Как работает беспроводная передача данных

Как работает Wi-Fi: все про работу беспроводной сети от WiFiGid!

Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.

История

Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.

Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.

После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.

Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.

Про работу беспроводной технологии в формате видео:

Как работает?

Wi-Fi – это беспроводная технология передачи данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). В принцип работы Wi-Fi положена передача зашифрованных сигналов посредством СВЧ-волн (сверхвысокочастотные волны) на небольшие (десятки метров) расстояния. Схема сети состоит минимум из двух элементов: точка доступа и клиент.

Есть схемы клиент-клиент – без применения точек доступа.

Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически наименьшая пропускная способность беспроводного канала.

Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в зону действия и обнаружении сигнала устройство-клиент делает вывод о возможности подключения к ней (разность технологий может стать тому помехой). Передатчик может и не передавать свой идентификатор, тогда сеть будет невидимой для клиентов. Подключиться к ней можно только посредством ввода SSID и пароля, если она защищена.

При наличии в одной зоне 2-3 сетей с идентичными SSID, устройство-приёмник подключается к той, у которой лучше сигнал.

Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является преимущественно беспроводной маршрутизатор – роутер. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим на примере раздачи интернета в частном доме.

Роутер получает трафик через сетевой кабель, преобразовывает его в радиоволны и распространяет их «по воздуху» в виде радиосигналов сверхвысокой частоты с определёнными параметрами. Приёмник «ловит» эти волны и декодирует их (расшифровывает, извлекает из них информацию, которая кодируется несущей частотой).

Алгоритмы «упаковки» данных описаны в соответствующих стандартах и отличаются от версии к версии. Аналогичным образом осуществляется и передача цифровых данных. Принцип Wi-Fi технологии схож с работой мобильной связи, если не вдаваться в технические подробности.

Интересные факты про Wi-Fi, которые вы не знали:

Частотные диапазоны

Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:

• площадью покрытия сигнала – он охватывает большую территорию;
• скоростью – она ниже, чем при 5 ГГц;
• низшим коэффициентом затухания (уровень сигнала на частоте 5 ГГц снижается приблизительно в 1,5 раза, в зависимости от обстоятельств, при прохождении препятствий в виде стен, мебели);
• большей дальностью распространения радиоволны;
• более загруженный – большинство устройств работает при 2,4 ГГц;
• меньшим числом каналов (13 против 17).

Стандарты

В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных функций.

Стандарт IEEE	Частотный диапазон, ГГц	Теоретическая скорость (макс.), Мбит/с
802.11 b	2,4	11
802.11 a	5	54
802.11 g	2,4	108
802.11 n	2,4	300
	5	450
802.11 ac	5	670
802.11 ax	5	1100

Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.

Разновидности точек доступа

Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:

Точки доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:

• автономные – самостоятельные;
• контролируемые или централизованные;
• бесконтроллерные.

Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:

• статические (каналы);
• адаптивные или динамические – автоматический выбор оптимального, наиболее свободного канала из диапазона;
• многослойные.

По способу защиты точки доступа группируются на:

• публичные или открытые – незащищённые, предоставляющие доступ до интернета всем, нередко ограниченному количеству одновременно подключенных клиентов;
• закрытые или частные – сигнал шифруется, и для доступа до сети нужно ввести пароль.

На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.

Достоинства и недостатки

Положительные стороны технологии:

• не требует кабелей, что снижает себестоимость и скорость построения сетей;
• в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные гаджеты на различных платформах;
• простота в настройке сети;
• обеспечение интернетом большого количества пользователей в общественных местах: метро, строительная площадка, пляж;
• интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
• не требует сертификата для использования частоты.

Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:

• новые стандарты не совместимы со старыми;
• сигнал очень чувствителен к преградам;
• помехи при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
• при получении информации устройства с точкой доступа работают последовательно;
• тяжело контролировать пропускную способность каждого клиента;
• сеть работает на скорости самого медленного клиента;
• доказано губительное воздействие СВЧ излучения для живых организмов;
• различные частотные диапазоны в странах;
• во многих странах устройства с мощностью излучения выше 100 мВт требуют обязательной регистрации;
• лёгкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме, пока ещё не вышедшего в массы, WPA3;
• нет четкой зоны распространения сигнала;
• при расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
• с увеличением числа клиентов повышается оверхед (задержка до выполнения операции) ответа на запрос клиента роутером;
• защита сети находится на уровне самого слабого клиентского устройства;
• низкий уровень безопасности публичных точек доступа.

В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.

Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!

Что такое Вай-Фай и как он работает: для чайников

В современном мире сложно отыскать молодого человека, не пользующегося технологией Вай-Фай (Wi-Fi) для подключения к интернету. Понятие большинства потребителей этой технологии ограничивается лишь тем, что к беспроводной точке доступа (ТД) в виде чёрной коробки с лампочками может подключаться много смартфонов, планшетов и ноутбуков, соединение может защищаться паролем и имеет ограниченный радиус действия.

В рамках этой статьи мы постараемся устранить эти пробелы и расскажем об основах работы и построения беспроводных сетей.

