Kabel USB 3.0 se dvěma zástrčkami. Typy možných konektorů a kabelů. USB a jeho verze

Regály jsou plné nových zařízení na bázi 802.11ac, která se již začala prodávat a velmi brzy bude každý uživatel stát před otázkou, zda se vyplatí připlatit si za novou verzi Wi-Fi? Odpovědi na otázky týkající se nové technologie se pokusím pokrýt v tomto článku.

802.11ac - pozadí

Poslední oficiálně schválená verze standardu (802.11n) byla vyvíjena v letech 2002 až 2009, ale její tzv. draft verze byl přijat již v roce 2007 a jak si mnozí jistě pamatují, routery podporující návrh 802.11n lze nalézt v prodeji. téměř okamžitě po této události.

Vývojáři routerů a dalších Wi-Fi zařízení tehdy udělali přesně správnou věc, aniž by čekali na schválení finální verze protokolu. To jim umožnilo vydat zařízení poskytující rychlost přenosu dat až 300 Mb/s o 2 roky dříve, a když byl standard konečně uveden na papír a objevily se první 100% standardizované routery, staré moduly neztratily kompatibilitu dodržováním návrhu. verze standardu, zajišťující kompatibilitu na hardwarové úrovni (drobné rozdíly lze vyřešit aktualizací firmwaru).

S 802.11ac se nyní opakuje téměř stejný příběh jako s 802.11n. Načasování přijetí nového standardu zatím není přesně známo (pravděpodobně nejdříve na konci roku 2013), ale již přijatý návrh specifikace s největší pravděpodobností zaručuje, že všechna zařízení aktuálně vydaná v budoucnu budou bez problémů fungovat s certifikovanými bezdrátovými sítěmi .

Až donedávna každá nová verze přidávala na konec standardu 802.11 nové písmeno (například 802.11g) a jejich počet se zvyšoval v abecedním pořadí. V roce 2011 však byla tato tradice mírně narušena a z verze 802.11n přeskočili přímo na 802.11ac.

Návrh 802.11ac byl přijat v říjnu loňského roku, ale první komerční zařízení na něm založená se objevila doslova během několika posledních měsíců. Například společnost Cisco vydala svůj první router 802.11ac na konci června 2012.

Vylepšení 802.11ac

Rozhodně můžeme říci, že ani 802.11n se ještě nestihlo v některých praktických úkolech odhalit, ale to neznamená, že by se pokrok měl zastavit. Kromě vyšších rychlostí přenosu dat, jejichž uvedení do provozu může trvat několik let, přináší každé vylepšení Wi-Fi další výhody: zvýšenou stabilitu signálu, větší dosah pokrytí a nižší spotřebu energie. Vše výše uvedené platí také pro 802.11ac, takže níže se budeme věnovat každému bodu podrobněji.

802.11ac patří do páté generace bezdrátových sítí a v běžné řeči se může nazývat 5G WiFi, i když je to oficiálně nesprávné. Při vývoji tohoto standardu bylo jedním z hlavních cílů dosáhnout rychlosti gigabitového přenosu dat. Zatímco použití dalších, obvykle ještě nepoužívaných kanálů, umožňuje i 802.11n přetaktovat na působivých 600 Mb/s (k tomu poslouží 4 kanály, z nichž každý pracuje rychlostí 150 Mb/s), gigabitový bar se pro něj nehodí a nebude předurčen ho vzít a tuto roli připadne jeho nástupci.

Bylo rozhodnuto vzít uvedenou rychlost (jeden gigabit) ne za každou cenu, ale při zachování kompatibility s dřívějšími verzemi standardu. To znamená, že ve smíšených sítích budou všechna zařízení fungovat bez ohledu na to, kterou verzi 802.11 podporují.

K dosažení tohoto cíle bude 802.11ac nadále pracovat na frekvenci až 6 GHz. Ale pokud v 802.11n byly k tomu použity dvě frekvence (2,4 a 5 GHz) a v dřívějších revizích pouze 2,4 GHz, pak v AC je nízká frekvence přeškrtnuta a zbývá pouze 5 GHz, protože je efektivnější pro přenos dat .

Poslední poznámka se může zdát poněkud rozporuplná, protože na frekvenci 2,4 GHz se signál lépe šíří na dlouhé vzdálenosti a účinněji se vyhýbá překážkám. Tento rozsah je však již obsazen obrovským množstvím „domácích“ vln (od Bluetooth zařízení po mikrovlnné trouby a další domácí elektroniku) a v praxi jeho použití výsledek jen zhoršuje.

Dalším důvodem pro opuštění 2,4 GHz bylo, že v tomto rozsahu nebylo dostatečné spektrum pro umístění dostatečného počtu kanálů o šířce 80-160 MHz.

Je třeba zdůraznit, že i přes různé pracovní frekvence (2,4 a 5 GHz) IEEE zaručuje kompatibilitu revize AC s dřívějšími verzemi normy. Jak je toho dosaženo, není podrobně vysvětleno, ale s největší pravděpodobností budou nové čipy používat jako základní frekvenci 5 GHz, ale budou moci přejít na nižší frekvence při práci se staršími zařízeními, která tento rozsah nepodporují.

Rychlost

Značného zvýšení rychlosti v 802.11ac bude dosaženo díky několika změnám najednou. Především kvůli zdvojnásobení šířky kanálu. Pokud v 802.11n již bylo zvýšeno z 20 na 40 MHz, pak v 802.11ac to bude až 80 MHz (standardně), v některých případech dokonce 160 MHz.

V raných verzích 802.11 (před specifikací N) byla všechna data přenášena pouze v jednom toku. V N může být jejich počet 4, i když dosud se nejčastěji používají pouze 2 kanály. V praxi to znamená, že celková maximální rychlost se vypočítá jako součin maximální rychlosti každého kanálu krát jejich počet. Pro 802.11n dostaneme 150 x 4 = 600 Mb/s.

Šli jsme dále s 802.11ac. Nyní se počet kanálů zvýšil na 8 a maximální možnou přenosovou rychlost lze v každém konkrétním případě zjistit v závislosti na jejich šířce. Při 160 MHz je výsledkem 866 Mb/s a vynásobením tohoto čísla 8 získáme maximální teoretickou rychlost, kterou může standard poskytnout, tedy téměř 7 Gb/s, což je 23x rychlejší než 802.11n.

