Základy siete WiFi časť 2: Normy a zmeny a doplnenia prostredníctvom štandardu 802.11n
- Kategórie: Sieť
Dnes je WiFi všade: kaviarne, reštaurácie, maloobchod, hotely, športové miesta atď. K nim máme prístup z našich prenosných počítačov, tabletov a smartfónov. Doma môžu byť herné konzoly, inteligentné domáce zariadenia a set top boxy. Mám niekoľko zariadení ChromeCast. Z vášho televízora urobia bezdrôtové sieťové zariadenie, pomocou ktorého môžete prenášať videozáznamy z počítača alebo telefónu priamo do televízora. V našom životnom štýle je také všadeprítomné, že si na to nemyslíme.
Zaujímavé obdobie: Vo veľkej miere som pracoval s národnými hotelovými reťazcami a môžem vám povedať, že v roku 2012 mal priemerný služobný cestujúci v sieti hotelov 2 pripojenie WiFi zariadení. Dnes je toto číslo medzi 3 a 3,5 zariadeniami na izbu pre hostí. Videl som veľa hotelov, ktoré sa snažia zvýšiť kapacitu v dôsledku dopytu zákazníkov.
Nebolo to však dávno, keď Wi-Fi využívali iba geeki a veľké korporácie. Toto je druhý článok v sérii venovaný základom WiFi. Ak ste vynechali prvú časť, pozrite sa sem , Budeme diskutovať o vývoji rôznych noriem a dodatkov; ich vlastnosti a schopnosti.
Na začiatku to bolo 802,11-1.997 Štandardné. Pôvodná verzia bola skôr predchodcom použiteľného WiFi. Štandard zahŕňal FHSS (frekvenčné skokové rozptylové spektrum), DSSS (priame sekvenčné rozptylové spektrum) v pásme 2,4 GHz, ako aj infračervené žiarenie. Šírka pásma bola obmedzená na 1-2 Mbps. Norma bola tak voľne definovaná, že existuje veľa komerčných výrobkov, v ktorých bola interoperabilita veľmi ťažká, ak nie nemožná. Najobľúbenejšie boli produkty spoločností Proxim a Symbol (teraz súčasť spoločnosti Motorola).
Prvá „skutočná“ WiFi: 802.11b
Väčšina si neuvedomuje, že zmeny a doplnky 802.11a a 802.11b boli vydané súčasne (1999). Najprv sa budeme baviť o 11b, pretože vychádza z pôvodného štandardu.
Po prvé, 11b používa DSSS, ktorý rozdeľuje výkon signálu po pásme frekvencií širokých približne 22 MHz. Výhodou je zvýšený výkon signál-šum v porovnaní s predchádzajúcimi metódami. Druhým významným zlepšením bolo použitie pokročilej techniky kódovania nazývanej CCK (doplnkové kódovanie kľúčov). Výsledkom bolo zvýšenie priepustnosti na 11 Mb / s, ako aj zlepšenie výkonu. Zahŕňa to aj schopnosť znižovať priepustnosť na 5,5, 2 a 1 Mbps podľa potreby.
11b bol pomerne populárny. Jedným z hlavných dôvodov bolo vytvorenie aliancie WiFi. Táto nezisková organizácia bola založená v roku 1999 niekoľkými technologickými spoločnosťami s cieľom zabezpečiť interoperabilitu produktov medzi výrobcami.
802.11a bolo niečo ako Edsel WiFi, technologicky pred jej časom, a nikto to nechcel.
Ako som už uviedol, pozmeňujúce a doplňujúce návrhy 11a a 11b boli zverejnené súčasne. 11a bola pôvodne navrhovaná skôr, a preto „a“, pretože to bolo prvé. Špecifikácie 11a sú veľmi odlišné.
Po prvé, používa pásmo 5GHz; so všetkými výhodami a nevýhodami spojenými s vyššími frekvenciami.
Druhým je použitie OFDM (ortogonálne multiplexovanie s frekvenčným delením). Táto technika rozdeľuje RF kanál na 64 sub-kanálov (sub-nosičov), čím sa súčasne prenáša menšie množstvo údajov cez viacero sub-kanálov. Výsledkom je priepustnosť až 54 Mbps, so schopnosťou znížiť na 48, 36, 24, 18, 12, 9 a 6 Mbps. Výrazne tiež znižuje problém rušenia spôsobeného viaccestnými cestami. 11a nie je kompatibilný s 11b.
11a nebol príliš populárny, hlavne kvôli nákladom. Výroba zariadení s vyššou frekvenciou je spravidla drahšia.
Game Changer: 802.11g
802,11 g , vydané 2003, bol skutočným hráčom na zmenu hry. V podstate kombinovala to najlepšie z oboch svetov. Využíva pásmo 2,4 GHz spolu s vynikajúcou technikou modulácie OFDM; za cenu takmer 11b zariadení. Jednou z hlavných nevýhod bola požiadavka spätnej kompatibility; Zariadenia 11g museli byť schopné komunikovať so zariadeniami 11b. Táto schopnosť môže vážne ovplyvniť výkon vašej siete Wi-Fi; čo je téma, o ktorej sa bude diskutovať v budúcom článku.