Что такое Wi-Fi

Wi-Fi или Wireless Fidelity (значительная точность беспроводной передачи информации) – технология построения локальных сетей, где роль носителя сигнала (информации) выполняет сверхвысокочастотные электромагнитные волны в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Технология включает ряд стандартов обмена цифровой информацией по радиоканалам, развивающихся на протяжении более двух десятков лет. Это общепринятое понятие.

Правильнее будет: Wi-Fi – бренд альянса Wi-Fi Alliance – объединение крупных разработчиков компьютерной техники и оборудования для беспроводных сетей. Организация работает над развитием группы стандартов под названием 802.11, разработанных институтом IEEE, и сертификацией оборудования.

Как устроен и как работает Wi-Fi

Для передачи данных по беспроводной сети нужны 3 составляющих:

• Сама структуры сети;
• Носитель данных – радиосигналы;
• Формат, способ представления информации, алгоритмы её преобразования.

Самая простая структура представлена устройством с беспроводным модулем, которое обеспечивает возможность подключения клиентов к сети, и клиентским оборудованием.

К оборудованию с Wi-Fi относят: маршрутизаторы, точки доступа – беспроводные адаптеры, повторители, беспроводные мосты. Клиентские устройства – ноутбук, смартфон, планшет, внешние (USB) Wi-Fi-адаптеры и прочие портативные гаджеты.

Общая структура функционирования Wi-Fi сети

Для создания сетей в квартирах, домах, небольших офисах и предприятиях применяется преимущественно беспроводной маршрутизатор. В зависимости от возможностей самого девайса и прошивки он предоставляет ряд дополнительных функций вроде IPTV, ограничение пропускной способности для каждого клиента или их группы, организация локальной сети, удалённое управление.

Для информационного обмена посредством радиоволн применяется два частотных диапазона 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Номера каналов и соответствующие им частоты 1 частотного диапазона

Первый (2,4 ГГц) разделён на 13 каналов шириной 22 МГц (от 2400 до 2484 ГГц) с шагом

5 МГц между центральными частотами. Три канала, неперекрывающиеся (1, 6, 11) – не создают друг для друга помех.

Распределение каналов в диапазонах

Во втором диапазоне выделено две полосы: 5150-5350; 5650-6425 ГГц. Число и ширина каналов зависит преимущественно от страны и используемой спецификации 802.11. На повышенной частоте неперекрывающихся каналов, которые работают без взаимных помех, 20 штук.

Основные функции, характеристики Вай-Фай

Чаще всего Wi-Fi применяется для реализации следующих задач:

• беспроводное подключение пользователей к проводным сетям, преимущественно интернету;
• объединение нескольких подсетей в одну при невозможности или нежелательности использования кабельного соединения;
• подключение потребителей к беспроводным сетям интернет-провайдеров;
• удалённого управления электронными приборами, например, системой «умный дом»;
• предоставление доступа к интернету в общественных заведениях (библиотеки, общепит, гостиницы).

За время развития передачи цифровой информации по радиоканалам разработано и лицензировано более трёх десятков стандартов IEEE 802.11 для коммуникации в широком частотном диапазоне от 0,9 до 60 ГГц. К наиболее распространённым относятся:

• 11 – первый стандарт со скоростью до 1 Мбит/с;
• 11b – модифицированный предыдущий стандарт с шириной канала 5,5 и 11 Мбит/с. Первый широко распространённый стандарт, обладающий эффективным механизмом борьбы с сильными помехами и работы при слабом сигнале;
• 11a – обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность до 54 Мбит/с, стал первым, работающим на частоте 5 ГГц; она разгрузила диапазон 2,4 ГГц;
• 11g – высокоскоростной стандарт 802.11 b для диапазона 2,4 ГГц, скорость до 54 Мбит/с (возможно её повышение до 108 Мбит/с);
• 11n – оптимальный для бизнеса стандарт с поддержкой четырёх передатчиков, обеспечивает до 150 Мбит/с при одной антенне и до 600 Мбит/с при четырёх; обладает рядом физических технологий повышения производительности, например, формирование направленного луча;
• 11ac или Wi-Fi 5 – теоретически скорость достигает 6,7 Гбит/с при 8 антеннах;
• 11ax или Wi-Fi 6 – аналог предыдущего стандарта с увеличенной до 11 Гбит/с скоростью и дополнительными полосами частот в пределах 1…7 ГГц.

Алгоритмы защиты сети Wi-Fi

Перехватить данные в беспроводной сети проще, чем в проводной, поэтому Wi-Fi Alliance уделили много внимания механизмам защиты и целостности информации. Это протоколы WEP, CCMP и TKIP.

WEP – уязвимый криптографический алгоритм, где для шифрования и декодирования применяется один ключ. Его применение не желательно.

TKIP – усовершенствованный WEP, генерирующий ключи на этапе аутентификации. Из-за использования того же алгоритма шифрования, что и у предшественника, надёжностью не отличается.

CCMP – обязательный для современных устройств и основан на одном из режимов протокола AES. Обеспечивает целостность получаемой информации и её конфиденциальность. Для каждой сессии генерирует новый ключ.

Ныне в основном алгоритме применяется механизм защиты WPA2, где используется криптоустойчивый протокол CCMP и присутствует защита кадров управления (не только кадров данных).

