy omawiać ewolucję różnych standardów i poprawek; ich właściwości i możliwości.
Na początku był 802.11-1997 standard. Oryginalna wersja była bardziej prekursorem użytecznego WiFi. Standard obejmował FHSS (widmo rozproszone z przeskokiem częstotliwości), DSSS (widmo rozproszone z sekwencją bezpośrednią) w paśmie 2,4 GHz, a także podczerwień. Przepustowość została ograniczona do 1-2 Mb / s. Norma została zdefiniowana tak luźno, że było wiele produktów komercyjnych, w przypadku których interoperacyjność była bardzo trudna, jeśli nie niemożliwa. Najpopularniejsze były produkty firm Proxim i Symbol (obecnie część Motoroli).
Pierwsze „prawdziwe” WiFi: 802.11b
Większość nie zdaje sobie sprawy, że poprawki 802.11a i 802.11b zostały wydane w tym samym czasie (1999). Najpierw porozmawiamy o 11b, ponieważ opiera się na oryginalnym standardzie.
Przede wszystkim 11b wykorzystuje DSSS, który rozprowadza moc sygnału w paśmie częstotliwości o szerokości około 22 MHz. Zaletą jest zwiększona wydajność sygnału do szumu w porównaniu z poprzednimi metodami. Drugim ważnym ulepszeniem było zastosowanie zaawansowanej techniki kodowania zwanej CCK (uzupełniające kluczowanie kodu). Rezultatem był wzrost przepustowości do 11 Mb / s, a także poprawa wydajności. Obejmuje to również możliwość obniżenia przepustowości do 5,5, 2 i 1 Mb / s, jeśli to konieczne.
11b był dość popularny. Jednym z głównych powodów było utworzenie WiFi Alliance. Ta organizacja non-profit została założona w 1999 roku przez kilka firm technologicznych w celu zapewnienia interoperacyjności produktów między producentami.
802.11a było trochę jak Edsel WiFi, technologicznie wyprzedzający swoje czasy i nikt tego nie chciał.
Jak wspomniałem, poprawki 11a i 11b zostały opublikowane w tym samym czasie. Ale 11a zostało pierwotnie zaproponowane wcześniej, stąd „a”, ponieważ było pierwsze. Specyfikacje 11a są bardzo różne.
Po pierwsze, wykorzystuje pasmo 5GHz; ze wszystkimi zaletami i wadami związanymi z wyższymi częstotliwościami.
Drugi to OFDM (ortogonalne multipleksowanie z podziałem częstotliwości). Technika ta dzieli kanał RF na 64 podkanały (podnośne), transmitując mniejsze ilości danych w wielu podkanałach jednocześnie. Rezultatem jest przepustowość do 54 Mb / s, z możliwością zmniejszenia do 48, 36, 24, 18, 12, 9 i 6 Mb / s. Znacząco ogranicza również problem zakłóceń spowodowanych wielodrożnością. 11a nie jest kompatybilny z 11b.
11a nie cieszyło się dużą popularnością, przede wszystkim ze względu na koszt. Z reguły sprzęt obsługujący wyższe częstotliwości jest droższy w produkcji.
Game Changer: 802.11g
802.11g , wydany w 2003 roku, był prawdziwym przełomem. Zasadniczo łączył to, co najlepsze z obu światów. Wykorzystuje pasmo 2,4 GHz wraz z doskonałą techniką modulacji OFDM; przy kosztach zbliżonych do urządzeń 11b. Jedną z głównych wad był wymóg zgodności wstecznej; Urządzenia 11g musiały być w stanie komunikować się z urządzeniami 11b. Ta możliwość może poważnie wpłynąć na wydajność Twojej sieci WiFi; który jest tematem do omówienia w przyszłym artykule.
11g był niezwykle popularny. To było odpowiedzialne za eksplozję WiFi na szerszym rynku konsumenckim. W rzeczywistości wtedy wielu dostawców usług internetowych zaczęło włączać WiFi do swoich urządzeń CPE (sprzęt klienta). Dla wielu osób pierwszym doświadczeniem Wi-Fi był router bezprzewodowy 11G. Największym sukcesem okazał się Linksys WRT54G, pierwotnie wydany pod koniec 2002 roku. Jednym z powodów jest możliwość dostosowania oprogramowania sprzętowego; kolejny temat na kolejny artykuł.
Standard 802.11-2007 był „zbiorczym” dotychczasowych standardów i poprawek. Zawierał 11a, 11b i 11g. Uwzględniono inne poprawki, które nie są bezpośrednio związane z prowadzoną dyskusją.
