Які бувають стандарти Wi-Fi та який для смартфона кращий. AC стандарт Wi-Fi

Одна з найважливіших настройок бездротової мережі, це "Режим роботи", "Режим бездротової мережі", "Mode" тощо. Назва залежить від маршрутизатора, прошивки, або мови панелі керування. Цей пункт у налаштуваннях маршрутизатора дозволяє встановити певний режим роботи Wi-Fi (802.11) . Найчастіше це змішаний режим b/g/n. Ну і ac, якщо у вас є дводіапазонний маршрутизатор.

Щоб визначити, який режим краще вибрати в налаштуваннях маршрутизатора, спочатку потрібно розібратися, що це взагалі таке і на що впливають ці налаштування. Думаю, не зайвим буде скріншот із цими налаштуваннями на прикладі роутера TP-Link. Для діапазону 2.4 та 5 GHz.

На даний момент можна виділити 4 основні режими: b/g/n/ac. Основна відмінність – максимальна швидкість з'єднання. Зверніть увагу, що швидкість, про яку я писатиму нижче, це максимально можлива швидкість (в один канал) . Яку можна отримати в ідеальних умовах. У реальних умовах швидкість з'єднання набагато нижча.

IEEE 802.11– це набір стандартів, на якому працюють усі Wi-Fi мережі. По суті це і є Wi-Fi.

Давайте докладно розглянемо кожний стандарт (По суті, це версії Wi-Fi):

• 802.11a– я коли писав про чотири основні режими, то його не розглядав. Це один із перших стандартів, працює в діапазоні 5 ГГц. Максимальна швидкість 54 Мбіт/с. Не найпопулярніший стандарт. Та й старий уже. Зараз у діапазоні 5 ГГц вже "керує" стандарт ac.
• 802.11b– працює у діапазоні 2.4 ГГц. Швидкість до 11 Мбіт/с.
• 802.11g– можна сказати, що це більш сучасний та доопрацьований стандарт 802.11b. Працює також у діапазоні 2.4 ГГц. Але швидкість вже до 54 Мбіт/с. Сумісний з 802.11b. Наприклад, якщо ваш пристрій може працювати в цьому режимі, він без проблем буде підключатися до мереж, які працюють в режимі b (старішому).
• 802.11n- Найпопулярніший стандарт на сьогоднішній день. Швидкість до 150 Мбіт/c у діапазоні 2.4 ГГц та до 600 Мбіт/c у діапазоні 5 ГГц. Сумісність із 802.11a/b/g.
• 802.11ac– новий стандарт, який працює лише у діапазоні 5 ГГц. Швидкість передачі до 6,77 Гбіт/с (за наявності 8 антен і в режимі MU-MIMO). Цей режим є лише на дводіапазонних маршрутизаторах, які можуть транслювати мережу в діапазоні 2.4 ГГц та 5 ГГц.

Швидкість з'єднання

Як показує практика, найчастіше налаштування b/g/n/ac змінюють з метою підвищення швидкості підключення до Інтернету. Зараз намагатимуся пояснити, як це працює.

Візьмемо найпопулярніший стандарт 802.11n у діапазоні 2.4 ГГц, коли максимальна швидкість 150 Мбіт/с. Саме ця цифра найчастіше вказана на коробці з маршрутизатором. Так само там може бути написано 300 Мбіт/с, або 450 Мбіт/с. Це залежить від кількості антен на маршрутизаторі. Якщо одна антена, то роутер працює в один потік та швидкість до 150 Мбіт/с. Якщо дві антени, то два потоки та швидкість множиться на два – отримуємо вже до 300 Мбіт/с і т.д.

Все це просто цифри. У реальних умовах швидкість Wi-Fi при підключенні в режимі 802.11n буде 70-80 Мбіт/с. Швидкість залежить від величезної кількості різних факторів: перешкоди, рівень сигналу, продуктивність і навантаження на маршрутизатор, налаштування і т.д.

Оскільки вони мають багато версій веб-інтерфейсу, то розглянемо кілька із них. Якщо у вашому випадку світлий веб-інтерфейс як на скріншоті нижче, відкрийте розділ "Wi-Fi". Там буде пункт "Бездротовий режим" з чотирма варіантами: 802.11 B/G/N mixed, та окремо N/B/G.

Або навіть так:

Налаштування "802.11 Mode".

Діапазон радіочастот на роутері Netis

Відкрийте сторінку з налаштуваннями у браузері за адресою http://netis.cc. Потім перейдіть до розділу "Бездротовий режим".

Там буде меню "Діапаз. радіочастот". У ньому можна змінити стандарт Wi-Fi мережі. За замовчуванням встановлено "802.11 b+g+n".

Нічого складного. Тільки налаштування не забудьте зберегти.

Настроювання мережевого режиму Wi-Fi на роутері Tenda

Установки знаходяться у розділі "Бездротовий режим" – "Основні налаштування WIFI".

Пункт "Мережевий режим".

Можна поставити як змішаний режим (11b/g/n), і окремо. Наприклад, лише 11n.