Что такое Wi-Fi роутер и для чего он нужен

Роутер или маршрутизатор – прибор для организации сети, объединения различных сегментов уже существующей инфраструктуры. По адресу получателя, указанному в заголовке пакета (оформленному блоку данных передаваемому по сети), он определяет оптимальный путь к нему и отправляет данные. При отсутствии маршрута пакет сбрасывается. В быту применяется в качестве беспроводной точки доступа – организовывает общий доступ в интернет и локальные сети для быстрого обмена данными между клиентами (компьютер, телефон, планшет, ноутбук).

Наиболее популярные модели, маршрутизаторы от компании D-Link, оснащаются 1-8 LAN-интерфейсами для объединения локальных сетей и 1-2 WAN-портами для подключение локальных сетей (предприятий, организаций, домашних) к сетям провайдера.

Классический Wi-Fi роутер поставляется с 4-портовым коммутатором, WAN-интерфейсом и точкой доступа. Через неё клиенты обмениваются информацией и подключаются к распределительной системе – преимущественно проводному интернету, который поставляется от провайдера через Ethernet. Встречаются модели с USB для подключения сетевого принтера либо беспроводного модема.

Работают роутеры в одном (2,4 и 5 ГГц) или двух диапазонах. Некоторые модели способны одновременно функционировать в нескольких диапазонах, создавая две и более точек доступа. Отличия между маршрутизатором и точкой доступа:

• роутеры умеют объединять клиентов из разных сетей, точки доступа коммутируют устройства в пределах одной сети;
• передача пакетов роутерами основана на анализе IP, точки доступа работают с MAC-адресами;
• маршрутизаторы поддерживают трансляцию адресов – множество девайсов имеет один IP адрес для выхода в интернет;
• маршрутизаторы могут наделяться функциями брандмауэра и динамического присвоения IP-адресов.

Роутеры широко распространены при построении компьютерных сетей дома, на небольших предприятиях, в офисах, общественных заведениях, магазинах и т.д. Поддерживают возможности точки доступа.

Как настроить сеть Вай-Фай в доме

Для организации домашней сети и раздачи интернета, входящего по витой паре или оптоволокну, роутер необходимо правильно настроить.

✍ Подключение роутера

Сначала подключите сетевое устройство к ноутбуку или компьютеру.

1. В порт Power вставьте штекер от адаптера питания.
2. В разъём WAN – обжатый сетевой кабель от провайдера.
3. Один конец патч-корда (входящий в комплект поставки кусок обжатой с обеих сторон коннекторами витой пары) вставьте в любой LAN-интерфейс, второй – в соответствующее гнездо компьютера или ноутбука.

✍ Настройка

В принципе, после этого роутер будет раздавать интернет, осталось внести некоторые изменения в его конфигурацию. Попробуйте посетить несколько ресурсов, если они не загрузятся, в разделе «WAN» или «Интернет» нужно изменить протокол, на используемый провайдером, и ввести логин с паролем из договора с поставщиком услуг.

Консоль администрирования роутера от производителя Zyhel

1. 1. Откройте браузер и перейдите по адресу, указанному на наклейке, нанесённой на дно корпуса устройства. Обычно 192.198.0.1, 192.168.0.1 или 192.168.1.1.
   2. Введите указанные там же логин с паролем, чаще всего это слово «admin»

   

   1. Посетите раздел «Сеть Wi‑Fi» (встречается «Беспроводной режим»).
   2. Введите название сети, выберите стандарт 802.11.

   Многие модели позволяют управлять мощностью сигнала, например, повышать её, если потребители находятся на границе радиуса распространения сигнала (зоны действия Wi-Fi) или за ней. Но, даже если роутер будет отправлять радиосигналы дальше привычного, смартфон сможет их принять, а вот мощности его беспроводного модуля для отправки сигналов обратно роутеру может не хватить.

   1. Для двухдиапазонного маршрутизатора доступна опция выбора частотного диапазона, в котором заработает домашняя сеть. Некоторые модели позволяют создать сеть для каждого из диапазонов.
   2. Выберите передовой режим шифрования данных «WPA2-PSK» и введите пароль для защиты подключения.
   3. Желательно изменить логин и пароль для входа в веб-интерфейс настроек маршрутизатора в разделе с системными настройками.

   

   Преимущества и недостатки Wi-Fi

   К основным преимуществам Вай-Фая относят:

   • скорость и экономичность организации общего доступа до интернета и локальной сети – не нужно прокладывать кабели;
   • сеть легко расширяется насколько это позволяет ширина канала;
   • огромное количество клиентов;
   • совместимость оборудования различных производителей;
   • мобильность – возможность перемещаться в пределах радиуса действия радиосигнала и между точками доступа без разрыва соединения;
   • высокая скорость обмена данными;
   • возможность создания небольших (домашних) локальных сетей.
   • защищённость – многие точки доступа не шифруют трафик, а защищённые несложно взломать для перехвата данных;
   • скорость сильно зависит от множества факторов: преград, помех, расстояния между устройствами;
   • в диапазоне 2,4 ГГц работают десятки бытовых устройств, создающих помехи;
   • ограниченный радиус действия, в зависимости от технологии, несколько десятков – и пара сотен метров;
   • отрицательное влияние сверхвысокочастотного электромагнитного излучения на живую материю;
   • перекрёстные помехи – излучения иных устройств, находящихся в радиусе действия, накладываются друг на друга, что отрицательно сказывается на скорости;
   • нет чёткой границы распространения сигнала;
   • преграды в виде стен, мебели, бытовых приборов и т.д. электромагнитные волны преодолевают проблематично, снижется стабильность и скорость соединения.

