Как вы уже поняли из названия публикации, что в ней мы с Вами рассмотрим устройство и принцип работы Wi-Fi и WiMax. Казалось бы что сегодня каждый знает об этой технологии и нет смысла писать подобный материал на эту тему. Но проанализировав насколько часто сегодня люди ищут ответ на подобный вопрос, я пришел к выводу, что он раскрыт не до конца и актуален по сей день. Как правило этот вопрос интересует любопытных и начинающих пользователей или людей, которые интересуются цифровыми технологиями в целом. Итак, первым делом мы с вами рассмотрим что же такое Wi-Fi?
Wi-Fi — это аббревиатура, которая произошла от английского словосочетания Wireless Fidelity, что означает «беспроводная передача данных» или «беспроводная точность». Это система короткого действия, покрывающая десятки метров и которая использует не лицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Это протокол и стандарт на оборудование для широкополосной радиосвязи, предназначенной для организации локальных беспроводных сетей.
Другими словами, Wi-Fi — это современная и перспективная беспроводная технология, которая использует радиоканалы для передачи данных. Данная технология предполагает наличие точки доступа/маршрутизатора Wi-Fi (стандарты 802.11a/b/g/n), которая обеспечивает стабильный доступ к сети из некоторой области радиусом до 45 метров в помещении и 90 метров на открытом пространстве (радиус действия зависит от многих условий и в вашем случаем может меняться).
Основные стандарты Wi-Fi:
IEEE 802.11 — определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных и является базовым стандартом WLAN.
IEEE 802.11a — Протокол не совместим с 802.11b и несет в себе более высокие скорости передачи чем 11b. Использует частотные каналы в спектре 5GHz. Максимальная пропускная способность до 54Мбит/c.
IEEE 802.11b — стандарт использует более быстрые скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Использует частотные каналы в спектре 2.4GHz. Максимальная пропускная способность до 11Мбит/c.
IEEE 802.11g — стандарт использует скорости передачи данных эквивалентные 11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 11b. Максимальная пропускная способность до 54Мбит/c.
IEEE 802.11n — на данный момент это cамый передовой коммерческий Wi-Fi стандарт, который использует частотные каналы в спектрах 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Максимальная пропускная способность до 300 Мбит/c.
Для более детального представления, привожу сравнительную таблицу стандартов беспроводной связи, в которой содержится подробная информация о таких технологиях как: Wi-Fi, WiMax, Bluetooth v 1.1, Bluetooth v 2.0, Bluetooth v 3.0, UWB, ZigBee, инфракрасный порт.
Работает все это следующим образом. К точке доступа подключаются устройства-клиенты: планшет, Smart TV, компьютеры, ноутбуки, КПК, смартфоны и другие мобильные устройства, имеющие Wi-Fi адаптеры (приемники). И буквально за несколько секунд устанавливается соединение с Всемирной паутиной или локальной сетью.
Способ подвода Интернета к точке доступа неважен.Точки доступа делятся на публичные и частные. Первые предоставляют доступ в Интернет бесплатно или за деньги неограниченному количеству пользователей. Вторые в принципе используются только для нужд владельцев. Однако к ним также можно подключиться, если сеть не защищена паролем.
Публичные хот-споты (hot spot — точка подключения к беспроводной сети WLAN, а если дословно то «горячее место», «горячая точка») часто встречаются в местах общественного пользования: аэропортах, вокзалах, гостиницах, ресторанах, кафе, магазинах, библиотеках. Подключиться к таким сетям можно свободно на территории заведения или недалеко от него. В некоторых требуется авторизация, при этом логин и пароль вам выдадут после того, как вы оплатите услуги этого заведения.