Якщо у вас інший маршрутизатор, або налаштування

Дати конкретні вказівки для всіх пристроїв та версій програмного забезпечення просто неможливо. Тому, якщо вам потрібно змінити стандарт бездротової мережі, і ви не знайшли свого пристрою вище у статті, дивіться налаштування в розділі з назвою "Бездротова мережа", "WiFi", "Wireless".

Якщо не знайдете, напишіть модель свого роутера в коментарях. І бажано прикріпити ще скріншот із панелі управління. Підкажу вам, де шукати ці налаштування.

Протокол бездротового зв'язку Wi-Fi (Wireless Fidelity – бездротова точність) було розроблено ще 1996 року. Спочатку він призначався для побудови локальних мереж, але найбільшу популярність набув як ефективний метод з'єднання з інтернетом смартфонів та інших портативних пристроїв.

За 20 років однойменний альянс розробив кілька поколінь з'єднання, впроваджуючи з кожним роком швидкісні та функціональніші його оновлення. Вони описуються стандартами 802.11, що видаються IEEE (Інститут інженерів електротехніки та електроніки). До групи входить кілька версій протоколу, що відрізняються швидкістю передачі даних та підтримкою додаткових функцій.

Найперший стандарт Wi-Fi у відсутності літерного позначення. Підтримуючі пристрої обмінюються даними на частоті 2,4 ГГц. Швидкість передачі становила лише 1 Мбіт/с. Також існували девайси за допомогою швидкості до 2 Мбіт/с. Він активно використовувався лише 3 роки, після чого був удосконалений. Кожен наступний стандарт Wi-Fi позначається буквою після загального номера (802.11a/b/g/n тощо).

Одне з перших оновлень стандарту Wi-Fi, що вийшло 1999 року. Завдяки подвоєнню частоти (до 5 ГГц) інженерам вдалося досягти теоретичних швидкостей до 54 Мбіт/с. Широкого поширення він не отримав, оскільки сам собою несумісний з іншими версіями. Пристрої, що підтримують його, для роботи в мережах на 2,4 ГГц повинні мати подвійний приймач. Смартфони з Wi-Fi 802.11a поширені погано.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11b

Друге раннє оновлення інтерфейсу, що вийшло паралельно із версією a. Частота залишилася незмінною (2,4 ГГц), але швидкість збільшили до 5,5 або 11 Мбіт/с (залежно від пристрою). До кінця першого десятиліття 2000-х років це був найпоширеніший стандарт для бездротових мереж. Сумісність із старішою версією, а також досить великий радіус покриття, забезпечили йому популярність. Незважаючи на витіснення новими версіями, 802.11b підтримується практично всіма сучасними смартфонами.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11g

Нове покоління протоколу Wi-Fi було представлене у 2003 році. Розробники залишили частоти передачі даних колишніми, завдяки чому стандарт виявився повністю сумісним із попереднім (старі пристрої працювали зі швидкістю до 11 Мбіт/с). Швидкість передачі зросла до 54 Мбіт/с, що було досить до недавнього часу. Усі сучасні смартфони працюють з 802.11g.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11n

У 2009 році сталося масштабне оновлення стандарту Wi-Fi. Нова версія інтерфейсу отримала істотне збільшення швидкості (до 600 Мбіт/с), зберігши сумісність із попередніми. Для можливості роботи з обладнанням 802.11a, а також боротьби з перевантаженістю діапазону 2,4 ГГц, було повернуто підтримку частот 5 ГГц (паралельно 2,4 ГГц).

Було розширено можливості конфігурування мережі та збільшено кількість підтримуваних одночасно з'єднань. З'явилися можливість зв'язку в багатопотоковому режимі MIMO (паралельна передача декількох потоків даних на одній частоті) та об'єднання двох каналів для зв'язку з одним пристроєм. Перші смартфони з підтримкою цього протоколу вийшли 2010 року.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac

У 2014 році було затверджено новий стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac. Він став логічним продовженням 802.11n, що надає десятикратне зростання швидкості. Завдяки можливості об'єднання до 8 каналів (по 20 МГц кожен) одночасно – теоретична стеля збільшилася до 6,93 Гбіт/с. що у 24 рази швидше, ніж 802.11n.

Від частоти 2,4 ГГц було вирішено відмовитися, через завантаженість діапазону і неможливості об'єднання більше 2 каналів. Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac працює в діапазоні 5 ГГц і назад сумісний із пристроями 802.11n (з частотою 2,4 ГГц), але робота з попередніми версіями не гарантується. Сьогодні ще не всі смартфони підтримують його (наприклад, підтримки немає у багатьох бюджетників на MediaTek).

Інші стандарти

Існують версії IEEE 802.11, марковані іншими літерами. Але вони або вносять невеликі поправки та доповнення до перерахованих вище стандартів, або додають специфічні функції (на зразок можливості взаємодії з іншими радіомережами або безпека). Виділити варто 802.11y, який використовує нестандартну частоту 3,6 ГГц, а також 802.11ad, розрахований на діапазон 60 ГГц. Перший створений для забезпечення дальності зв'язку до 5 км за рахунок використання чистого діапазону. Другий (він також відомий як WiGig) – призначений для забезпечення максимальної (до 7 Гбіт/с) швидкості зв'язку на надмалих відстанях (у межах кімнати).