Zpočátku nebudou všechny čipy schopny poskytovat gigabitové, a ještě více 7gigabitové přenosové rychlosti dat. První modely směrovačů a dalších zařízení Wi-Fi budou pracovat při nižších rychlostech.

Například již zmíněný první router 802.11ac Cisco, i když předčil schopnosti 802.11n, nicméně také nevybočil z „předgigabitového“ rozsahu a prokázal pouze 866 Mb/s. V tomto případě se bavíme o starším ze dvou dostupných modelů a ten mladší poskytuje pouze 600 MB/s.

Rychlosti však neklesnou znatelně pod tyto ukazatele ani v těch nejzákladnějších zařízeních, protože minimální možná rychlost přenosu dat je podle specifikací 450 Mb/s pro AC.

Ekonomická spotřeba energie
Ekonomická spotřeba energie bude jednou z největších předností AC. Čipy založené na této technologii se již předpovídají pro všechna mobilní zařízení a tvrdí, že to zvýší autonomii nejen při stejné, ale také vyšší rychlosti přenosu dat.

Bohužel je nepravděpodobné, že přesnější údaje budou získány dříve, než budou uvedena na trh první zařízení, a až budou nové modely v ruce, bude možné porovnat zvýšenou autonomii pouze přibližně, protože pravděpodobně nebudou existovat dva stejné smartphony na trhu, lišící se pouze bezdrátovým modulem. Očekává se, že se taková zařízení začnou masově objevovat v prodeji koncem roku 2012, i když první náznaky už jsou na obzoru vidět, například notebook Asus G75VW, představený na začátku léta.

Broadcom říká, že nová zařízení jsou až 6krát energeticky účinnější než jejich protějšky 802.11n. S největší pravděpodobností výrobce síťového zařízení odkazuje na některé exotické testovací podmínky a průměrná hodnota úspor bude mnohem nižší, ale přesto by měla být patrná ve formě dalších minut a možná hodin provozu mobilních zařízení.

Zvýšená autonomie, jak se často stává, není v tomto případě marketingovým trikem, protože přímo vyplývá ze zvláštností technologie. Například to, že data budou přenášena vyšší rychlostí, už způsobuje snížení spotřeby energie. Protože stejné množství dat lze přijmout za kratší dobu, bezdrátový modul se vypne dříve, a proto přestane přistupovat k baterii.

Beamforming
Tato technika úpravy signálu mohla být použita již v 802.11n, ale v té době nebyla standardizována a zpravidla nefungovala správně při použití síťových zařízení od různých výrobců. V 802.11ac jsou všechny aspekty beamformingu sjednoceny, takže bude v praxi využíván mnohem častěji, i když stále zůstává nepovinný.

Tato technika řeší problém poklesu výkonu signálu způsobeného jeho odrazem od různých předmětů a povrchů. Po dosažení přijímače všechny tyto signály přicházejí s fázovým posunem, a tím snižují celkovou amplitudu.

Beamforming řeší tento problém následujícím způsobem. Vysílač přibližně určí polohu přijímače a veden těmito informacemi generuje signál nestandardním způsobem. V běžném provozu se signál z přijímače rozchází rovnoměrně všemi směry, ale při tvarování paprsku je směrován přesně definovaným směrem, čehož je dosaženo pomocí několika antén.

Beamforming nejen zlepšuje šíření signálu v otevřeném prostoru, ale také pomáhá „prorazit“ stěny. Pokud dříve router ne
„dosáhl“ do vedlejší místnosti nebo poskytl extrémně nestabilní připojení při nízké rychlosti, pak s AC bude kvalita příjmu na stejném místě mnohem lepší.

802.11ad

802.11ad, stejně jako 802.11ac, má druhý, snadněji zapamatovatelný, ale neoficiální název – WiGig.

Navzdory názvu tato specifikace nebude následovat 802.11ac. Obě technologie se začaly vyvíjet současně a mají stejný hlavní cíl (překonání gigabitové bariéry). Jen přístupy jsou různé. Zatímco AC se snaží zachovat kompatibilitu s předchozími návrhy, AD začíná s prázdným listem papíru, což značně zjednodušuje jeho implementaci.

Hlavním rozdílem mezi konkurenčními technologiemi bude pracovní frekvence, od které se odvíjí všechny další vlastnosti. U AD je o řád vyšší ve srovnání se střídavým proudem a je 60 GHz místo 5 GHz.

V tomto ohledu se také sníží pracovní rozsah (oblast pokrytá signálem), ale bude v něm mnohem méně rušení, protože 60 GHz se používá méně často ve srovnání s pracovní frekvencí 802.11ac, nemluvě o 2,4 GHz.

V jaké přesné vzdálenosti se zařízení 802.11ad navzájem uvidí, je stále těžké říci. Bez upřesnění čísel oficiální zdroje hovoří o „relativně malých vzdálenostech v rámci jedné místnosti“. Povinnou a nezbytnou podmínkou pro práci je také absence stěn a jiných vážných překážek v cestě signálu. Samozřejmě se bavíme o několika metrech a je symbolické, že limit by byl stejný jako u Bluetooth (10 metrů).

Malý přenosový rádius zajistí, že AC a AD technologie nebudou ve vzájemném konfliktu. Pokud první cílí na bezdrátové sítě pro domácnosti a kanceláře, pak druhý poslouží k jiným účelům. Které přesně, jsou zatím otevřenou otázkou, ale už se šušká, že AD konečně nahradí Bluetooth, který se nedokáže vyrovnat se svými povinnostmi kvůli extrémně nízké rychlosti přenosu dat na dnešní standardy.

Standard je také umístěn tak, aby „nahradil kabelová připojení“ – je docela možné, že se v blízké budoucnosti stane známým jako „bezdrátové USB“ a bude sloužit k připojení tiskáren, pevných disků, případně monitorů a dalších periferií.

Aktuální verze Draft je již před svým původním cílem (1 Gb/s) a její maximální rychlost přenosu dat je 7 Gb/s. Použitá technologie nám zároveň umožňuje tyto ukazatele vylepšovat při zachování standardu.