11 g bolo nesmierne populárne. Za explóziu zodpovedala sieť WiFi na širšom spotrebiteľskom trhu. V skutočnosti to bolo vtedy, keď mnoho ISP začalo zahrňovať WiFi do svojho zariadenia CPE (vybavenie zákazníka). Pre mnoho ľudí bolo prvým WiFi zážitkom bezdrôtový smerovač 11 g. Najúspešnejším bol Linksys WRT54G, pôvodne vydaný koncom roku 2002. Súčasťou dôvodu je možnosť prispôsobenia firmvéru; ďalšia téma pre budúci článok.
802.11-2007 bola „súhrn“ štandardov a dodatkov k dnešnému dňu. Zahŕňalo 11a, 11b a 11g. Boli zahrnuté aj ďalšie pozmeňujúce a doplňujúce návrhy, ktoré sa priamo netýkajú prebiehajúcej diskusie.
Prichádzajúce vylepšenia: 802.11n
802.11n vydané v roku 2009 sa veľmi očakávali. Rastie dopyt po lepšom výkone a väčšej priepustnosti. Napríklad spoločnosť Netflix napríklad zaviedla službu založenú na predplatnom na priame streamovanie videa spotrebiteľovi. Videl som odhady, ktoré hovoria, že streamovanie videa (najmä Netflix) je v súčasnosti zodpovedné za viac ako 30% internetového prenosu.
Jedna vec, ktorú si väčšina (ani technicky zdatných) neuvedomuje, je, že 11n sa používa v pásmach 2,4 GHz a 5 GHz. Na všetky praktické účely je to sada vylepšení existujúcich 11a a 11g.
Vylepšená implementácia OFDM. Aj keď počet subdodávateľov zostal rovnaký, 11n používa viac z nich na prenos údajov; menej pomocných dopravcov určených na pilotné, kontrolné a riadiace účely. To znamená vyššiu priepustnosť.
Pridaná funkcia MIMO (viacnásobný vstup viacnásobný výstup). Podrobné vysvetlenie MIMO by si vyžiadalo celý článok sám. V súhrne je možné povedať, že 11n zariadenia sú schopné prenášať viac tokov dát (až 4) súčasne. Každý tok môže mať priepustnosť až 72 Mb / s.
Závisí to od konštrukcie konkrétneho zariadenia. Každý tok musí mať najmenej jednu anténu. To je dôvod, prečo vidíte 11n zariadenia s kdekoľvek od 1 do 6 antén. Napríklad sa používa štandardný zápis. Označuje to 3 vysielacie antény, 3 prijímajúce antény a 3 priestorové toky. Z hľadiska nákladov je na trhu veľmi málo zariadení 4x4: 4. Jedno anténne zariadenie nie je schopné MIMO; toto sú zvyčajne veľmi lacné zariadenia obvykle označené ako n150.
Lepenie kanálov. Ako je uvedené v predchádzajúcom článku, 11n umožňuje použitie až 2 kanálov, čo v podstate zdvojnásobuje priepustnosť.
Pridané základné tvarovanie lúčov. Toto je vysoko technická téma, preto ju len zosumarizujem. Beamforming je technika používaná na modifikáciu amplitúdy a fázy prenášaného signálu tak, že vytvára „konštruktívne rušenie“ konkrétneho príjemcu. Výsledkom je, že aj keď boli 2 signály odoslané z 2 antén priestorovo oddelených, javia sa ako jeden silnejší signál tomuto konkrétnemu príjemcovi.
So všetkými vyššie uvedenými vylepšeniami je 11n schopný: priepustnosť nespracovaných dát až do 600Mbps, použiteľnejšia oblasť pokrytia signálom a zlepšená spoľahlivosť pripojenia.
Návrh novely bol prepustený v roku 2007. Bolo dosť blízko tomu, čo si všetci mysleli, že bude konečný, že mnohí výrobcovia začali vyrábať zariadenia typu n. Aj keď sa zákazníci v podnikoch a firmách zdráhali zaviazať sa k zariadeniam typu n, na spotrebiteľskom trhu sa značka 11n stala mimoriadne obľúbenou. Dnes je 11n zariadení de facto štandardom všade.
802.11-2012 bolo ďalším „zhrnutím“ štandardov a dodatkov k dnešnému dňu. Zahŕňalo všetko od 802.11-2007 plus 11n. Boli zahrnuté aj ďalšie pozmeňujúce a doplňujúce návrhy, ktoré sa priamo netýkajú prebiehajúcej diskusie.
Upozorňujeme, že na optimalizáciu prenosu a chybového výkonu sa používa adaptívna modulácia. Všetky WiFi zariadenia (802.11a / b / g / n) sú schopné prejsť na inú modulačnú techniku založenú na sile signálu, chybách prenosu, interferencii atď. Toto je zodpovedné za zníženie priepustnosti uvedené v tomto článku.
Tieto normy dodržiava IEEE (Inštitút elektrických a elektronických inžinierov).
Viac informácií nájdete na ich webových stránkach: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
V nasledujúcom článku sa budem zaoberať protokolom 802.11ac a ďalšími novými pozmeňujúcimi a doplňujúcimi návrhmi, o ktorých nemusíte vedieť.
Ako vždy, ak máte nápad na článok, dajte mi vedieť v komentároch nižšie.