среда, октября 17, 2012

Знакомство с технологией Wi-FI


В настоящее время человечество уже не может представить себе наш мир без связи, без выхода в Интернет, без просмотра картинок с котиками по вечерам. Но для того чтобы осуществлять эту связь человечеству приходится ежедневно организовывать все новые и новые каналы, и соответственно закладывать под них кабели связи. А можно ли осуществлять связь, передачу данных без кабелей, без проводов? Да можно, сейчас уже существует множество технологий позволяющих передавать данные на расстояние без проводов, сегодня мы поговорим с вами об одной из них – о технологии Wi-Fi.


Общее

В настоящее время одной из наиболее популярных технологий для организации беспроводного доступа является технология Wi-FI. Данная технология разработана еще в 1991 году, и дословно расшифровывается как Wireless Fidelity. Данная технология применяется не только для построения домашних сетей, но и  так же активно используется на предприятиях.

Большинство Wi-Fi оборудования можно разделить на две большие группы (на данном этапе не будем лезть в дебри, и не будем говорить о контроллерах точек доступа и прочих интересностях): точки доступа и оконечное оборудования пользователей, оснащенное Wi-Fi адаптерами.

Режимы работы Wi-Fi оборудования

При использовании Wi-Fi оборудования можно выделить несколько основных режимов его работы: точка-точка, инфраструктурный режим, работа в режиме моста и режим повторителя. Рассмотрим подробнее каждый из этих режимов работы.

При режиме работы точка-точка беспроводные клиенты соединяются напрямую между собой, точки доступа в данном случае не используются. Данный режим может использоваться, например, для соединения двух компьютеров, оснащенных Wi-Fi адаптерами, между собой, без каких либо дополнительных устройств.
Соединение точка-точка
В инфраструктурном режиме работы, все устройства, подключаемые к беспроводной сети, связываются между собой через промежуточное устройство, называемое точкой доступа (AP, Access Point). Данный вариант очень часто используется в различных кафешках для предоставления бесплатного (или не очень)  Wi-Fi посетителям.
Инфраструктурный режим работы
Режим беспроводного моста используется в том случае если необходимо соединить две проводные локальные сети, удаленные друг от друга на небольшое расстояние (20-250 м), но нет возможности проложить кабели. В данном случае беспроводные клиенты не могут подключиться к точкам доступа, а сами точки используется только для транзита трафика из одной локальной проводной сети в другую.
Wi-Fi мост
Режим повторителя используется в ситуации, когда необходимо связать Wi-Fi точки доступа между собой, но их радиуса действия не хватает для этого. В таком случае между ними устанавливается еще одна или несколько точек, работающих в режиме повторителя. Такие точки доступа принимают сигнал, усиливают его и передают дальше к следующей точке.
Точка доступа в режиме повторителя







Стандарты

В настоящее время технология Wi-FI включает в себя ряд стандартов. Наибольшее распространение в настоящее время получили следующие стандарты: IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g,  802.11n и  802.11ac. Рассмотрим каждый из этих стандартов.

Wi-Fi устройства поддерживающие стандарт 802.11a работают в диапазоне частот 5 Ггц и способны обеспечить скорость передачи данных до 54 Мбит/c. Данный стандарт разработан в 1999 году, в настоящее время его популярность постепенно снижается.

Стандарт 802.11b работает в частотном диапазоне 2.4 ГГц и обеспечивает скорость передачи до 11 Мбит/с. Разработан в 1999 году, в настоящее время почти повсеместно заменен стандартом 802.11g.

802.11g является стандартом обратно совместимым со стандартом 802.11b (то есть способен работать с оборудованием, которое поддерживает только 802.11b). Работает в диапазоне частот   2.4 ГГц и обеспечивает скорость передачи до 54 Мбит/с. В настоящее время используется практически повсеместно.

Стандарт 802.11n является обратно совместимым со стандартaми 802.11a, 802.11b, 802.11g. Способен работать как в диапазоне частот 2.4 ГГц, так и 5 ГГц. В теории поддерживает скорость передачи до 600 Мбит/c. Постепенно начинает приходить на смену предшествующим ему стандартам.