   Как подключить устройство к Wi-Fi

   Для коммутации беспроводного клиента с сетью клиент обязан пройти четыре состояния:

   • начальное;
   • аутентифицирован;
   • аутентифицирован и ассоциирован (ожидание аутентификации RSN);
   • все процедуры завершены успешно.

   После 4-го этапа клиент сможет стать полноценным членом сети, передавать и принимать пакеты в ней.

   

   ✍ Сканирование

   Частотные диапазоны разделены на каналы, и при включении точки доступа она отправляет сигнальные кадры во все поддерживаемые каналы со сведениями о своих возможностях, названием и скоростями. При активации Wi-Fi модуля на смартфоне он начинает сканировать каналы поддерживаемых частот на предмет сигнальных кадров и SSID – пассивное сканирование. При активном сканировании в каждый канал отправляются широковещательные пробные запросы.

   Точка доступа отвечает на запрос при совпадении SSID. В ответе содержится информация о скорости, типе шифрования, уровне сигнала и прочих возможностях точки доступа.

   ✍ Аутентификация

   Точка доступа сообщает рабочей станции об используемых криптографических методах, способах аутентификации. После выбора точки ей отправляется запрос на аутентификацию. Их схемы не описаны стандартом 802.11. Способ аутентификации зависит от типа передаваемой информации, требований к безопасности и конфиденциальности. Различают аутентификацию открытых систем и нулевую. Первая применяется для выхода в интернет в общественных местах – не нужно контролировать уровень доступа.

   Процесс точка доступа может прервать по причине использования метода, отличного от аутентификации открытых систем.

   ✍ Ассоциация

   После аутентификации отправляется запрос на ассоциацию. Если возможности клиентской станции совпадают с возможностями точки доступа, создаётся идентификатор ассоциации для ТД и ей посылается запрос ассоциации с кодом «успех». При проблемах код с состоянием ответа несёт в себе код ошибки.

   Пользователю для подключения к сети Wi-Fi необходимо активировать радиомодуль на телефоне/ноутбуке и просканировать пространство на наличие сигнальных кадров. При обнаружении таких выбрать подходящую ТД и уставить с нею связь. Если соединение зашифровано, придётся ввести ключ, иначе авторизация завершится ошибкой.

   Если маршрутизатор или точка доступа не вещает SSID, сеть нужно создать посредством ручного введения её идентификатора (названия) и пароля.

   

   Для данного примера SSID сети — «TP-LINK»

   Для упрощения процесса коммутации предусмотрен механизм WPS – W-Fi Protected Setup. Он исключает ввод пароля и поддерживает три методы настройки. PIN – для создания подключения нужно ввести персональный PIN-код.

   PBC – обязательный механизм для роутеров и не обязательный для клиентов – заключается в нажатии кнопки «WPS» на роутере и клиентском устройстве для коммутации оборудования. Вследствие запускается процесс автоматической установки защищённого соединения.

   NFC – подразумевает прямое подключение клиента к роутеру.

   Заключение

   Общепринятое понятие Wi-Fi, под которым принято подразумевать передачу цифровой информации по радиоканалам, не совсем верное. Под термином скрывается ряд технологий, решений и спецификаций, позволяющих организовывать, объединять, использовать и расширять беспроводные сети с применением различного оборудования, совместимого друг с другом. Они разрабатываются и совершенствуются ассоциацией крупных производителей компьютерной техники и сетевого оборудования.

   Просто о сложном: как работает Wi-Fi и что это вообще такое

   

   