Co znamená 802.11ac pro běžné uživatele

Je nepravděpodobné, že v době, kdy se technologie standardizuje, poskytovatelé internetu již začnou nabízet tarify, které k odblokování vyžadují výkon 802.11ac. Skutečné využití rychlejší Wi-Fi lze tedy nejprve nalézt pouze v domácích sítích: rychlý přenos souborů mezi zařízeními, sledování HD filmů při současném zatěžování sítě jinými úkoly, zálohování dat na externí pevné disky připojené přímo k routeru .

802.11ac řeší víc než jen problém s rychlostí. Velké množství zařízení připojených k routeru již může způsobit problémy, i když není šířka pásma bezdrátové sítě využita na maximum. Vzhledem k tomu, že počet takových zařízení v každé rodině bude jen růst, musíme se nad problémem zamyslet již nyní a AC je jeho řešením, které umožňuje jedné síti pracovat s velkým počtem bezdrátových zařízení.

AC se nejrychleji rozšíří v prostředí mobilních zařízení. Pokud nový čip poskytne alespoň 10% nárůst autonomie, bude jeho použití plně opodstatněné i při mírném zvýšení ceny zařízení. První smartphony a tablety založené na technologii AC by se měly s největší pravděpodobností očekávat blíže ke konci roku. Jak již bylo řečeno, notebook s 802.11ac již vyšel, nicméně pokud víme, jedná se zatím o jediný model na trhu.

Jak se dalo očekávat, náklady na první AC routery se ukázaly být poměrně vysoké a prudký pokles cen v následujících měsících nelze očekávat, zvláště pokud si pamatujete, jak se situace vyvíjela s 802.11n. Na začátku příštího roku však budou routery stát méně než 150–200 dolarů, které výrobci požadují za své první modely právě teď.

Podle informací, které unikají po malých dávkách, bude Apple opět mezi prvními osvojiteli nové technologie. Wi-Fi bylo vždy klíčovým rozhraním pro všechna zařízení společnosti, například 802.11n si našlo cestu do technologie Apple ihned po schválení specifikace Draft v roce 2007, takže není divu, že se 802.11ac připravuje také na debutovat brzy jako součást mnoha zařízení Apple: notebooky, Apple TV, AirPort, Time Capsule a možná i iPhone/iPad.

Na závěr se sluší připomenout, že všechny zmíněné rychlosti jsou maximální teoreticky dosažitelné. A stejně jako je 802.11n ve skutečnosti pomalejší než 300 Mb/s, skutečné rychlostní limity pro střídavý proud budou také nižší, než je na zařízení inzerováno.

Výkon v každém případě bude do značné míry záviset na použitém zařízení, přítomnosti dalších bezdrátových zařízení a konfiguraci místnosti, ale přibližně router označený 1,3 Gb/s nebude schopen přenášet informace rychleji než 800 Mb/s (což je stále znatelně vyšší než teoretické maximum 802.11n) .

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) vyvíjí standardy WiFi 802.11.

IEEE 802.11 je základní standard pro Wi-Fi sítě, který definuje sadu protokolů pro nejnižší přenosové rychlosti.

IEEE 802.11b- popisuje b Ó vyšší přenosové rychlosti a zavádí více technologických omezení. Tento standard byl široce propagován organizací WECA ( Wireless Ethernet Compatibility Alliance ) a původně se jmenoval WiFi .
Používají se frekvenční kanály ve spektru 2,4 GHz ().
Ratifikováno v roce 1999.
Použitá RF technologie: DSSS.
Kódování: Barker 11 a CCK.
Modulace: DBPSK a DQPSK,
Maximální rychlosti přenosu dat (přenos) v kanálu: 1, 2, 5,5, 11 Mbps,

IEEE 802.11a- popisuje výrazně vyšší přenosové rychlosti než 802.11b.
Používají se frekvenční kanály ve frekvenčním spektru 5 GHz. ProtokolNení kompatibilní s 802.11 b.
Ratifikováno v roce 1999.
Použitá RF technologie: OFDM.
Kódování: Kódování konverze.
Modulace: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
Maximální rychlosti přenosu dat v kanálu: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

IEEE 802.11g - popisuje rychlosti přenosu dat ekvivalentní 802.11a.
Používají se frekvenční kanály ve spektru 2,4 GHz. Protokol je kompatibilní s 802.11b.
Ratifikováno v roce 2003.
Použité RF technologie: DSSS a OFDM.
Kódování: Barker 11 a CCK.
Modulace: DBPSK a DQPSK,
Maximální rychlosti přenosu dat (přenos) v kanálu:
- 1, 2, 5,5, 11 Mbps na DSSS a
- 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps na OFDM.

IEEE 802.11n- nejpokročilejší komerční WiFi standard, aktuálně oficiálně schválený pro import a použití v Ruské federaci (802.11ac je stále ve vývoji regulátora). 802.11n používá frekvenční kanály ve frekvenčním spektru WiFi 2,4 GHz a 5 GHz. Kompatibilní s 11b/11 a/11g . I když se doporučuje budovat sítě zacílené pouze na 802.11n, protože vyžaduje konfiguraci speciálních ochranných režimů, pokud je požadována zpětná kompatibilita se staršími standardy. To vede k velkému nárůstu signálových informací avýznamné snížení dostupného užitečného výkonu vzduchového rozhraní. Vlastně i jeden klient WiFi 802.11g nebo 802.11b bude vyžadovat speciální konfiguraci celé sítě a její okamžitou výraznou degradaci z hlediska agregovaného výkonu.
Samotný standard WiFi 802.11n byl vydán 11. září 2009.
Podporovány jsou frekvenční kanály WiFi o šířce 20MHz a 40MHz (2x20MHz).
Použitá RF technologie: OFDM.
Technologie OFDM MIMO (Multiple Input Multiple Output) je použita až do úrovně 4x4 (4xVysílač a 4xPřijímač). V tomto případě minimálně 2xVysílač na přístupový bod a 1xVysílač na uživatelské zařízení.
Příklady možných MCS (Modulation & Coding Scheme) pro 802.11n, stejně jako maximální teoretické přenosové rychlosti v rádiovém kanálu jsou uvedeny v následující tabulce:

Zde jsou SGI ochranné intervaly mezi snímky.
Prostorové proudy je počet prostorových proudů.
Typ je typ modulace.
Datová rychlost je maximální teoretická rychlost přenosu dat v rádiovém kanálu v Mbit/s.