Який стандарт Wi-Fi для смартфона кращий

Усі сучасні смартфони обладнані модулем Wi-Fi, розрахованим працювати з кількома версіями 802.11. Як правило, підтримуються всі сумісні взаємно стандарти: b, g і n. Однак робота з останнім нерідко може бути реалізована лише на частоті 2,4 ГГц. Пристрої, які здатні працювати в мережах 802.11n 5 ГГц, також відрізняються підтримкою 802.11a як зворотного сумісного.

Зростання частоти сприяє збільшенню швидкості обміну даними. Але водночас зменшується довжина хвилі, їй складніше проходити крізь перешкоди. Через це теоретична дальність зв'язку 2,4 ГГц буде вищою, ніж у 5 ГГц. Однак на практиці ситуація трохи інакша.

Частота 2,4 ГГц виявилася вільною, тож побутова електроніка використовує саме її. Крім Wi-Fi, у цьому діапазоні працюють Bluetooth-пристрої, приймачі бездротових клавіатур і мишок, у ньому ж випромінюють магнетрони НВЧ-печей. Тому в місцях, де функціонує кілька мереж Wi-Fi, кількість перешкод нівелює перевагу в дальності. Сигнал ловитиметься і за сотню метрів, але швидкість виявиться мінімальною, а втрати пакетів даних – більшими.

Діапазон 5 ГГц ширший (від 5170 до 5905 МГц) менше завантажений. Тому хвилі гірше долають перешкоди (стіна, меблі, тіло людини), зате в умовах прямої видимості забезпечують стійкіший зв'язок. Нездатність ефективно долати стіни обертається перевагою: ви не зможете зловити сусідський Wi-Fi, зате і вашому роутеру або смартфону він не заважатиме.

Однак, слід пам'ятати, що для досягнення максимальної швидкості – необхідний і роутер, який працює з таким самим стандартом. В інших випадках отримати більше 150 Мбіт/с все одно не вийде.

Багато залежить від роутера та його типу антени. Антени адаптивного типу розроблені так, що вони визначають місцезнаходження смартфона і подають на нього спрямований сигнал, що дістає далі, ніж інші типи антен.

IEEE 802.11- набір стандартів зв'язку для комунікації у бездротовій локальній мережній зоні частотних діапазонів 0,9, 2,4, 3,6 та 5 ГГц.

Користувачам більш відомий за назвою Wi-Fi, що фактично є брендом, запропонованим і просувається організацією Wi-Fi Alliance. Набув широкого поширення завдяки розвитку мобільних електронно-обчислювальних пристроїв: КПК та ноутбуків.

IEEE 802.11a- Стандарт мереж Wi-Fi. Використовує частотний діапазон 5 ГГц U-NII ( англ.).

Незважаючи на те, що ця версія використовується не так часто через стандартизацію IEEE 802.11b і впровадження 802.11g, вона також зазнала змін у плані частоти та модуляції. OFDM дозволяє передавати дані паралельно на численних підчастотах. Це дозволяє підвищити стійкість до перешкод і оскільки надсилається більше одного потоку даних, реалізується висока пропускна здатність.

IEEE 802.11а може розвивати швидкість до 54 Мб/с в ідеальних умовах. У менш ідеальних умовах (або при чистому сигналі) пристрої можуть вести зв'язок зі швидкістю 48 Мб/с, 36 Мб/с, 24 Мб/с, 18 Мб/с, 12 Мб/с та 6 Мб/с.

Стандарт IEEE 802.11a несумісний із 802.11b 802.11g.

Ieee 802.11b

Всупереч своїй назві, прийнятий у 1999 році стандарт IEEE 802.11b не є продовженням стандарту 802.11a, оскільки в них використовуються різні технології: DSSS (точніше, його покращена версія HR-DSSS) у 802.11b проти OFDM у 802.11a. Стандарт передбачає використання неліцензійного діапазону частот 2,4 ГГц. Швидкість передачі – до 11 Мбіт/с.

Продукти стандарту IEEE 802.11b, що постачаються різними виробниками, тестуються на сумісність та сертифікуються організацією Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), яка нині більше відома під назвою Wi-Fi Alliance. Сумісні бездротові продукти, що пройшли випробування за програмою "Альянсу Wi-Fi", можуть бути марковані знаком Wi-Fi.

Довгий час IEEE 802.11b був поширеним стандартом, на базі якого було збудовано більшість бездротових локальних мереж. Зараз його місце зайняв стандарт IEEE 802.11g, що поступово витісняється високошвидкісним IEEE 802.11n.