   1. Подключите роутер к интернету, воткнув Ethernet-кабель в WAN-разъем. Он помечен синим цветом. Включите маршрутизатор.
   2. Перейдите в настройки роутера и включите там интерфейс Wi-Fi. По умолчанию этот параметр должен быть включен. На нашем сайте можно найти подробные статьи про настройку роутеров от разных производителей.
   3. В панели задач Windows кликните по значку беспроводной сети.
   4. Среди доступных сетей выберите ту, к которой нужно подключиться. Обратите внимание, что можно поставить галочку на чекбоксе «Подключаться автоматически», чтобы ПК автоматически подключался к данной сети.
   5. Введите пароль от сети. Обычно ключ расположен на корпусе роутера, но может быть изменен вами или провайдером. В последнем случае требуется связаться с провайдером или изучить договор.
   1. Сдвиньте верхнюю шторку.
   2. Здесь нажмите по иконке Wi-Fi. Если рядом есть доступные сети, к которым смартфон ранее подключался, то произойдет автоматическое подключение и вы сможете пользоваться интернетом.
   3. Если же вам нужно подключиться к другой сети, то перейдите в настройки смартфона.
   4. Раскройте раздел «Сеть и интернет» или «Подключения». В зависимости от версии Android и установленной прошивки, он может носить другое название, но смысл останется тем же.
   5. Поставьте переключатель «Использовать Wi-Fi» в активное положение, если он отключен.
   6. Среди списка представленных сетей нажмите по той, к которой хотите подключиться.
   7. Если сеть не защищена паролем, то подключение произойдет сразу же. В противном случае придется ввести пароль.
   • Для использования не нужно прокладывать кабель;
   • Можно подключать мобильные устройства к домашнему интернету;
   • Повышается уровень мобильности, так как вы больше ограничены длинной интернет-кабеля и можете выходить в интернет из любой точки, входящей в зону покрытия;
   • В пределах зоны покрытия интернетом могут пользоваться сразу несколько пользователей;
   • Все сетевое оборудование, прошедшее сертификацию у Wi-Fi Alliance, полностью совместимо друг с другом;
   • Зона покрытия Wi-Fi сигнала может быть расширена при необходимости.
   • Большинство роутеров работает только с частотой 2,4 GHz. В этой же частоте работаю мобильные телефоны, Bluetooth, микроволновые печи и другие роутеры. Устройства могут перекрывать сигнал друг друга, создавая помехи. Современные роутеры поддерживают другие частоты, позволяя минимизировать этот недостаток.
   • Реальная скорость практически всегда ниже скорости, указанной производителем и скорости при подключении через кабель. Это связано с тем, что на скорость беспроводной сети виляет множество факторов.
   • К Wi-Fi, даже если он защищен паролем, легко подключиться. Хорошо, если кто-то просто будет пользоваться вашей точкой доступа бесплатно, но иногда хакеры могут взламывать Wi-Fi сети для своих нужд. Обычно это случается с общественными сетями, а не частными.
   • В некоторых странах законодательно могут накладываться ограничения на точки беспроводного доступа. Например, в России Wi-Fi, работающий вне помещения, требуется обязательно регистрировать.
   • 11a, 802.11b, 802.11g, 802.11h и 802.11i появились в конце 90-х начале 2000-х. Максимальная скорость передачи до 54 Мбит/с. Официально не относятся ни к какому поколению.
   • 11n появился в 2009 году и позволяет обеспечивать среднюю скорость передачи до 150 Мбит/с. Относится поколению Wi-Fi 4. К нему же относятся стандарты 802.11-2012 и 802.11ad.
   • 11ac появился в 2013 году и относится к Wi-Fi 5. Максимальная скорость передачи данных до 6,77 Гбит/с.
   • 11ax – самый современный стандарт, относящийся к Wi-Fi 6. Максимальная скорость передачи – 11 Гбит/с.
   • Наличия помех в виде других устройств, использующих одинаковые частоты;
   • Препятствий для сигнала в виде стен и габаритной мебели;
   • Дальности от источника сигнала;
   • Выбранного тарифного плана у провайдера;
   • Используемой модели роутера и поддержки современных стандартов;
   • Количества устройств, подключенных к текущей точке доступа.

   

   

   

   

   

   

   

   

   Копирование материалов сайта возможно только в случае установки активной индексируемой ссылки на сайт help-wifi.ru

   Находясь на данной странице, вы подтверждаете, что согласны с Пользовательским соглашением.

   Беспроводная передача данных: типы, технология и устройства

   

   Благодаря прогрессу мы получили множество облегчающих нашу жизнь устройств и приборов, которые функционируют за счет изобретения новых технологий. Прорывом в области связи стала не только передача информации по беспроводному каналу, но и синхронизация различного рода устройств при отсутствии проводного соединения.

   Что такое беспроводная передача данных?

   Ответить на этот вопрос просто: БПД — это перенос информации от одного устройства к другому, которые находятся на определенном расстоянии, без участия проводного подключения.

   Технология передачи голосовой информации по радиоканалу стала применяться еще в конце XIX в. С тех пор появилось большое количество радиокоммуникационных систем, которые стали использовать при производстве оборудования для дома, офиса или предприятий.

   Существует несколько способов синхронизации устройств для осуществления передачи данных. Каждый из них используется в определенной области и обладает индивидуальными свойствами. Беспроводные сети передачи данных отличаются своими характеристиками, поэтому минимальное и максимальное расстояние между устройствами, в зависимости от вида технологии передачи информации, будет различно.

   Для синхронизации устройств по радиоканалу устанавливаются специальные адаптеры, которые способны отправлять и получать информацию. Здесь речь может идти как о небольшом модуле, который встраивается в смартфон, так и об орбитальном спутнике. Приемником и передатчиком могут быть разные виды устройств. Передача осуществляется посредством каналов разных частот и диапазонов. Остановимся подробнее на специфике осуществления разных видов беспроводной синхронизации.

   Классификация беспроводных каналов

   В зависимости от природы передающей среды различают четыре типа беспроводной передачи данных.