Je důležité zdůraznitže uvedené rychlosti odpovídají konceptu channel rate a jsou maximální hodnotou při použití dané sady technologií v rámci popsaného standardu (ve skutečnosti tyto hodnoty, jak jste si pravděpodobně všimli, píší výrobci na krabicích domácích WiFi zařízení v obchodech). V reálném životě však tyto hodnoty nejsou dosažitelné kvůli specifikům samotné technologie standardu WiFi 802.11. Zde je například silně ovlivněna „politická korektnost“ ve smyslu zajištění CSMA/CA (WiFi zařízení neustále poslouchají vzduch a nemohou vysílat, pokud je přenosové médium vytížené), nutnost potvrzovat každý unicast rámec, poloduplexní charakter všech standardů WiFi a pouze 802.11ac/Wave-2 to bude moci začít obcházet atd. Praktická účinnost starších standardů 802.11 b/g/a proto za ideálních podmínek nikdy nepřekročí 50 % (např. pro 802.11g je maximální rychlost na účastníka obvykle není vyšší než 22 Mb/s) a pro 802.11n může být účinnost až 60 %. Pokud síť pracuje v chráněném režimu, což se často stává kvůli smíšené přítomnosti různých WiFi čipů na různých zařízeních v síti, pak může i indikovaná relativní účinnost klesnout 2-3krát. To platí například pro mix zařízení Wi-Fi s čipy 802.11b, 802.11g v síti s přístupovými body WiFi 802.11g nebo zařízení WiFi 802.11g/802.11b v síti s přístupovými body WiFi 802.11n atd. Přečtěte si více o .

Kromě základních standardů WiFi 802.11a, b, g, n existují další standardy, které se používají k implementaci různých servisních funkcí:

. 802.11d. K přizpůsobení různých standardních zařízení WiFi podmínkám konkrétní země. V rámci regulačního rámce každého státu se rozsahy často liší a mohou se dokonce lišit v závislosti na geografické poloze. Standard WiFi IEEE 802.11d umožňuje upravit frekvenční pásma v zařízeních různých výrobců pomocí speciálních možností zavedených do protokolů řízení přístupu k médiím.

. 802.11e. Popisuje třídy kvality QoS pro přenos různých mediálních souborů a obecně různého mediálního obsahu. Přizpůsobení vrstvy MAC pro 802.11e určuje kvalitu například současného přenosu zvuku a videa.

. 802.11f. Zaměřeno na sjednocení parametrů Wi-Fi standardních Access Pointů od různých výrobců. Standard umožňuje uživateli pracovat s různými sítěmi při pohybu mezi oblastmi pokrytí jednotlivých sítí.

. 802,11h. Používá se k předcházení problémům s meteorologickými a vojenskými radary dynamickým snižováním vyzařovaného výkonu Wi-Fi zařízení nebo dynamickým přepínáním na jiný frekvenční kanál, když je detekován spouštěcí signál (ve většině evropských zemí pozemní stanice sledující počasí a komunikační satelity, stejně jako vojenské radary pracují v rozsahu blízkém 5 MHz). Tato norma je nezbytným požadavkem ETSI pro zařízení schválená pro použití v Evropské unii.

. 802.11i. První iterace standardů WiFi 802.11 používaly k zabezpečení sítí Wi-Fi algoritmus WEP. Věřilo se, že tato metoda může zajistit důvěrnost a ochranu přenášených dat autorizovaných bezdrátových uživatelů před odposlechem. Nyní lze tuto ochranu hacknout během několika minut. Proto standard 802.11i vyvinul nové metody ochrany Wi-Fi sítí, implementované na fyzické i softwarové úrovni. V současné době se pro organizaci bezpečnostního systému v sítích Wi-Fi 802.11 doporučuje používat algoritmy Wi-Fi Protected Access (WPA). Poskytují také kompatibilitu mezi bezdrátovými zařízeními různých standardů a modifikací. Protokoly WPA používají pokročilé schéma šifrování RC4 a povinnou metodu ověřování pomocí EAP. Stabilita a bezpečnost moderních Wi-Fi sítí je určována protokoly pro ověřování soukromí a šifrování dat (RSNA, TKIP, CCMP, AES). Nejdoporučovanějším přístupem je použití WPA2 se šifrováním AES (a nezapomeňte na 802.1x pomocí mechanismů tunelování, jako jsou EAP-TLS, TTLS atd.). .

. 802,11k. Tento standard je ve skutečnosti zaměřen na implementaci vyvažování zátěže v rádiovém subsystému sítě Wi-Fi. V bezdrátové síti LAN se předplatitelské zařízení obvykle připojuje k přístupovému bodu, který poskytuje nejsilnější signál. To často vede k zahlcení sítě v jednom bodě, když se k jednomu přístupovému bodu připojí mnoho uživatelů najednou. Pro kontrolu takových situací standard 802.11k navrhuje mechanismus, který omezuje počet účastníků připojených k jednomu přístupovému bodu a umožňuje vytvořit podmínky, za kterých se noví uživatelé připojí k jinému přístupovému bodu i přes slabší signál z něj. V tomto případě se zvyšuje agregovaná propustnost sítě díky efektivnějšímu využití zdrojů.

. 802,11 m. Dodatky a opravy pro celou skupinu norem 802.11 jsou sloučeny a shrnuty v samostatném dokumentu pod obecným názvem 802.11m. První vydání 802.11m bylo v roce 2007, poté v roce 2011 atd.

. 802.11p. Určuje interakci zařízení Wi-Fi pohybujícího se rychlostí až 200 km/h kolem stacionárních přístupových bodů WiFi umístěných ve vzdálenosti až 1 km. Součást standardu WAVE (Wireless Access in Vehicular Environment). Standardy WAVE definují architekturu a doplňkovou sadu užitných funkcí a rozhraní, které poskytují bezpečný rádiový komunikační mechanismus mezi pohybujícími se vozidly. Tyto standardy jsou vyvinuty pro aplikace, jako je řízení dopravy, monitorování bezpečnosti provozu, automatizovaný výběr plateb, navigace a směrování vozidel atd.