Ieee 802.11g

Проект стандарту IEEE 802.11g було затверджено у жовтні 2002 року. Цей стандарт передбачає використання діапазону частот 2,4 ГГц, забезпечуючи швидкість з'єднання до 54 Мбіт/с (брутто) і перевищуючи таким чином стандарт IEEE 802.11b, який забезпечує швидкість з'єднання до 11 Мбіт/с. Крім того, він гарантує зворотну сумісність із стандартом 802.11b. Зворотна сумісність стандарту IEEE 802.11g може бути реалізована в режимі модуляції DSSS, тоді швидкість з'єднання буде обмежена одинадцятьма мегабітами в секунду або в режимі модуляції OFDM, при якому швидкість може досягати 54 Мбіт/с. Таким чином, цей стандарт є найбільш прийнятним при побудові бездротових мереж

OFDM(англ. Orthogonal frequency-division multiplexing - мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів) є цифровою схемою модуляції, яка використовує велику кількість близько розташованих ортогональних піднесучих. Кожна піднесуча модулюється за звичайною схемою модуляції (наприклад, квадратурна амплітудна модуляція) на низькій символьній швидкості, зберігаючи загальну швидкість передачі даних, як і у звичайних схем модуляції однієї несучої в тій же смузі пропускання. Насправді сигнали OFDM виходять шляхом використання БПФ (Швидке перетворення Фур'є).

Основною перевагою OFDM у порівнянні зі схемою з однією несучою є її здатність протистояти складним умовам у каналі. Наприклад, боротися із загасанням в області ВЧ у довгих мідних провідниках, вузькосмуговими перешкодами та частотно-виборчим загасанням, викликаним багатопроменевим характером поширення, без використання складних фільтрів-еквалайзерів.

СтруктураOFDMсигналу

У системах радіодоступу зустрічаються різновиди сигналів OFDM: COFDM та VOFDM.

СигналиCOFDMвикористовують кодування інформації на кожній піднесучій та між піднесучою. Перешкодостійке кодування дозволяє додатково посилити корисні властивості OFDM-сигналу.

ПозначенняVOFDMприховує векторну модуляцію, де використовується більше однієї приймальної антени, що дозволяє додатково посилити ефект боротьби з міжсимвольною інтерференцією.

Фізичний рівень- Перший рівень мережевої моделі OSI. Це нижній рівень моделі OSI – фізичне та електричне середовище для передачі даних. Зазвичай фізичний рівень описує: передачі на прикладах топологій, порівнює аналогове та цифрове кодування, синхронізацію біт, порівнює вузькосмугову та широкосмугову передачу, багатоканальні системи зв'язку, послідовну (логічну 5-вольтову) передачу даних.

Якщо подивитися з тієї точки зору, що мережа включає в себе обладнання та програми, що контролюють обладнання, то тут фізичний шар ставитиметься саме до першої частини визначення.

Цей рівень, як і канальний і мережевий, є сетезависимым

Одиниця виміру, що використовується на цьому шарі - Біти, тобто фізичний рівень здійснює передачу потоку бітів за відповідним фізичним середовищем через відповідний інтерфейс.

Набір стандартів IEEE 802.3, що визначають канальний і фізичний рівень у дротової мережі Ethernet, зазвичай, реалізується у локальних мережах (LAN), а деяких випадках - й у глобальних (WAN).

Комітет із стандартів IEEE 802 сформував робочу групу зі стандартів для бездротових локальних мереж 802.11 у 1990 році. Ця група зайнялася розробкою загального стандарту для радіообладнання та мереж, що працюють на частоті 2,4 ГГц, зі швидкостями доступу 1 та 2 Mbps (Megabits-per-second). Роботи зі створення стандарту було завершено через 7 років, і в червні 1997 року була ратифікована перша специфікація 802.11. Стандарт IEEE 802.11 був першим стандартом для продуктів WLAN від незалежної міжнародної організації, яка розробляє більшість стандартів для провідних мереж. Проте на той час закладена спочатку швидкість передачі у бездротовий мережі не задовольняла потребам користувачів. Для того, щоб зробити технологію Wireless LAN популярною, дешевою, а головне, що відповідає сучасним жорстким вимогам бізнес-додатків, розробники були змушені створити новий стандарт.

У вересні 1999 року IEEE ратифікував розширення попереднього стандарту. Назване IEEE 802.11b (також відоме як 802.11 High rate), воно визначає стандарт для продуктів бездротових мереж, які працюють на швидкості 11 Mbps (подібно до Ethernet), що дозволяє успішно застосовувати ці пристрої у великих організаціях. Сумісність продуктів різних виробників гарантується незалежною організацією, яка називається Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Ця організація була створена лідерами індустрії бездротового зв'язку у 1999 році. В даний час членами WECA є більше 80 компаній, у тому числі такі відомі виробники, як , , і т.д.

Потреба у бездротовому доступі до локальних мереж зростає в міру збільшення числа мобільних пристроїв, таких як ноутбуки та PDA, а також зі зростанням бажання користувачів бути підключеними до мережі без необхідності "встромляти" мережний провід у свій комп'ютер. За прогнозами, до 2003 року у світі налічуватиметься понад мільярд мобільних пристроїв, а вартість ринку продукції WLAN до 2002 року прогнозується у понад 2 мільярди доларів.