   

   Радиоканалы сотовой связи

   Передача данных осуществляется беспроводным путем от передатчика к приемнику. Передатчик формирует радиоимпульс определенной частоты и амплитуды, колебание излучается в пространство. Приемник фильтрует и обрабатывает сигнал, после этого происходит извлечение нужной информации. Радиоволны частично поглощаются атмосферой, поэтому такая связь может искажаться при повышенной влажности или дожде. Мобильная связь работает именно на основе радиоволновых стандартов, каналы беспроводной передачи данных отличаются скоростью передачи информации и диапазоном рабочих частот. К радиочастотной категории передачи данных относится Bluetooth — технология беспроводного обмена данными между устройствами. В России используются следующие протоколы:

   • GSM. Это глобальная система осуществления сотовой связи. Частота — 900/1800 мГц, максимальная скорость передачи данных — 270 Кбит/с.
   • CDMA. Данный стандарт обеспечивает наилучшее качество связи. Рабочая частота — 450 МГц.
   • UMTS. Имеет две рабочие полосы частот: 1885-2012 МГц и 2110-2200 МГц.

   Этот способ передачи информации заключается в использовании спутника, на котором установлена антенна со специальным оборудованием. Сигнал поступает от абонента на ближайшую наземную станцию, затем осуществляется переадресация сигнала на спутник. Оттуда информация отправляется на приемник, другую наземную станцию. Спутниковая связь используется для обеспечения телевидения и радиовещания. Спутниковым телефоном можно воспользоваться в любой отдаленной от станций сотовой связи точке.

   Связь устанавливается между приемником и передатчиком, которые находятся на близком расстоянии друг от друга. Такой канал для беспроводной передачи данных работает посредством светодиодного излучения. Связь может быть двусторонней или широковещательной.

   Принцип действия такой же, как в предыдущем варианте, только вместо светодиодов используется лазерный луч. Объекты должны находиться в непосредственной близости друг от друга.

   Беспроводные среды передачи данных различаются своей спецификой. Главными отличительными чертами являются дальность действия и область применения.

   Технологии и стандарты беспроводной передачи данных

   Информационные технологии в настоящее время развиваются быстрыми темпами. Передавать информацию теперь можно при помощи радиоволн, инфракрасного или лазерного излучения. Такой способ обмена информацией намного удобнее, чем проводной вид синхронизации. Дальность действия при этом, в зависимости от технологии, будет отличаться.

   

   • Персональные сети (WPAN). При помощи этих стандартов подключается периферийное оборудование. Использовать беспроводные компьютерные мыши и клавиатуры намного удобнее по сравнению с проводными аналогами. Скорость беспроводной передачи данных достаточно высокая. Персональные сети позволяют оборудовать системы умных домов, синхронизировать беспроводные аксессуары с гаджетами. Примерами технологий, работающих при помощи персональных сетей, являются Bluetooth и ZigBee.
   • Локальные сети (WLAN) базируются на продуктах стандартов 802.11. Термин Wi-Fi в настоящее время известен каждому. Изначально это название было дано продуктам серии стандарта 802.11, а теперь этим термином обозначают продукты любого стандарта из данного семейства. Сети WLAN способны создавать больший рабочий радиус по сравнению с WPAN, повысился и уровень защиты.
   • Сети городского масштаба (WMAN). Такие сети работают по тому же принципу, что и Wi-Fi. Отличительной особенностью данной системы беспроводной передачи данных является более широкий обхват территорий, подключиться к данной сети может большее число приемников. WMAN — это тот же Wi Max, технология, которая предоставляет широкополосное подсоединение.
   • Глобальные сети (WWAN) — GPRS, EDGE, HSPA, LTE. Сети этого типа могут работать на основе пакетной передачи данных или посредством коммутации каналов.

   Отличия в технических характеристиках сетей определяют область их применения. Если рассматривать общие свойства беспроводных сетей, тогда можно выделить следующие категории:

   • корпоративные сети — используются для связи объектов внутри одной компании;
   • операторские сети — создаются операторами связи для оказания услуг.

   Если рассматривать протоколы беспроводной передачи данных, тогда можно выделить следующие категории:

   1. IEEE 802.11a, b, n, g, y. Данные протоколы принято объединять под общим маркетинговым названием Wi-Fi. Различаются протоколы дальностью действия связи, диапазоном рабочих частот и скоростью передачи данных.
   2. IEEE 802.15.1. В рамках стандарта осуществляется передача данных по технологии Bluetooth.
   3. IEEE 802.15.4. Стандарт для беспроводной синхронизации посредством технологии ZigBee.
   4. IEEE 802.16. Стандарт телекоммуникационной технологии WiMax, которая отличается широкой дальностью действия. WiMax функционально схожа с технологией LTE.

   В настоящее время наибольшей популярностью из всех беспроводных протоколов передачи данных пользуются 802.11 и 802.15.1. На базе этих протоколов осуществляется действие технологий Wi-Fi и Bluetooth.

   Bluetooth

   Точкой доступа, как в случае с Wi-Fi, может выступать любое устройство, оснащенное специальным контроллером, который формирует вокруг себя пикосеть. В данную пикосеть могут входить несколько устройств, при желании они могут быть объединены в мосты для передачи данных.

   В некоторых компьютерах и ноутбуках уже встроен контроллер Bluetooth, если данная функция отсутствует, тогда используются USB-адаптеры, которые подсоединяются к аппарату и наделяют его возможностью беспроводной передачи данных.