. 802,11s. Standard pro implementaci mesh sítí (), kde jakékoli zařízení může sloužit jako router i jako přístupový bod. Pokud je nejbližší přístupový bod přetížen, data jsou přesměrována do nejbližšího nezatíženého uzlu. V tomto případě je datový paket přenášen (přenos paketů) z jednoho uzlu do druhého, dokud nedosáhne svého konečného cíle. Tento standard zavádí nové protokoly na úrovních MAC a PHY, které podporují vysílání a multicast (přenos), stejně jako doručování unicast přes samokonfigurující systém přístupových bodů Wi-Fi. Pro tento účel standard zavedl formát rámce se čtyřmi adresami. Příklady implementace WiFi Mesh sítí: , .

. 802,11t. Standard byl vytvořen za účelem institucionalizace procesu testování řešení standardu IEEE 802.11. Jsou popsány zkušební metody, způsoby měření a zpracování výsledků (úprava), požadavky na zkušební zařízení.

. 802.11u. Definuje postupy pro interakci standardních sítí Wi-Fi s externími sítěmi. Standard musí definovat přístupové protokoly, prioritní protokoly a zákazové protokoly pro práci s externími sítěmi. V současné době se kolem tohoto standardu vytvořilo velké hnutí, jak z hlediska vývoje řešení - Hotspot 2.0, tak z hlediska organizace mezisíťového roamingu - vznikla a roste skupina zainteresovaných operátorů, kteří společně řeší roamingové problémy pro jejich Wi-Fi sítě v dialogu (WBA Alliance). Přečtěte si více o Hotspotu 2.0 v našich článcích: , .

. 802.11v. Norma by měla obsahovat úpravy zaměřené na zlepšení systémů správy sítě podle normy IEEE 802.11. Modernizace na úrovni MAC a PHY by měla umožnit centralizaci a zefektivnění konfigurace klientských zařízení připojených k síti.

. 802,11y. Doplňkový komunikační standard pro frekvenční rozsah 3,65-3,70 GHz. Určeno pro zařízení nejnovější generace pracující s externími anténami rychlostí až 54 Mbit/s na vzdálenost až 5 km v otevřeném prostoru. Norma není zcela dokončena.

802,11w. Definuje metody a postupy pro zlepšení ochrany a zabezpečení vrstvy řízení přístupu k médiím (MAC). Standardní protokoly strukturují systém sledování integrity dat, pravosti jejich zdroje, zákazu neoprávněné reprodukce a kopírování, důvěrnosti dat a dalších ochranných opatření. Standard zavádí ochranu řídícího rámce (MFP: Management Frame Protection) a další bezpečnostní opatření pomáhají neutralizovat externí útoky, jako je DoS. Trochu více o MFP zde:. Tato opatření navíc zajistí zabezpečení nejcitlivějších síťových informací, které budou přenášeny přes sítě podporující IEEE 802.11r, k, y.

802.11ac. Nový standard WiFi, který funguje pouze ve frekvenčním pásmu 5 GHz a poskytuje výrazně rychlejší Ó vyšší rychlosti jak pro jednotlivého WiFi klienta, tak pro WiFi Access Point. Další podrobnosti najdete v našem článku.

Zdroj je neustále aktualizován! Chcete-li dostávat oznámení o zveřejnění nových tematických článků nebo o nových materiálech na webu, doporučujeme přihlásit se k odběru.

Přidejte se k naší skupině

Základní standard IEEE 802.11 byl vyvinut v roce 1997 k organizaci bezdrátové komunikace přes rádiový kanál rychlostí až 1 Mbit/s. ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz. Volitelně, tedy pokud by bylo na obou stranách k dispozici speciální zařízení, mohla být rychlost zvýšena na 2 Mbit/s.
V návaznosti na to byla v roce 1999 vydána specifikace 802.11a pro pásmo 5 GHz s maximální dosažitelnou rychlostí 54 Mbit/s.
Poté byly standardy WiFi rozděleny do dvou používaných pásem:

Pásmo 2,4 GHz:

Použité radiofrekvenční pásmo je 2400-2483,5 MHz. rozdělena do 14 kanálů:

Kanál	Frekvence
1	2,412 GHz
2	2,417 GHz
3	2,422 GHz
4	2,427 GHz
5	2,432 GHz
6	2,437 GHz
7	2,442 GHz
8	2,447 GHz
9	2,452 GHz
10	2,457 GHz
11	2,462 GHz
12	2,467 GHz
13	2,472 GHz
14	2,484 GHz

802.11b- první úprava základního standardu Wi-Fi s rychlostmi 5,5 Mbit/s. a 11 Mbit/s. Využívá modulace DBPSK a DQPSK, technologii DSSS, kódování Barker 11 a CCK.
802,11 g- další stupeň vývoje předchozí specifikace s maximální rychlostí přenosu dat až 54 Mbit/s (reálná je 22-25 Mbit/s). Má zpětnou kompatibilitu s 802.11b a širší oblast pokrytí. Použité: technologie DSSS a ODFM, modulace DBPSK a DQPSK, kódování arker 11 a CCK.
802.11n- v současnosti nejmodernější a nejrychlejší WiFi standard, který má maximální oblast pokrytí v pásmu 2,4 GHz a používá se i v pásmu 5 GHz. Zpětně kompatibilní s 802.11a/b/g. Podporuje šířky kanálů 20 a 40 MHz. Použité technologie jsou ODFM a ODFM MIMO (multichannel input-output Multiple Input Multiple Output). Maximální rychlost přenosu dat je 600 Mbit/s (přičemž skutečná účinnost je v průměru maximálně 50 % deklarované).

Pásmo 5 GHz:

Použité radiofrekvenční pásmo je 4800-5905 MHz. rozdělena do 38 kanálů.

802.11a- první úprava základní specifikace IEEE 802.11 pro radiofrekvenční pásmo 5GHz. Podporovaná rychlost je až 54 Mbit/s. Použitá technologie je OFDM, BPSK, QPSK, 16-QAM modulace. 64-QAM. Použité kódování je konvoluční kódování.

802.11n- Univerzální standard WiFi, který podporuje oba frekvenční rozsahy. Může používat šířku kanálu 20 i 40 MHz. Maximální dosažitelná rychlost je 600 Mbit/s.