Некоторые города мира почти полностью охвачены Wi-Fi сетью: для доступа к ней достаточно оплачивать недорогой абонемент. К услугам потребителей представлены не только коммерческие сервисы. Частные лица, сообщества, муниципалитеты активно строят свободные Wi-Fi сети. Небольшие сети, обеспечивающие беспроводным Интернетом жилые дома, публичные заведения (библиотеки, учебные заведения), постепенно укрупняются, используя общее пиринговое соглашение для свободного взаимодействия друг с другом и существуя на основе пожертвований, добровольной помощи и других источников.
Городские власти нередко поддерживают подобные проекты. В Париже, к примеру, OzoneParis дает свободный и неограниченный доступ в Интернет всем, кто предоставляет крышу своего дома для монтажа Wi-Fi сети. В Иерусалиме работает проект Unwire Jerusalem, в рамках которого свободные точки доступа устанавливаются в крупных торговых центрах городов. Многие западные университеты предоставляют доступ в Интернет для своих студентов, работников и посетителей. В странах СНГ ситуация похуже, тем не менее количество хот-спотов постоянно растет.
Преимущества Wi-Fi:
Долой провода. За счет отсутствия проводов экономит время и средства на их прокладку и разводку. Сеть можно расширять практически бесконечно, увеличивая количество потребителей и геометрию сети установкой дополнительных точек доступа. В отличие от прокладки проводных сетей, не нужно уродовать стены, потолки и пол кабелями, штробить стены и сверлить сквозные отверстия. Иногда проводную сеть нельзя построить чисто физически.
Глобальная совместимость. Wi-Fi — это семейство глобальных стандартов (несмотря на некоторые ограничения, существующие в разных странах), поэтому по идее устройство, произведенное в США, должно прекрасно работать в странах СНГ. И наоборот.
Недостатки Wi-Fi:
Правовой аспект. В различных странах по разному подходят к использованию частотного диапазона и параметрам передатчиков/приемников беспроводного сигнала стандартов IEEE 802.11. В одних странах, к примеру, требуется регистрация всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений. В других налагается ограничение на используемые частоты или мощность передатчика.
В странах СНГ использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Если вы хотите связать радиоканалом два соседних дома, рекомендуется обратиться в вышеупомянутый надзорный орган.
Стабильность связи. Стандартные домашние Wi-Fi маршрутизаторы распространенных стандартов 802.11Ь или 802.11g имеют радиус действия порядка 40-50 метров в помещении и до 90 метров снаружи. Некоторые электронные устройства (микроволновка), погодные явления (дождь) ослабляют уровень сигнала. Также расстояние зависит от рабочей частоты и других факторов. Более детально узнать о факторах, которые влияют на беспроводную связь Wi-Fi вы можете здесь.
Перекрестные помехи. При большой плотности точек доступа могут возникнуть проблемы доступа к открытой точке доступа при наличии рядом хотспота, работающего на том же или соседнем канале и использующем шифрование.
Факторы производства. К сожалению, производители не всегда четко придерживаются стандартов, поэтому некоторые устройства могут работать нестабильно или на меньших скоростях.
Энергопотребление. Достаточно высокое потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.
Безопасность. Стандарт шифрования WEP, по-прежнему остается одним из популярных и относительно легко взламываемых, а более совершенный протокол WPA, к сожалению, не поддерживают многие старые точки доступа. Более надежным и совершенным на сегодня считается протокол WPA2.
Ограниченная функциональность. При передаче небольших пакетов данных к ним присоединяется большое количество служебной информации, что ухудшает качество связи. Поэтому Wi-Fi не рекомендуется использовать для работы в IP-телефонии, использующей протокол RTP: качество связи не гарантировано.
Что такое интернет
Интернет предоставляет пользователям безграничные возможности. Например, если с помощью шнура соединить между собой 2 компьютера, они могут передавать медиафайлы, пересылать друг другу фильмы, музыку. Эти устройства образуют локальную сеть.
Если такими же кабелями соединить миллионы ПК по планете, то люди смогут передавать информацию и общаться со знакомыми, родственниками в разных уголках планеты. Работе глобальной сети (WWW) помогают супермощные компьютеры – серверы.