   

   Bluetooth использует частоту 2,4 ГГц, потребление энергии при этом максимально низкое. Именно этот показатель позволил технологии занять свою нишу в области информационных технологий. Небольшое потребление энергии объясняется слабой мощностью передатчика, небольшой дальностью действия и низкой скоростью передачи данных. Несмотря на это, данных характеристик оказалось достаточно для подключения и функционирования различного рода периферийного оборудования. Технология Bluetooth предоставила нам большое разнообразие беспроводных аксессуаров: наушники, колонки, компьютерные мыши, клавиатуры и многое другое.

   • 1-й класс. Дальность действия беспроводной синхронизации может достигать 100 м. Устройства такого типа используют, как правило, в промышленных масштабах.
   • 2-й класс. Радиус действия составляет 10 м. Устройства этого класса наиболее распространены. Большинство беспроводных аксессуаров относятся именно к этой категории.
   • 3-й класс. Дальность действия — 1 метр. Такие приемники ставят в игровые консоли или в некоторые гарнитуры, когда нет смысла отдалять передатчик и приемник друг от друга.

   Система беспроводной передачи данных на базе технологии Bluetooth очень удобна для связи устройств. Себестоимость чипов довольно низкая, поэтому оснащение оборудования функцией беспроводного подключения не слишком отражается на повышении цены на него.

   Наряду с Bluetooth технология Wi-Fi получила такое же повсеместное распространение в области беспроводных коммуникационных технологий. Однако популярность к ней пришла не сразу. Разработки технологии Wi-Fi начались еще в 80-х годах, но окончательный вариант представили только в 1997 году. Компания Apple решила использовать новую опцию на своих ноутбуках. Так появились первые сетевые карты в iBook.

   

   Принцип действия технологии Wi-Fi следующий: в аппарат встраивается чип, который может дать надежную беспроводную синхронизацию с другим таким же чипом. Если устройств больше, чем два, тогда необходимо использовать точку доступа.

   Точка доступа Wi-Fi — это беспроводной аналог стационарного роутера. В отличие от последнего, подключение осуществляется без участия проводов, посредством радиоволн. При этом появляется возможность подключить сразу несколько устройств. Не стоит забывать, что при использовании большого количества девайсов скорость передачи данных будет значительно снижена. Для защиты данных сети Wi-Fi точки доступа защищают шифрованием. Без введения пароля к такому источнику данных будет не подключиться.

   Первый стандарт технологии Wi-Fi был принят в 1997 году, но повсеместного распространения он так и не получил, так как скорость передачи данных была слишком низкая. Позже появились стандарты 802,11a и 802,11b. Первый давал скорость передачи в 54 Мб/с, но работал на частоте 5 ГГц, которая не везде разрешена. Второй вариант позволял сетям передавать данные на максимальной скорости 11 Мб/с, чего было недостаточно. Тогда появился стандарт 802,11g. Он объединил достоинства предыдущих вариантов, обеспечивая достаточно высокую скорость при рабочей частоте 2,4 ГГц. Стандарт 802,11y является аналогом 802,11g, отличается большим расстоянием действия сетей (до 5 км на открытом пространстве).

   Данный стандарт в настоящее время является наиболее перспективным наряду с другими глобальными сетями. Широкополосный мобильный доступ дает наивысшую скорость беспроводной пакетной передачи данных. В отношении полосы рабочих частот все неоднозначно. Стандарт LTE очень гибкий, сети могут базироваться в частотном диапазоне от 1,4 до 20 МГц.

   

   Дальность действия сетей зависит от высоты расположения базовой станции и может достигать 100 км. Возможность подключения к сетям предоставляется большому количеству гаджетов: смартфонам, планшетам, ноутбукам, игровым консолям и другим устройствам, которые поддерживают данный стандарт. В аппаратах должен быть встроен модуль LTE, который работает совместно с имеющимися стандартами GSM и 3G. В случае обрыва связи LTE девайс переключится на имеющийся доступ к сетям 3G или GSM без обрыва подключения.

   В отношении скорости передачи данных можно отметить следующее: по сравнению с сетями 3G она повысилась в несколько раз и достигла отметки 20 МБит/с. Внедрение большого количества гаджетов, оборудованных LTE-модулями, обеспечивает спрос на данную технологию. Устанавливаются новые базовые станции, которые обеспечивают высокоскоростным доступом в интернет даже отдаленные от мегаполисов населенные пункты.

   Рассмотрим принцип действия сетей четвертого поколения. Технология беспроводной пакетной передачи данных осуществляется посредством протокола IP. Для быстрой и стабильной синхронизации между базовой станцией и мобильной станцией формируется как частотный, так и временный дуплекс. За счет большого количества комбинаций парных частотных диапазонов возможно широкополосное подключение абонентов.

   Распространение сетей LTE снизило тарифы на пользование мобильной связью. Широкий диапазон действия сети позволяет операторам экономить на дорогостоящем оборудовании.

   Устройства передачи данных

   В своей повседневной жизни мы окружены устройствами, которые функционируют на базе беспроводных технологий передачи данных. Причем каждое устройство имеет несколько модулей активности тех или иных стандартов. Пример: классический смартфон использует сети GSM, 3G, LTE для передачи пакетных и голосовых данных, Wi-Fi для выхода в интернет через точку доступа, Bluetooth для синхронизации девайса с аксессуарами.