Стандарт IEEE 802.11 та його розширення 802.11b

Як і всі стандарти IEEE 802, 802.11 працює на нижніх двох рівнях моделі ISO/OSI, фізичному та канальному рівні (рис. 1). Будь-яка мережна програма, мережна операційна система, або протокол (наприклад, TCP/IP), так само добре працювати в мережі 802.11, як і в мережі Ethernet.

Мал. 1. Рівні моделі ISO/OSI та їх відповідність стандарту 802.11.

Основна архітектура, особливості та служби 802.11b визначаються у початковому стандарті 802.11. Специфікація 802.11b стосується лише фізичного рівня, додаючи лише вищі швидкості доступу.

Режими роботи 802.11

802.11 визначає два типи обладнання — клієнт, який зазвичай є комп'ютером, укомплектованим бездротовою мережевою інтерфейсною карткою (Network Interface Card, NIC), і точку доступу (Access point, AP), яка виконує роль моста між бездротовою та проводовою мережами. Точка доступу зазвичай містить у собі приймач, інтерфейс провідної мережі (802.3), а також програмне забезпечення, що займається обробкою даних. Як бездротова станція може виступати ISA, PCI або PC Card мережна карта в стандарті 802.11, або вбудовані рішення, наприклад, телефонна гарнітура 802.11.

Стандарт IEEE 802.11 визначає два режими роботи мережі - режим "Ad-hoc" та клієнт/сервер (або режим інфраструктури - infrastructure mode). У режимі клієнт/сервер (рис. 2) бездротова мережа складається з як мінімум однієї точки доступу, підключеної до проводової мережі, та деякого набору бездротових кінцевих станцій. Така конфігурація має назву базового набору служб (Basic Service Set, BSS). Два або більше BSS, що утворюють єдину мережу, формують розширений набір служб (Extended Service Set, ESS). Оскільки більшості бездротових станцій потрібно отримувати доступ до файлових серверів, принтерів, Інтернет, доступних у провідній локальній мережі, вони працюватимуть як клієнт/сервер.

Мал. 2. Архітектура мережі "клієнт/сервер".

Режим "Ad-hoc" (також званий точка-точка, або незалежний базовий набір служб, IBSS) - це проста мережа, в якій зв'язок між численними станціями встановлюється безпосередньо без використання спеціальної точки доступу (рис. 3). Такий режим корисний у тому випадку, якщо інфраструктура бездротової мережі не сформована (наприклад, готель, виставковий зал, аеропорт) або з якихось причин не може бути сформована.

Мал. 3. Архітектура мережі "Ad-hoc".

Фізичний рівень 802.11

Фізично визначено два широкосмугових радіочастотних методи передачі і один — в інфрачервоному діапазоні. Радіочастотні методи працюють у ISM діапазоні 2,4 ГГц і зазвичай використовують смугу 83 МГц від 2,400 до 2,483 ГГц. Технології широкосмугового сигналу, які використовуються в радіочастотних методах, збільшують надійність, пропускну здатність, дозволяють багатьом незв'язаним один з одним пристроям розділяти одну смугу частот з мінімальними перешкодами одна для одної.

Стандарт 802.11 використовує метод прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) та метод частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Ці методи кардинально відрізняються і несумісні один з одним.

Для модуляції сигналу FHSS використовує технологію Frequency Shift Keying (FSK). При роботі на швидкості 1 Mbps використовується FSK модуляція по Гаусс другого рівня, а при роботі на швидкості 2 Mbps - четвертого рівня.

Метод DSSS використовує технологію модуляції Phase Shift Keying (PSK). При цьому на швидкості 1 Mbps використовується диференційна двійкова PSK, а на швидкості 2 Mbps - квадратна диференціальна PSK модуляція.

Заголовки фізичного рівня завжди передаються швидкості 1 Mbps, тоді як дані можуть передаватися зі швидкостями 1 і 2 Mbps.

Метод передачі в інфрачервоному діапазоні (IR)

Реалізація цього методу у стандарті 802.11 заснована на випромінюванні ІЧ передавачем ненаправленого (diffuse IR) сигналу. Замість спрямованої передачі, що вимагає відповідної орієнтації випромінювача і приймача, переданий ІЧ сигнал випромінюється в стелю. Потім відбувається відображення сигналу та його прийом. Такий метод має очевидні переваги в порівнянні з використанням спрямованих випромінювачів, однак є і суттєві недоліки - потрібна стеля, що відображає інфрачервоне випромінювання в заданому діапазоні довжин хвиль (850 - 950 нм); радіус дії усієї системи обмежений 10 метрами. Крім того, ІЧ промені чутливі до погодних умов, тому метод рекомендується застосовувати лише усередині приміщень.

Підтримуються дві швидкості передачі даних – 1 та 2 Mbps. На швидкості 1 Mbps потік даних розбивається на квартети, кожен з яких потім під час модуляції кодується в один із 16 імпульсів. На швидкості 2 Mbps метод модуляції трохи відрізняється – потік даних ділиться на бітові пари, кожна з яких модулюється в один із чотирьох імпульсів. Пікова потужність сигналу, що передається, становить 2 Вт.