802.11ac- tato specifikace se nyní aktivně používá na dvoupásmových WiFi routerech. Oproti svému předchůdci má lepší oblast pokrytí a je mnohem ekonomičtější z hlediska napájení. Rychlost přenosu dat je až 6,77 Gbit/s za předpokladu, že router má 8 antén.
802.11ad- nejmodernější standard Wi-Fi současnosti, který má další pásmo 60 GHz.. Má druhé jméno - WiGig (Wireless Gigabit). Teoreticky dosažitelná rychlost přenosu dat je až 7 Gbit/s.

Protokol Wireless Fidelity byl vyvinut, děsivé pomyšlení, v roce 1996. Zpočátku poskytoval uživateli minimální rychlost přenosu dat. Zhruba po třech letech však byly zavedeny nové standardy Wi-Fi. Zvýšily rychlost příjmu a přenosu dat a také mírně zvětšily šířku pokrytí. Každá nová verze protokolu je označena jedním nebo dvěma latinskými písmeny za čísly 802.11 . Některé standardy Wi-Fi jsou vysoce specializované – v chytrých telefonech nebyly nikdy použity. Budeme hovořit pouze o těch verzích protokolu přenosu dat, o kterých běžný uživatel potřebuje vědět.

Úplně první standard neměl žádné písmenné označení. Narodil se v roce 1996 a používal se asi tři roky. Data vzduchem při použití tohoto protokolu byla stahována rychlostí 1 Mbit/s. Podle moderních standardů je to extrémně malé. Ale připomeňme, že tehdy se nemluvilo o přístupu k „velkému“ internetu z přenosných zařízení. V těch letech se ještě nevyvinul ani WAP, internetové stránky, které jen zřídka vážily více než 20 KB.

Obecně v té době nikdo nedocenil výhody nové technologie. Standard byl používán pro přísně specifické účely - pro ladění zařízení, vzdálené nastavení počítače a další triky. Běžní uživatelé v té době mohli o mobilním telefonu jen snít a slova „bezdrátový přenos dat“ jim byla jasná až o několik let později.

Nízká popularita však nebránila vývoji protokolu. Postupně se začala objevovat zařízení, která zvyšovala výkon modulu pro přenos dat. Rychlost se stejnou verzí Wi-Fi se zdvojnásobila – na 2 Mbit/s. Ale bylo jasné, že tohle je limit. Proto Wi-Fi Alliance(sdružení několika velkých společností vytvořené v roce 1999) muselo vyvinout nový standard, který by zajistil vyšší propustnost.

WiFi 802.11a

Prvním vytvořením Wi-Fi Alliance byl protokol 802.11a, který se také nestal příliš populární. Rozdíl byl v tom, že technologie mohla využívat frekvenci 5 GHz. Díky tomu se rychlost přenosu dat zvýšila na 54 Mbit/s. Problém byl v tom, že tento standard nebyl kompatibilní s dříve používanou frekvencí 2,4 GHz. V důsledku toho museli výrobci instalovat duální transceivery pro podporu sítí na obou frekvencích. Musím říct, že to vůbec není kompaktní řešení?

Tato verze protokolu se v chytrých telefonech a mobilních telefonech prakticky nepoužívala. To je vysvětleno skutečností, že asi po roce bylo uvolněno mnohem pohodlnější a oblíbenější řešení.

WiFi 802.11b

Při návrhu tohoto protokolu se tvůrci vrátili k frekvenci 2,4 GHz, která má nepopiratelnou výhodu – širokou oblast pokrytí. Inženýrům se podařilo zajistit, aby se gadgety naučily přenášet data rychlostí od 5,5 do 11 Mbit/s. Všechny routery okamžitě začaly dostávat podporu pro tento standard. Postupně se taková Wi-Fi začala objevovat v oblíbených přenosných zařízeních. Podporou se mohl pochlubit například smartphone Nokia E65. Důležité je, že Wi-Fi Alliance zajistila kompatibilitu s úplně první verzí standardu, díky čemuž je přechodné období zcela bezproblémové.

Až do konce prvního desetiletí 21. století používala řada technologií protokol 802.11b. Rychlosti, které poskytovaly, byly dostatečné pro chytré telefony, přenosné herní konzole a notebooky. Tento protokol podporují téměř všechny moderní smartphony. To znamená, že pokud máte v pokoji velmi starý router, který neumí přenášet signál pomocí modernějších verzí protokolu, smartphone síť stále rozpozná. I když budete určitě nespokojeni s rychlostí přenosu dat, od teď používáme úplně jiné rychlostní standardy.

Wi-Fi 802.11g

Jak již víte, tato verze protokolu je zpětně kompatibilní s předchozími. To je vysvětleno skutečností, že provozní frekvence se nezměnila. Inženýrům se zároveň podařilo zvýšit rychlost příjmu a odesílání dat na 54 Mbit/s. Standard byl vydán v roce 2003. Nějakou dobu se taková rychlost dokonce zdála přehnaná, takže mnoho výrobců mobilních telefonů a smartphonů ji implementovalo pomalu. Proč je potřeba tak rychlý přenos dat, když kapacita vestavěné paměti přenosných zařízení byla často omezena na 50-100 MB a na malé obrazovce se prostě nezobrazovaly plnohodnotné internetové stránky? A přesto si protokol postupně získal oblibu, především díky notebookům.

WiFi 802.11n

K největší aktualizaci standardu došlo v roce 2009. Zrodil se protokol Wi-Fi 802.11n. V tu chvíli už se chytré telefony naučily efektivně zobrazovat těžký webový obsah, takže nový standard přišel vhod. Jeho odlišností od předchůdců byla zvýšená rychlost a teoretická podpora frekvence 5 GHz (zatímco 2,4 GHz také nezmizelo). Poprvé byla do protokolu zavedena technologická podpora MIMO. Spočívá v podpoře příjmu a přenosu dat současně několika kanály (v tomto případě dvěma). To teoreticky umožnilo dosáhnout rychlosti 600 Mbit/s. V praxi jen zřídka přesáhl 150 Mbit/s. Přítomnost rušení na cestě signálu od směrovače k ​​přijímacímu zařízení byla ovlivněna a mnoho směrovačů, aby ušetřilo peníze, ztratilo podporu MIMO. Stejně tak rozpočtová zařízení stále nedostala schopnost pracovat na 5 GHz. Jejich tvůrci vysvětlili, že frekvence 2,4 GHz v tu chvíli ještě nebyla silně zatížena, a proto kupující routeru vlastně o nic nepřišli.