   

   Рассмотрим самые популярные устройства беспроводной передачи данных, которые получили повсеместное распространение:

   1. Wi-Fi-роутер. Данное устройство способно обеспечивать доступом к интернету несколько девайсов. Сам аппарат синхронизирован с источником интернета проводным путем или при помощи сим-карты оператора сотовых сетей.
   2. Смартфон. Универсальное средство связи, которое дает возможность передавать голосовую информацию, отправлять короткие текстовые сообщения, получать доступ к интернету и синхронизироваться с беспроводными или проводными аксессуарами.
   3. Планшетный компьютер. Функционально может быть идентичен смартфону. Отличительной особенностью является большой экран, благодаря которому использование гаджета становится более комфортным для определенных видов работ.
   4. Персональный компьютер. Полноценный стационарный аппарат со встроенной операционной системой, позволяющий работать в сетях интернет, в том числе беспроводных. Беспроводная передача данных на компьютер от точки доступа, как правило, осуществляется через Wi-Fi-адаптер, который подключается через разъем USB.
   5. Ноутбук. Уменьшенная версия персонального компьютера. В большинстве ноутбуков есть встроенный Bluetooth-адаптер и Wi-Fi-модуль, что позволяет выполнять синхронизацию для получения доступа к интернету, а также подключения беспроводных аксессуаров без дополнительных USB-адаптеров.
   6. Беспроводные аксессуары и периферийные устройства. К данной категории относятся беспроводные колонки, наушники, гарнитуры, мыши, клавиатуры и другие популярные аксессуары, которые подключаются к девайсам или компьютерам.
   7. Телевизор или Smart-TV. Телевизор с операционной системой функционально напоминает компьютер, поэтому наличие встроенных беспроводных модулей для него является необходимостью.
   8. Игровая приставка. Для установки софта у данного гаджета предусмотрен беспроводной выход в интернет. Игровые консоли синхронизированы с устройством по технологии Bluetooth.
   9. Беспроводное оборудование «Умный дом». Очень сложная и многосторонняя система, управление которой осуществляется беспроводным способом. Все датчики и элементы оборудования оснащены специальными модулями для передачи сигналов.

   С усовершенствованием беспроводных технологий на смену старым девайсам постоянно приходят новые аппараты, которые функционально более эффективны и практичны. Оборудование беспроводной передачи данных быстро видоизменяется и модифицируется.

   Перспективы использования беспроводных сетей

   В настоящее время прослеживается тенденция замены проводных элементов оборудования более новыми беспроводными вариантами. Это намного удобнее не только по причине мобильности аппаратов, но и с точки зрения удобства в использовании.

   Производство беспроводного оборудования позволит не только внедрять новейшие системы в мир девайсов для связи, но и оборудовать по последнему слову техники жилье стандартного среднестатистического жителя любого населенного пункта. В настоящее время такое могут позволить себе только люди с высоким уровнем достатка, проживающие в мегаполисах.

   

   В области беспроводных радиокоммуникаций ведутся постоянные исследования, результатом которых являются инновационные технологии, которые отличаются от предшественников своей большей продуктивностью, сниженной энергозатратой и практичностью использования. Результатом таких исследований является появление нового оборудования. Производители всегда заинтересованы в выпуске продукции, которая будет соответствовать инновационным технологиям.

   Более продуктивные точки доступа и мощные базовые станции позволят повсеместно использовать новые технологии на крупных предприятиях. Управление оборудованием можно будет вести дистанционно. В области образования беспроводные технологии способны облегчить процесс обучения и контроля. В некоторых школах уже начинают внедрять процесс мобильного образования. Заключается он в удаленном обучении посредством видеосвязи через интернет. Перечисленные примеры являются лишь начальным шагом перехода развития общества на новую ступень, которая будет построена на базе беспроводных технологий.

   Преимущества беспроводной синхронизации

   Если сравнивать проводную и беспроводную передачу данных, можно выявить множество преимуществ последней:

   • не мешают провода;
   • высокая скорость передачи данных;
   • практичность и быстрота подключения;
   • мобильность использования оборудования;
   • исключен износ или обрыв связи;
   • есть возможность использования нескольких вариантов беспроводного подключения в одном девайсе;
   • возможность подключения сразу нескольких устройств к точке доступа интернета.

   Наряду с этим есть и некоторые недостатки:

   • излучение большого количества аппаратов может отрицательно сказаться на здоровье человека;
   • при близком расположении различного беспроводного оборудования есть вероятность возникновения помех и сбоев в связи.

   Причины массовой распространенности беспроводных сетей очевидны. В необходимости всегда оставаться на связи нуждается любой среднестатистический член современного общества.

   В заключение

   Беспроводные технологии предоставили возможность повсеместного внедрения телекоммуникационного оборудования, которое массово используется во всех странах мира. Постоянные доработки и новые открытия в области беспроводных коммуникаций дают нам все больший уровень комфорта, а обустройство быта при помощи инновационных приборов становится все более доступным для большинства людей.

   Похожие публикации:

   1. Массы протона и электрона относятся как вариант 2
   2. Астро зу 3001 как пользоваться
   3. Где в чертаново можно отремонтировать микроволновку
   4. Из чего делают графит для карандашей