Метод FHSS

З використанням методу частотних стрибків смуга 2,4 ГГц ділиться на 79 каналів по 1 МГц. Відправник і одержувач узгоджують схему перемикання каналів (на вибір є 22 таких схеми), і дані надсилаються послідовно різних каналів з використанням цієї схеми. Кожна передача даних у мережі 802.11 відбувається за різними схемами перемикання, а самі схеми розроблені таким чином, щоб мінімізувати шанси того, що два відправники будуть використовувати один і той самий канал одночасно.

Метод FHSS дозволяє використовувати дуже просту схему приймача, проте обмежений максимальною швидкістю 2 Mbps. Це обмеження викликано тим, що один канал виділяється рівно 1 МГц, що змушує FHSS системи використовувати весь діапазон 2,4 ГГц. Це означає, що має відбуватися часте перемикання каналів (наприклад, США встановлено мінімальна швидкість 2,5 перемикання в секунду), що, своєю чергою, призводить до збільшення накладних витрат.

Метод DSSS

Метод DSSS ділить діапазон 2,4 ГГц на 14 каналів, що частково перекриваються (у США доступно тільки 11 каналів). Для того, щоб кілька каналів могли використовуватися одночасно в тому самому місці, необхідно, щоб вони відстояли один від одного на 25 МГц (не перекривалися), для виключення взаємних перешкод. Таким чином, в одному місці може одночасно використовуватися максимум 3 канали. Дані надсилаються з використанням одного з цих каналів без перемикання на інші канали. Щоб компенсувати сторонні шуми, використовується 11-бітна послідовність Баркера, коли кожен біт даних користувача перетворюється на 11 біт даних. Така висока надмірність для кожного біта дозволяє істотно підвищити надійність передачі, при цьому значно знизивши потужність сигналу, що передається. Навіть якщо частина сигналу буде втрачена, він у більшості випадків все одно буде відновлено. Тим самим мінімізується кількість повторних даних.

Зміни, внесені 802.11b

Основне доповнення, внесене 802.11b до основного стандарту – це підтримка двох нових швидкостей передачі даних – 5,5 та 11 Mbps. Для досягнення цих швидкостей був обраний метод DSSS, оскільки метод частотних стрибків через обмеження FCC не може підтримувати вищі швидкості. З цього випливає, що системи 802.11b сумісні з DSSS системами 802.11, але не працюватимуть із системами FHSS 802.11.

Для підтримки дуже зашумлених середовищ, а також роботи на великих відстанях мережі 802.11b використовують динамічний зсув швидкості, який дозволяє автоматично змінювати швидкість передачі даних в залежності від властивостей радіоканалу. Наприклад, користувач може підключитися з максимальною швидкістю 11 Mbps, але в тому випадку, якщо підвищиться рівень перешкод, або користувач відійде на велику відстань, мобільний пристрій почне передавати на меншій швидкості – 5,5, 2 або 1 Mbps. У разі, якщо можлива стійка робота на вищій швидкості, мобільний пристрій автоматично почне передавати з вищою швидкістю. Зсув швидкості - механізм фізичного рівня, і є прозорим для вищих рівнів та користувача.

Канальний (Data Link) рівень 802.11

Канальний рівень 802.11 складається з двох підрівнів: управління логічним зв'язком (Logical Link Control, LLC) та управління доступом до носія (Media Access Control, MAC). 802.11 використовує той же LLC і 48-бітову адресацію, що й інші мережі 802, що дозволяє легко об'єднувати бездротові та дротові мережі, однак рівень MAC має кардинальні відмінності.

MAC рівень 802.11 дуже схожий на реалізований у 802.3, де він підтримує безліч користувачів на загальному носії, коли користувач перевіряє носій перед доступом до нього. Для мереж Ethernet 802.3 використовується протокол Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), який визначає, як станції Ethernet отримують доступ до провідної лінії, і як вони виявляють і обробляють колізії, що виникають у тому випадку, якщо кілька пристроїв намагаються одночасно встановити зв'язок через мережу. Щоб виявити колізію, станція повинна мати здатність і приймати, і передавати одночасно. Стандарт 802.11 передбачає використання напівдуплексних приймачів, тому в бездротових мережах 802.11 станція не може виявити колізію під час передачі.

802.11 використовує модифікований протокол, відомий як Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), або Distributed Coordination Function (DCF). CSMA/CA намагається уникнути колізій шляхом використання явного підтвердження пакета (ACK), що означає, що станція, що приймає, посилає ACK пакет для підтвердження того, що пакет отриманий неушкодженим.

CSMA/CA працює в такий спосіб. Станція, яка бажає передавати, тестує канал, і якщо не виявлено активності, станція чекає протягом деякого випадкового проміжку часу, а потім передає, якщо середовище передачі даних все ще вільне. Якщо пакет приходить цілим, станція, що приймає, посилає пакет ACK, по прийомі якого відправником завершується процес передачі. Якщо передавальна станція не отримала пакет ACK, тому, що не було отримано пакет даних, або прийшов пошкоджений ACK, робиться припущення, що сталася колізія, і пакет даних передається знову через випадковий проміжок часу.