Standard Wi-Fi 802.11n je stále aktivní. Ačkoli mnoho uživatelů již zaznamenalo řadu jeho nedostatků. Za prvé, kvůli frekvenci 2,4 GHz nepodporuje kombinování více než dvou kanálů, a proto není nikdy dosaženo teoretického rychlostního limitu. Za druhé, v hotelech, nákupních centrech a dalších přeplněných místech se kanály začínají překrývat, což způsobuje rušení – internetové stránky a obsah se načítají velmi pomalu. Všechny tyto problémy byly vyřešeny vydáním dalšího standardu.

Wi-Fi 802.11ac

V době psaní tohoto článku nejnovější a nejrychlejší protokol. Pokud předchozí typy Wi-Fi fungovaly především ve frekvenci 2,4 GHz, která má řadu omezení, pak se zde používá striktně 5 GHz. Tím se šířka pokrytí zkrátila téměř na polovinu. Výrobci routerů však tento problém řeší instalací směrových antén. Každý z nich vysílá signál svým vlastním směrem. Některým lidem to však může být stále nepohodlné z následujících důvodů:

• Směrovače se ukázaly být objemné, protože obsahují čtyři nebo dokonce více antén;
• Router je vhodné instalovat někde uprostřed mezi všemi obsluhovanými prostory;
• Směrovače, které podporují Wi-Fi 802.11ac, spotřebují více elektřiny než starší a levné modely.

Hlavní výhodou nového standardu je desetinásobné zvýšení rychlosti a rozšířená podpora technologie MIMO. Od této chvíle lze kombinovat až osm kanálů! Výsledkem je teoretický datový tok 6,93 Gbps. V praxi jsou rychlosti mnohem nižší, ale i ty úplně stačí na sledování nějakého 4K filmu online na zařízení.

Někomu se funkce nového standardu zdají zbytečné. Mnoho výrobců proto neimplementuje jeho podporu v levných smartphonech. Protokol není vždy podporován, a to ani u poměrně drahých zařízení. O podporu je ochuzen například Samsung Galaxy A5 (2016), který ani po snížení cenovky nelze zařadit do rozpočtového segmentu. Zjistit, které standardy Wi-Fi váš smartphone nebo tablet podporuje, je poměrně jednoduché. Chcete-li to provést, podívejte se na jeho úplné technické specifikace na internetu nebo spusťte

Při nákupu 5GHz routeru slovo DualBand odvádí naši pozornost od důležitější podstaty, Wi-Fi standardu, který využívá 5GHz nosič. Na rozdíl od standardů využívajících nosnou 2,4 GHz, které jsou již dlouho známé a srozumitelné, lze zařízení 5 GHz používat ve spojení s 802.11n popř. 802.11ac standardy (dále A.C. standard a N standard).

Skupina Wi-Fi standardů IEEE 802.11 se vyvíjela poměrně dynamicky, od IEEE 802.11a, který poskytoval rychlosti až 2 Mbit/s, přes 802.11b a 802.11g, které dávaly rychlosti až 11 Mbit/s A 54 Mbit/s respektive. Pak přišel standard 802.11n nebo jednoduše standard n. N-standard byl skutečným průlomem, protože nyní prostřednictvím jedné antény bylo možné přenášet provoz rychlostí v té době nepředstavitelnou 150 Mbit. Toho bylo dosaženo použitím pokročilých kódovacích technologií (MIMO), pečlivějším zvážením vlastností šíření RF vln, technologií dvojité šířky kanálu, nestatickým ochranným intervalem definovaným takovým konceptem, jako je modulační index a kódovací schémata.

Provozní principy 802.11n

Již známé 802.11n lze použít v jednom ze dvou pásem: 2,4 GHz a 5,0 GHz. Na fyzické úrovni, kromě zlepšeného zpracování signálu a modulace, schopnost současně přenášet signál skrz čtyři antény, pokaždé můžete přeskočit anténu až 150 Mbit/s, tj. To je teoreticky 600 Mbit. Pokud však vezmeme v úvahu, že anténa současně pracuje buď pro příjem, nebo pro vysílání, nepřekročí rychlost přenosu dat v jednom směru 75 Mbit/s na anténu.

Vícenásobný vstup/výstup (MIMO)

Poprvé se podpora této technologie objevila ve standardu 802.11n. MIMO je zkratka pro Multiple Input Multiple Output, což znamená vícekanálový vstup a vícekanálový výstup.

Pomocí technologie MIMO je realizována schopnost současně přijímat a vysílat více datových toků prostřednictvím několika antén, nikoli pouze jednou.

Standard 802.11n definuje různé konfigurace antény od "1x1" do "4x4". Možné jsou i asymetrické konfigurace, například „2x3“, kde první hodnota udává počet vysílacích a druhá počet přijímacích antén.

Je zřejmé, že maximální přenosové rychlosti příjmu lze dosáhnout pouze při použití schématu „4x4“. Ve skutečnosti počet antén sám o sobě nezvyšuje rychlost, ale umožňuje různé pokročilé metody zpracování signálu, které jsou automaticky vybírány a aplikovány zařízením, včetně na základě konfigurace antény. Například schéma 4x4 s modulací 64-QAM poskytuje rychlosti až 600 Mbit/s, schéma 3x3 a 64-QAM poskytuje rychlost až 450 Mbit/s a schémata 1x2 a 2x3 až 300 Mbit/s.

Šířka pásma kanálu 40 MHz

Vlastnosti standardu 802.11n je dvojnásobná šířka kanálu 20 MHz, tzn. 40 MHz.Schopnost podporovat 802.11n zařízeními pracujícími na 2,4GHz a 5GHz nosičích. Zatímco 802.11b/g pracuje pouze na 2,4 GHz, 802.11a pracuje na 5 GHz. Ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz je pro bezdrátové sítě k dispozici pouze 14 kanálů, z nichž prvních 13 je povoleno v CIS s intervaly 5 MHz mezi nimi. Zařízení používající standard 802.11b/g používají 20 MHz kanály. Ze 13 kanálů se 5 protíná. Aby se zabránilo vzájemnému rušení mezi kanály, je nutné, aby jejich pásma byla oddělena 25 MHz. Tito. Pouze tři kanály v pásmu 20 MHz se nebudou překrývat: 1, 6 a 11.

provozní režimy 802.11n

Standard 802.11n umožňuje provoz ve třech režimech: High Throughput (čistý 802.11n), Non-High Throughput (plně kompatibilní s 802.11b/g) a High Throughput Mixed (smíšený režim).