Преимущества, которые открывает перед пользователем WWW:
- развлечения – онлайн-игры, в которые играют в многопользовательском режиме, просмотр фильмов, без необходимости скачивания на ПК;
- поиск информации – в глобальной компьютерной сети есть ответы на все интересующие вопросы;
- операции с деньгами – интернет помогает оплачивать счета, не выходя из дома;
- заработок – WWW предоставляет желающим массу способов заработать: написанием статей, продвижением рекламы, созданием сайтов;
- общение – находясь в разных точках планеты, люди связываются между собой посредством интернета. Программы, которые помогают наладить контакт, бесплатные;
Передача информации посредством WWW упрощает жизнь пользователям. Например, намного сподручнее получить результаты обследований на электронную почту, чем томиться под кабинетом в ожидании.
Какой Wi-Fi модуль на ноутбук выбрать?
Если в вашем ноутбуке по каким-либо причинам отсутствует модуль беспроводной связи, возможны три варианта: 1. MiniPCI. Этот адаптер устанавливается внутри ноутбука в порт Minipci, который присутствует во всех ноутбуках, выпущенных после 2004 года. В процессе работы его не нужно подключать и отключать. Но установку данного адаптера рекомендуется выполнять только в сервисных центрах.
2. USB-адаптеры. По размерам — обычная «флешка». Различаются, как и все адаптеры, следующими параметрами: дальность приема, скорость передачи, поддерживаемый стандарт. Минус — адаптер выступает за габариты ноутбука, поэтому его можно ненароком задеть при переноске и повредить USB-порт. Не подходит тем, у кого мало свободных USB-портов. Зато этот адаптер можно установить в любое устройство, имеющее USB-порт. Например, в стационарный компьютер.
3. PCMCIA. Устанавливаются в широко распространенный PCMCIA-слот ноутбука. Эту операцию под силу выполнить любому пользователю. При этом адаптер только немного выступает за габариты ноутбука. Мы имеем свободный USB-порт и занятый — PCMCIA.
Подведя черту можно сказать, что по стоимости все типы Wi-Fi адаптеров отличаются не сильно. Что выбрать для себя решайте сами. Имейте ввиду, что для того чтобы операционная система опознала ваше устройство, нужно либо установить драйвер с поставляемого в комплекте с адаптером диска, либо надеяться на то, что ваша ОС найдет драйвер в своих недрах. Чем новее ОС, тем на это больше шансов. А теперь давайте рассмотрим принцип работы технологии WiMax.
Адаптация скорости
В Ethernet скорость оборудования фиксирована, она будет одинакова для всех устройств в сети. Вайфай же позволяет менять скорость в зависимости от качества сигнала. Если качество сигнала высокое то скорость увеличивается, а если низкое то скорость уменьшается. Для того чтобы увеличивать или уменьшать скорость, вайфай меняет несколько параметров:
- Можно использовать разную ширину канала от 20 МГц до 160 МГц.
- Поддерживает различные модуляции, которые позволяют передавать данные с разной скоростью и надежностью
- Есть возможность менять интервал данных между символами которые передаются по вайфай.
Таблица которая показывает разные варианты скорости для одного пространственного потока вайфай. Самая низкая скорость 6.5 Мб/с получается при использовании двоичной фазовой модуляции BPSK канала 20 МГц и интервала между символами 800 нс. Самая большая скорость 866 Мб/с получается, если использовать квадратурную амплитудную модуляцию у которой 256 состояний, канал шириной 160 МГц и интервал между символами 400 нс.
Данные представлены для одного пространственного потока, если ваша точка доступа и ваша станция имеют несколько антенн, то можно использовать несколько пространственных потоков и за счет этого еще больше увеличить скорость передачи.
Как работает WiMAX.