Для визначення того, чи канал є вільним, використовується алгоритм оцінки чистоти каналу (Channel Clearance Algorithm, CCA). Його суть полягає у вимірі енергії сигналу на антені та визначення потужності прийнятого сигналу (RSSI). Якщо потужність прийнятого сигналу нижче за певний поріг, то канал оголошується вільним, і MAC рівень отримує статус CTS. Якщо потужність вища за порогове значення, передача даних затримується відповідно до правил протоколу. Стандарт надає ще одну можливість визначення незайнятості каналу, яка може використовуватися або окремо, або разом із виміром RSSI - метод перевірки несучої. Цей метод є більш вибірковим, оскільки з його допомогою проводиться перевірка той самий тип несучої, як і за специфікацією 802.11. Найкращий метод використання залежить від того, який рівень перешкод у робочій області.

Таким чином, CSMA/CA надає спосіб поділу доступу по радіоканалу. Механізм явного підтвердження ефективно вирішує проблеми перешкод. Однак він додає деякі додаткові накладні витрати, яких немає в 802.3, тому мережі 802.11 завжди працюватимуть повільніше, ніж еквівалентні їм Ethernet локальні мережі.

Мал. 4. Ілюстрація проблеми "прихованої точки".

Інша специфічна проблема MAC-рівня - це проблема "прихованої точки", коли дві станції можуть обидві "чути" точку доступу, але не можуть "чути" один одного, через велику відстань або перешкоди (рис. 4). Для вирішення цієї проблеми до 802.11 на MAC рівні додано необов'язковий протокол Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Коли використовується цей протокол, станція, що посилає, передає RTS і чекає відповіді точки доступу з CTS. Так як всі станції в мережі можуть "чути" точку доступу, сигнал CTS змушує їх відкласти свої передачі, що дозволяє передавальної станції передати дані та отримати ACK пакет без можливості колізій. Так як RTS/CTS додає додаткові витрати на мережу, тимчасово резервуючи носій, він зазвичай використовується тільки для пакетів дуже великого обсягу, для яких повторна передача була б занадто дорогою.

Нарешті, MAC рівень 802.11 надає можливість розрахунку CRC та фрагментації пакетів. Кожен пакет має свою контрольну суму CRC, яка розраховується та прикріплюється до пакета. Тут спостерігається відмінність від мереж Ethernet, у яких обробкою помилок займаються протоколи вищого рівня (наприклад, TCP). Фрагментація пакетів дозволяє розбивати великі пакети на менші при передачі по радіоканалу, що корисно в дуже "заселених" середовищах або в тих випадках, коли існують значні перешкоди, так як у менших пакетів менше шанси бути пошкодженими. Цей метод здебільшого зменшує необхідність повторної передачі і, таким чином, збільшує продуктивність усієї бездротової мережі. MAC рівень відповідальний за складання отриманих фрагментів, роблячи цей процес "прозорим" для протоколів вищого рівня.

Підключення до мережі

MAC рівень 802.11 несе відповідальність за те, яким чином клієнт підключається до точки доступу. Коли клієнт 802.11 потрапляє в зону дії однієї або декількох точок доступу, він на основі потужності сигналу і значення кількості помилок, що спостерігається, вибирає одну з них і підключається до неї. Як тільки клієнт отримує підтвердження того, що його прийнято точкою доступу, він налаштовується на радіоканал, в якому вона працює. Час від часу він перевіряє всі канали 802.11, щоб переглянути, чи не надає інша точка доступу служби вищої якості. Якщо така точка доступу перебуває, то станція підключається до неї, переналаштовуючись її частоту (рис. 5).

Мал. 5. Підключення до мережі та ілюстрація правильного призначення каналів для точок доступу.

Перепідключення зазвичай відбувається в тому випадку, якщо станція була фізично переміщена далеко від точки доступу, що викликало ослаблення сигналу. В інших випадках повторне підключення відбувається через зміну радіочастотних характеристик будівлі, або просто через великий мережний трафік через початкову точку доступу. В останньому випадку ця функція протоколу відома як "балансування навантаження", тому що її головне призначення - розподіл загального навантаження на бездротову мережу найбільш ефективно по всій інфраструктурі мережі.

Процес динамічного підключення і перепідключення дозволяє мережевим адміністраторам встановлювати бездротові мережі з дуже широким покриттям, створюючи "стільники", що частково перекриваються. Ідеальним варіантом є такий, при якому сусідні точки доступу, що перекриваються, будуть використовувати різні DSSS канали, щоб не створювати перешкод у роботі один одному (Рис. 5).

