Základy WiFi, část 2: Normy a změny prostřednictvím standardu 802.11n

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů

Dnes je WiFi všude: kavárny, restaurace, maloobchod, hotely, sportovní místa atd. K nim máme přístup z našich notebooků, tabletů a chytrých telefonů. Doma mohou být herní konzole, inteligentní domácí zařízení a set top boxy. Mám několik zařízení ChromeCast. Promění váš televizor na bezdrátové síťové zařízení, ze kterého můžete streamovat filmy z počítače nebo telefonu přímo do televizoru. V našem životním stylu je natolik všudypřítomné, že mu to nedáme druhou myšlenku.

Zajímavé období: rozsáhle jsem pracoval s národními hotelovými řetězci a mohu vám říci, že v roce 2012 měl průměrný služební cestující 2 hotelové zařízení WiFi připojené k hotelové síti. Dnes je toto číslo mezi 3 a 3,5 zařízení na pokoj pro hosty. Viděl jsem mnoho hotelů, jak se snaží zvyšovat kapacitu kvůli poptávce zákazníků.

Nebylo to však dávno, kdy Wi-Fi využívali pouze geekové a velké korporace. Toto je druhý článek v řadě pokrývající základy WiFi. Pokud jste vynechali první část, podívejte se sem . Budeme diskutovat o vývoji různých standardů a dodatků; jejich vlastnosti a schopnosti.

Na začátku to bylo 802.11-1997 Standard. Původní verze byla spíše předchůdcem použitelné WiFi. Standard zahrnoval FHSS (frekvenční skokové rozprostřené spektrum), DSSS (přímé sekvenční rozprostřené spektrum) v pásmu 2,4 GHz a také infračervené. Šířka pásma byla omezena na 1-2 Mbps. Norma byla tak volně definována, že existovalo mnoho komerčních produktů, kde byla interoperabilita velmi obtížná, ne-li nemožná. Nejoblíbenější byly produkty od společností Proxim a Symbol (nyní součástí společnosti Motorola).

První „skutečná“ WiFi: 802.11b

Většina si neuvědomuje, že změny 802.11a a 802.11b byly vydány současně (1999). Nejprve si povíme o 11b, protože vychází z původního standardu.

Za prvé, 11b používá DSSS, který šíří výkon signálu po pásmu frekvencí širokých přibližně 22 MHz. Výhodou je zvýšený výkon signál-šum ve srovnání s předchozími metodami. Druhým významným zlepšením bylo použití pokročilé techniky kódování zvané CCK (doplňkové kódování klíčů). Výsledkem bylo zvýšení propustnosti na 11Mbps a také lepší výkon. To také zahrnuje tuto schopnost snížit propustnost na 5,5, 2 a 1 Mbps, podle potřeby.

11b byl docela populární. Jedním z hlavních důvodů bylo vytvoření aliance WiFi. Tato nezisková organizace byla založena v roce 1999 několika technologickými společnostmi s cílem zajistit interoperabilitu produktů mezi výrobci.

802.11a bylo něco jako Edsel WiFi, technologicky před svým časem, a nikdo to nechtěl.

Jak jsem zmínil, 11a a 11b pozměňovací návrhy byly zveřejněny současně. Ale 11a byla původně navržena dříve, tedy „a“, protože to bylo první. Specifikace 11a jsou velmi odlišné.

Za prvé, používá pásmo 5GHz; se všemi výhodami a nevýhodami spojenými s vyššími frekvencemi.

Druhým je použití OFDM (ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením). Tato technika rozděluje RF kanál na 64 dílčích kanálů (dílčích nosných) a přenáší menší množství dat současně na více dílčích kanálů. Výsledkem je až 54Mbps propustnost, se schopností snížit na 48, 36, 24, 18, 12, 9 a 6Mbps. Výrazně také snižuje problém rušení způsobeného vícenásobnými cestami. 11a není kompatibilní s 11b.

11a nebyl příliš populární, hlavně kvůli nákladům. Obecně platí, že výroba zařízení s vyšší frekvencí je nákladnější.

Game Changer: 802.11g

802,11 g , vydané 2003 byl skutečný měnič her. V podstatě kombinoval to nejlepší z obou světů. Využívá pásmo 2,4 GHz spolu s vynikající technikou modulace OFDM; za cenu téměř 11b zařízení. Jednou z hlavních nevýhod byl požadavek zpětné kompatibility; Zařízení 11g musela být schopna komunikovat se zařízeními 11b. Tato schopnost může vážně ovlivnit výkon vaší WiFi sítě; což je téma, o kterém se bude diskutovat v dalším článku.