Vysoká propustnost (HT) - režim vysoké propustnosti.

Přístupové body 802.11n používají režim vysoké propustnosti. Tento režim absolutně vylučuje kompatibilitu s předchozími standardy. Tito. zařízení, která nepodporují standard n, se nebudou moci připojit. Non-High Throughput (Non-HT) – režim s nízkou propustností Aby bylo možné připojit starší zařízení, jsou všechny rámce odesílány ve formátu 802.11b/g. Tento režim využívá šířku kanálu 20 MHz pro zajištění zpětné kompatibility. Při použití tohoto režimu jsou data přenášena rychlostí podporovanou nejpomalejším zařízením připojeným k tomuto přístupovému bodu (nebo Wi-Fi routeru).

High Throughput Mixed - smíšený režim s vysokou propustností. Smíšený režim umožňuje zařízení pracovat současně podle standardů 802.11n a 802.11b/g. Poskytuje zpětnou kompatibilitu pro starší zařízení a zařízení používající standard 802.11n. Zatímco však staré zařízení přijímá a vysílá data, starší zařízení podporující 802.11n čeká, až na něj přijde řada, a to má vliv na rychlost. Je také zřejmé, že čím více provozu prochází standardem 802.11b/g, tím méně výkonu může zařízení 802.11n vykazovat v režimu High Throughput Mixed.

Modulační index a schémata kódování (MCS)

Standard 802.11n definuje pojem „Schéma modulace a kódování“. MCS je jednoduché celé číslo přiřazené volbě modulace (celkem je 77 možných možností). Každá možnost definuje typ RF modulace (Type), kódovací rychlost (Coding Rate), ochranný interval (Short Guard Interval) a hodnoty datové rychlosti. Kombinace všech těchto faktorů určuje skutečnou fyzickou (PHY) přenosovou rychlost dat v rozmezí od 6,5 Mbps do 600 Mbps (této rychlosti lze dosáhnout využitím všech možných možností standardu 802.11n).

Některé hodnoty indexu MCS jsou definovány a zobrazeny v následující tabulce:

Pojďme dešifrovat hodnoty některých parametrů.

Krátký ochranný interval SGI (Short Guard Interval) určuje časový interval mezi přenášenými symboly. Zařízení 802.11b/g používají ochranný interval 800 ns, zatímco zařízení 802.11n mají možnost použít ochranný interval pouze 400 ns. Krátký ochranný interval (SGI) zvyšuje rychlost přenosu dat o 11 procent. Čím kratší je tento interval, tím větší množství informací lze přenést za jednotku času, nicméně přesnost definice znaků klesá, takže vývojáři standardu zvolili optimální hodnotu tohoto intervalu.

Hodnoty MCS od 0 do 31 určují typ modulace a schéma kódování, které bude použito pro všechny streamy. Hodnoty MCS 32 až 77 popisují smíšené kombinace, které lze použít k modulaci dvou až čtyř streamů.

Přístupové body 802.11n musí podporovat hodnoty MCS od 0 do 15, zatímco stanice 802.11n musí podporovat hodnoty MCS od 0 do 7. Všechny ostatní hodnoty MCS, včetně těch, které jsou spojeny s kanály o šířce 40 MHz, Short Guard Interval (SGI) , jsou volitelné a nemusí být podporovány.

Vlastnosti standardu AC

V reálných podmínkách nebyl žádný standard schopen dosáhnout maxima svého teoretického výkonu, protože signál je ovlivněn mnoha faktory: elektromagnetickým rušením domácích spotřebičů a elektroniky, překážkami v cestě signálu, odrazy signálu a dokonce i magnetickými bouřemi. Výrobci proto nadále pracují na vytváření ještě efektivnějších verzí standardu Wi-Fi, vhodnějších nejen pro domácí, ale i aktivní kancelářské použití a také budování rozšířených sítí. Díky této touze se nejnověji zrodila nová verze IEEE 802.11 - 802.11ac (nebo jednoduše AC standard).

V novém standardu není příliš zásadních rozdílů od N, ale všechny jsou zaměřeny na zvýšení propustnosti bezdrátového protokolu. V podstatě se vývojáři rozhodli zlepšit výhody standardu N. Nejvýraznější je rozšíření MIMO kanálů z maximálně tří na osm. To znamená, že již brzy budeme moci v obchodech vidět bezdrátové routery s osmi anténami. A osm antén je teoretické zdvojnásobení kapacity kanálu na 800 Mbit/s, nemluvě o případných šestnáctianténních zařízeních.

Zařízení 802.11abg pracují na 20 MHz kanálech, zatímco čistý N používá 40 MHz kanály. Nový standard stanoví, že AC routery mají kanály na 80 a 160 MHz, což znamená zdvojnásobení a čtyřnásobení kanálu s dvojnásobnou šířkou.

Za zmínku stojí vylepšená implementace technologie MIMO poskytované ve standardu - technologie MU-MIMO. Starší verze protokolů kompatibilních s N podporovaly poloduplexní přenos paketů ze zařízení na zařízení. To znamená, že v okamžiku, kdy je paket přenášen jedním zařízením, mohou ostatní zařízení pracovat pouze na příjmu. Pokud se tedy jedno ze zařízení připojí k routeru pomocí starého standardu, ostatní budou pracovat pomaleji kvůli delší době, kterou trvá přenos paketů do zařízení používajícího starý standard. To může způsobit špatný výkon bezdrátové sítě, pokud je k ní připojeno mnoho takových zařízení. Technologie MU-MIMO řeší tento problém vytvořením multistreamového přenosového kanálu, při jehož použití ostatní zařízení nečekají, až na ně přijde řada. Ve stejnou dobu AC router musí být zpětně kompatibilní s předchozími standardy.

Nicméně je tu samozřejmě moucha. V současné době drtivá většina notebooků, tabletů a smartphonů nepodporuje nejen standard AC Wi-Fi, ale není schopna ani pracovat na 5 GHz nosné. Tito. a 802.11n na 5GHz jim není k dispozici. Také oni sami AC routery a přístupové body mohou být několikanásobně dražší než routery navržené pro použití standardu 802.11n.