Стандарт 802.11ac является совсем новым, и в теории должен будет поддерживать до 1.3 Гбит/c и будет обеспечивать более низкое энергопотребление.

Все скорости описанные выше, являются максимальными скоростями для данных стандартов, и практически не достижимы на практике.  
  
Узнать какие именно стандарты поддерживает ваше устройство можно посмотрев на его коробку, обычно производители большими буквами указывают поддерживаемые стандарты. Если же коробки нет, то можно погуглить на эту тему или же поковыряться в настройках устройства.

Частоты

Каждое Wi-FI устройство работает на определенном частотном канале из поддерживаемого им частотного диапазона. Для устройств, работающих в частотном диапазоне 2.4 ГГц (устройства поддерживающие стандарты b,g,n)  выделено 14 каналов шириной 22 МГц. В общей сложности все 14 каналов Wi-Fi устройств, работающих в диапазоне 2.4 ГГц, занимают частоты от 2.412 ГГц до 2.484 ГГц. Первые 13 каналов распределены равномерно по частотному спектру, 14 канал несколько удален от остальных. Хотя общее количество каналов равно  14, в разных странах может быть разрешено использовать не всех из них. В России для использования разрешены каналы с 1 по 13.
Частотный спектр Wi-Fi в диапазоне 2.4 ГГц
Как видно из рисунка, спектры соседних частотных каналов накладываются друг на друга, поэтому Wi-FI устройства, работающие на таких каналах, находясь в зоне действия друг друга могут создавать помехи для соседнего устройства. Для Wi-FI  устройств находящихся в зоне действия друг друга желательно задавать не перекрывающиеся каналы, например 1,6,11 или 2,7,12.

Устройства, работающие в частотном диапазоне 5 ГГц (поддерживающие стандарты a и n) конкретно используют частоты 5,15-5,825 ГГц, и позволяют организовать до 24 не пересекающихся каналов.

Дальность действия

Дальность действия Wi-Fi устройств зависит от мощности установленного в них передатчика (можно узнать в документации к Wi-Fi устройству), а также от типа используемой антенны. Не последнюю роль в дальности действия Wi-Fi устройств играет место их расположения. Если точка доступа расположена на открытой местности то она запросто может передавать сигнал на 200 метров, но если же она расположена в помещении то ее сигнал может существенно затухать проходя через элементы конструкции здания. Так, например обычное окно может снизить радиус действия точки доступа на 30%, гипсокартонные межкомнатные стены на 50-70%, а бетонные или железобетонные конструкции могут ослабить сигнал более чем на 90% или же привести к его полному затуханию.

Надежность
Хотя технология Wi-Fi является довольно надежной, все же не рекомендуется использовать ее в качестве основной технологии передачи данных, используемой в компании. Сеть Wi-FI может быть очень сильно подвержена воздействию различных электромагнитных помех, например утечка излучения из микроволновки, которая между прочим то же работает в частотном диапазоне 2.4 ГГц, может стать причиной перебоев в работе беспроводной сети, и хотя при использовании дома это не сыграет большого значения (подумаешь страница с котиками не загрузилась),  при использовании в компании это может окончиться потерей критически важных данных передаваемых через беспроводную сеть. Так что лучше сеть предприятия все же оставить на проводах, а технологию Wi-Fi использовать только для предоставления доступа в Интернет.

Пока что это все, в дальнейшем периодически буду вас радовать дополнительной информацией о беспроводных технологиях, и о Wi-Fi в частности.


3 коммент.:

Великолепно! Почитал и другие Ваши статьи на сетевые темы. Егор, у Вас редкий талант популяризатора (просто о сложном), и если Вы еще не издали книжку, то этим надо заняться. Извините, что не преминул со своим советом (мы из этой страны вышли). Спасибо.

Спасибо, прям засмущали!

Здравствуйте Егор, у меня такой вопрос возник на работе, можно ли разделить wi-fi сеть на 2 канала передачи:1 канал что бы он подключался к локальному диску без ограничением скорости, а 2 канал для выхода интернет с ограничением скорости? если есть возможность то пришлите ответ на почту kazax-nfs@bk.ru

Отправить комментарий