Существует еще один стандарт беспроводной связи, который развивается не менее быстрыми темпами, чем Wi-Fi. Однако во многом от него отличается. Давайте рассмотрим его основные особенности.
WiMax — это аббревиатура расшифровывается как Worldwide Interoperability for Microwave Access, что дословно в переводе означает «Международное взаимодействие для микроволнового доступа». Стоит сказать что WiMax не является более опасным для здоровья, чем обычная сотовая связь. Технология использует высокую степень защиты для передачи данных, что идеально подходит для ведения бизнеса. В WiMAX используется тройное шифрование данных посредством алгоритма DES 3.
WiMAX базируется на стандарте IEEE 802.16 (не путать с IEEE 802.11). Сеть на базе этой технологии строится на основе базовых и абонентских станций и оборудования, связывающего между собой базовые станции, с поставщиком Интернета и других сервисов. Используемый рабочий диапазон от 1,5 до 11 ГГц. Скорость теоретически может достигать 70 Мбит/с. Не требуется прямая видимость между базой и приемником.
Для связи между базами используются частоты от 10 до 66 ГГц. Скорость может достигать 120 Мбит/с. Необходима прямая видимость между базами и наличие хотя бы одной базы, подключенной к сети Интернет с помощью проводных технологий. Радиус действия — 6-10 км для «статичных» абонентов и 1-5 км -для «мобильных», передвигающихся на скорости до 120 км/ч.
Особенности Wi-Fi и WiMAX.
Аутентификация поддерживается как часть взаимного уровня цифровых сертификатов Х.509 (РК1). Устройства WiMAX имеют уникальные сертификаты, один для данного типа устройств, один для данного производителя. По сути, достигается защита потоков данных, заслуживающая полного доверия. По этой причине на базе WiMax даже появляются виртуальные частные, конфиденциальные сети (VPN). Они дают возможность сформировать защищенные коридоры, служащие для передачи информации как удаленным пользователям, так и с сотрудниками компании.
В условиях города и частного сектора не смотря на постройки, деревья и даже погоду, WiMax способен по средством радиоканала передавать необходимые данные. Провайдер установив передатчики WiMax в разных частях города открывает огромную по нынешним меркам возможность подключения к Интернету в доступной зоне действия сети.
Кроме этого, WiMax может быть использован для голосовой и видео-связи высокого качества. Как вы понимаете, WiMax призван решить три основных требования к сетевым соединениям, высокую пропускную способность, надёжность и мобильность. За технологией WiMax будущее потому что она дает возможность выполнять работу по проектам в любом месте и открывает доступ ко всем вашим бизнес-приложениям.
В заключении этого поста скажу, что технология Wi-Fi в первую очередь создавалась для корпоративных пользователей, чтобы избавиться от хитросплетения проводов, но сейчас она становится популярной и в частном секторе. Технологии Wi-Fi и WiMax хоть и собратья, но призваны решать совершенно разный круг задач.
Все чаще в семье появляются дополнительные сетевые устройства: планшет, Smart TV, ноутбук, мобильные девайсы и игровые консоли с поддержкой Wi-Fi. И каждому необходим выход в Интернет. И желательно, никаких проводов, чтобы можно было свободно перемещаться по квартире. В таком случае беспроводной Интернет станет хорошим выбором.
Связь частоты сигнала WiFi и длины волны
Характеристики длины волны сравнительно редко используются в параметрах оборудования WiFi. Однако иногда, для понимания физических свойств и поведения сигнала беспроводной связи в различных условиях неплохо разбираться в связи частоты и длины радиоволн.
Общее правило: Чем выше частота, тем короче длина волны. И наоборот.
Формула для расчета длины волны:
Длина волны WiFi сигнала (в метрах)= Скорость света (в м/сек) / Частота сигнала (в герцах).
Скорость света в м/сек = 300 000 000.
После упрощения формулы получаем: Длина волны в метрах = 300/ Частота в МГц.