Підтримка потокових даних

Поточні дані, такі як відео або голос, підтримуються в специфікації 802.11 на рівні MAC за допомогою Point Coordination Function (PCF). На противагу Distributed Coordination Function (DCF), де управління розподілено між усіма станціями, у режимі PCF лише точка доступу керує доступом до каналу. У разі, якщо встановлений BSS із включеною PCF, час рівномірно розподіляється проміжками роботи у режимі PCF й у режимі CSMA/CA. Під час періодів, коли система перебуває в режимі PCF, точка доступу опитує всі станції щодо отримання даних. На кожну станцію виділяється фіксований проміжок часу, після якого проводиться опитування наступної станції. Жодна зі станцій не може передавати в цей час, за винятком тієї, що опитується. Так як PCF дає можливість кожній станції передавати в певний час, гарантується максимальна латентність. Недоліком такої схеми є те, що точка доступу має опитувати всі станції, що стає надзвичайно неефективним у великих мережах.

Управління харчуванням

Додатково щодо керування доступом до носія, MAC рівень 802.11 підтримує енергозберігаючі режими для продовження терміну служби батарей мобільних пристроїв. Стандарт підтримує два режими споживання енергії, звані "режим тривалої роботи" та "заощаджуючий режим". У першому випадку радіо завжди знаходиться у включеному стані, у той час як у другому випадку радіо періодично включається через певні проміжки часу для прийому "маячкових" сигналів, які постійно посилає точка доступу. Ці сигнали включають інформацію щодо того, яка станція повинна прийняти дані. Таким чином, клієнт може прийняти маячковий сигнал, прийняти дані, а потім знову перейти в "сплячий" режим.

Безпека

802.11b забезпечує контроль доступу на MAC рівні (другий рівень моделі ISO/OSI), і механізми шифрування, відомі як Wired Equivalent Privacy (WEP), метою яких є забезпечення бездротової мережі засобами безпеки, еквівалентними засобам безпеки провідних мереж. Коли WEP увімкнено, він захищає лише пакет даних, але не захищає заголовки фізичного рівня, так що інші станції в мережі можуть переглядати дані, необхідні для керування мережею. Для контролю доступу до кожної точки доступу міститься так званий ESSID (або WLAN Service Area ID), без знання якого мобільна станція не зможе підключитися до точки доступу. Додатково точка доступу може зберігати список дозволених MAC-адрес, званий списком контролю доступу (Access Control List, ACL), дозволяючи доступ тільки тим клієнтам, чиї MAC адреси знаходяться в списку.

Для шифрування даних стандарт надає можливості шифрування з використанням алгоритму RC4 з 40-бітовим ключем, що розділяється. Після того, як станція підключається до точки доступу, всі передані дані можуть бути зашифровані з використанням цього ключа. Коли використовується шифрування, точка доступу надсилатиме зашифрований пакет будь-якої станції, яка намагається підключитися до неї. Клієнт повинен використовувати свій ключ для шифрування коректної відповіді для того, щоб автентифікувати себе та отримати доступ до мережі. Вище другого рівня мережі 802.11b підтримують самі стандарти контролю доступу і шифрування (наприклад, IPSec), що й інші мережі 802.

Безпека для здоров'я

Так як мобільні станції та точки доступу є НВЧ пристроями, у багатьох виникають питання щодо безпеки використання компонентів Wave LAN. Відомо, що чим вища частота радіовипромінювання, тим небезпечніше воно для людини. Зокрема, відомо, що якщо подивитися всередину прямокутного хвилеводу, що передає сигнал частотою 10 або більше ГГц, потужністю близько 2 Вт, неминуче відбудеться пошкодження сітківки ока, навіть якщо тривалість впливу складе менше секунди. Антени мобільних пристроїв і точок доступу є джерелами високочастотного випромінювання, і хоча потужність сигналу, що випромінюється, дуже невелика, все ж не слід знаходитися в безпосередній близькості від працюючої антени. Як правило, безпечною відстанню є відстань близько десятків сантиметрів від приймально-передаючих частин. Більш точне значення можна знайти у посібнику до конкретного приладу.

Подальший розвиток

В даний час розробляються два конкуруючі стандарти на бездротові мережі наступного покоління – стандарт IEEE 802.11a та європейський стандарт HIPERLAN-2. Обидва стандарти працюють у другому ISM діапазоні, що використовує смугу частот у районі 5 ГГц. Заявлена ​​швидкість передачі у мережах нового покоління становить 54 Mbps.

Виробники пристроїв 802.11b

На сьогоднішній день найбільш відомими та популярними виробниками на ринку WaveLAN рішень є компанії Lucent (серія ORiNOCO) та Cisco (серія Aironet). Крім них, існує досить велика кількість компаній, що виробляють 802.11b сумісне обладнання. До них можна віднести такі компанії, як 3Com (серія 3Com AirConnect), Samsung, Compaq, Symbol, Zoom Telephonics та ін. У наступній частині статті ми розглянемо характеристики серій ORiNOCO компанії Lucent та Aironet компанії Cisco, а потім здійснимо тестування обох серій.

Посилання

• - Робоча група 802.11
• - WaveLAN в Україні
• — Огляди, тестування WaveLAN, правова інформація