Ulepszenia przychodzące: 802.11n
802.11n wydany w 2009 roku był bardzo oczekiwany. Rośnie zapotrzebowanie na lepszą wydajność i większą przepustowość. Na przykład w 2007 roku Netflix wprowadził usługę opartą na subskrypcji, aby przesyłać strumieniowo wideo bezpośrednio do konsumenta. Widziałem szacunki, według których przesyłanie strumieniowe wideo (głównie Netflix) jest odpowiedzialne za ponad 30% ruchu internetowego.
Jedną rzeczą, której większość ludzi (nawet obeznanych z technologią) nie zdaje sobie sprawy, jest to, że 11n jest używane zarówno w pasmach 2,4, jak i 5 GHz. Ze względów praktycznych jest to zestaw ulepszeń do istniejących 11a i 11g.
Ulepszona implementacja OFDM. Chociaż liczba podnośnych pozostała taka sama, 11n wykorzystuje więcej z nich do przenoszenia danych; mniej podnośnych przeznaczonych do pilotażu / kontroli / zarządzania. Oznacza to większą przepustowość.
Dodano funkcję MIMO (wiele wejść i wiele wyjść). Szczegółowe wyjaśnienie MIMO zajęłoby samo w sobie cały artykuł. Podsumowując, urządzenia 11n mają możliwość przesyłania wielu strumieni danych (do 4) w tym samym czasie. Każdy strumień może mieć przepustowość do 72 Mb / s.
Zależy to od konstrukcji konkretnego urządzenia. Każdy strumień musi mieć co najmniej jedną antenę. Dlatego widzisz urządzenia 11n z od 1 do 6 anten w dowolnym miejscu. Na przykład, używana standardowa notacja to 3x3: 3. Oznacza to 3 anteny nadawcze, 3 anteny odbiorcze i 3 strumienie przestrzenne. Ze względu na koszty na rynku jest bardzo niewiele urządzeń 4x4: 4. Jedno urządzenie antenowe nie obsługuje MIMO; są to zwykle bardzo niedrogie urządzenia, zwykle oznaczone jako n150.
Łączenie kanałów. Jak omówiono w poprzednim artykule, 11n pozwala na użycie do 2 kanałów, zasadniczo podwajając przepustowość.
Dodano podstawowe formowanie wiązki. To bardzo techniczny temat, więc tylko podsumuję. Beamforming to technika służąca do modyfikowania amplitudy i fazy nadawanego sygnału, tak aby tworzyła „konstruktywną interferencję” dla określonego odbiorcy. W rezultacie, chociaż 2 sygnały zostały wysłane z 2 anten rozdzielonych przestrzennie, pojawiają się one jako 1 silniejszy sygnał do tego konkretnego odbiorcy.
Dzięki wszystkim powyższym ulepszeniom 11n jest w stanie zapewnić: przepustowość surowych danych do 600 Mb / s, bardziej użyteczny obszar zasięgu sygnału i lepszą niezawodność połączenia.
Projekt nowelizacji ukazał się w 2007 roku. Był na tyle bliski tego, co wszyscy myśleli, że będzie finałem, że wielu producentów zaczęło produkować urządzenia draftu. Chociaż klienci biznesowi i biznesowi niechętnie decydowali się na urządzenie typu draft-n, na rynku konsumenckim 11n stało się niezwykle popularne. Obecnie urządzenia 11n są de facto wszędzie standardem.
802.11-2012 to kolejny „roll up” standardów i poprawek do tej pory. Zawierał wszystko od 802.11-2007 plus 11n. Uwzględniono inne poprawki, które nie są bezpośrednio związane z prowadzoną dyskusją.
Należy zauważyć, że modulacja adaptacyjna służy do optymalizacji transmisji i wydajności błędów. Wszystkie urządzenia Wi-Fi (802.11a / b / g / n) są w stanie przełączyć się na inną technikę modulacji w zależności od siły sygnału, błędów transmisji, zakłóceń itp. Jest to odpowiedzialne za zmniejszenie przepustowości, o którym mowa w tym artykule.
Standardy te są utrzymywane przez IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź ich witrynę internetową pod adresem: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
W następnym artykule omówię standard 802.11ac oraz inne nowe poprawki, o których możesz nie wiedzieć.
Jak zawsze, jeśli masz pomysł na artykuł, daj mi znać w komentarzach poniżej.