11 g bylo nesmírně populární. To bylo zodpovědné za explozi, pokud WiFi na širším spotřebitelském trhu. Ve skutečnosti to bylo tehdy, když mnoho poskytovatelů internetových služeb začalo zařadit zařízení WiFi do zařízení CPE (vybavení zákazníka). Pro mnoho lidí byl jejich prvním zážitkem z WiFi bezdrátový směrovač 11 g. Nejúspěšnější byl Linksys WRT54G, původně vydaný koncem roku 2002. Součástí důvodu je schopnost přizpůsobit firmware; další téma pro budoucí článek.

802.11-2007 bylo „souhrnem“ standardů a změn. Zahrnovalo 11a, 11b a 11g. Byly zahrnuty další pozměňovací návrhy, které přímo nesouvisejí s probíhající diskusí.

Příchozí vylepšení: 802.11n

802.11n vydané v roce 2009 bylo vysoce očekávané. Rostla poptávka po lepším výkonu a větší propustnosti. Například v roce 2007 společnost Netflix představila službu založenou na předplatném pro streamování videa přímo ke spotřebiteli. Viděl jsem odhady, které říkají, že streamování videa (zejména Netflix) je dnes zodpovědné za více než 30% internetového provozu.

Jedna věc, kterou si většina (i technicky zdatných) neuvědomuje, je, že 11n se používá v pásmech 2,4 a 5 GHz. Pro všechny praktické účely je to sada vylepšení stávajících 11a a 11g.

Vylepšená implementace OFDM. Ačkoli počet subnosných zůstal stejný, 11n používá více z nich k přenosu dat; méně pomocných dopravců určených pro pilotní / kontrolní / řízení. To znamená větší propustnost.

Přidána schopnost MIMO (vícenásobný vstup více výstupů). Podrobné vysvětlení MIMO by zabralo celý článek samostatně. Souhrnně lze říci, že zařízení 11n mají schopnost přenášet více toků dat (až 4) současně. Každý tok může mít propustnost až 72 Mb / s.

mimo wireless

To závisí na konstrukci konkrétního zařízení. Každý proud musí mít alespoň jednu anténu. To je důvod, proč vidíte 11n zařízení s kdekoli od 1 do 6 antén. Použitý standardní zápis je například 3x3: 3. To označuje 3 vysílací antény, 3 přijímací antény a 3 prostorové proudy. Z hlediska nákladů je na trhu jen velmi málo zařízení 4x4: 4. Jedno anténní zařízení není schopné MIMO; jedná se obvykle o velmi levná zařízení obvykle označená jako n150.

Lepení kanálů. Jak je diskutováno v předchozím článku, 11n umožňuje použití až 2 kanálů, což v podstatě zdvojnásobuje propustnost.

Přidáno základní tvarování paprsku. Toto je vysoce technické téma, takže to shrnu. Beamforming je technika používaná k úpravě amplitudy a fáze vysílaného signálu tak, že vytváří „konstruktivní rušení“ konkrétního příjemce. Výsledkem je, že i když byly 2 signály vyslány ze 2 antén prostorově oddělených, zdá se, že jsou jedním silnějším signálem tomuto konkrétnímu příjemci.

Se všemi výše uvedenými vylepšeními je 11n schopen: propustnost surových dat až do 600Mbps, více použitelné oblasti pokrytí signálu a zlepšená spolehlivost připojení.

Návrh novely byl vydán v roce 2007. Bylo dost blízko tomu, co si všichni mysleli, že bude finální, že mnoho výrobců začalo vyrábět zařízení typu n. Přestože se zákazníci z řad podniků i podniků zdráhali zavázat se k zařízení typu Draft-n, spotřebitelský trh se stal velmi oblíbeným 11n. Dnes je 11n zařízení de facto standardem všude.

802.11-2012 bylo dalším „souhrnem“ standardů a změn. Zahrnovalo vše od 802.11-2007 plus 11n. Byly zahrnuty další pozměňovací návrhy, které přímo nesouvisejí s probíhající diskusí.

Všimněte si, že adaptivní modulace se používá k optimalizaci přenosu a výkonu chyb. Všechna WiFi zařízení (802.11a / b / g / n) jsou schopna přejít na jinou modulační techniku ​​založenou na síle signálu, přenosových chybách, rušení atd. Toto je zodpovědné za snížení propustnosti uvedené v tomto článku.

Tyto standardy jsou udržovány IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Více informací najdete na jejich webových stránkách: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html

V mém dalším článku se budu věnovat 802.11ac a dalším novým změnám, které možná neznáte.

Jako vždy, pokud máte nápad na článek, dejte mi vědět v komentářích níže.