Wi-Fi - Краткое руководство

WiFi означает Wiбезрассудный Fiвосторг. WiFi Он основан на семействе стандартов IEEE 802.11 и в первую очередь представляет собой технологию локальной вычислительной сети (LAN), предназначенную для обеспечения широкополосного покрытия внутри здания.

Современные системы WiFi поддерживают пиковую скорость передачи данных на физическом уровне 54 Мбит / с и обычно обеспечивают покрытие внутри помещения на расстоянии до 100 футов.

Wi-Fi стал де-факто стандартом широкополосного подключения « последняя миля» в домах, офисах и общественных точках доступа. Системы обычно могут обеспечивать зону покрытия всего около 1000 футов от точки доступа.

Wi-Fi предлагает значительно более высокие пиковые скорости передачи данных, чем системы 3G, в первую очередь потому, что он работает с большей полосой пропускания 20 МГц, но системы Wi-Fi не предназначены для поддержки высокоскоростной мобильности.

Одним из значительных преимуществ Wi-Fi над WiMAX и 3G является широкая доступность терминальных устройств. Подавляющее большинство поставляемых сегодня ноутбуков имеют встроенный интерфейс Wi-Fi. Интерфейсы Wi-Fi теперь также встраиваются в различные устройства, включая карманные компьютеры (КПК), беспроводные телефоны, сотовые телефоны, камеры и медиаплееры.

WiFi - полудуплекс

Все сети Wi-Fi являются системами TDD на основе конкуренции, в которых точка доступа и мобильные станции соперничают за использование одного и того же канала. Из-за работы с общим носителем все сети WiFi являются полудуплексными.

Есть поставщики оборудования, которые продают конфигурации сети Wi-Fi, но эти реализации включают технологии, не определенные в стандартах.

Пропускная способность канала

Стандарты WiFi определяют фиксированную полосу пропускания канала: 25 МГц для 802.11b и 20 МГц для сетей 802.11a или g.

Радиосигналы

Радиосигналы - это ключи, которые делают возможным создание сетей Wi-Fi. Эти радиосигналы, передаваемые антеннами WiFi, улавливаются приемниками WiFi, такими как компьютеры и сотовые телефоны, оснащенные картами WiFi. Всякий раз, когда компьютер принимает любой из сигналов в пределах диапазона сети Wi-Fi, который обычно составляет 300-500 футов для антенн, карта WiFi считывает сигналы и, таким образом, создает интернет-соединение между пользователем и сетью без использования шнур.

Точки доступа, состоящие из антенн и маршрутизаторов, являются основным источником передачи и приема радиоволн. Антенны работают сильнее и имеют более длинную радиопередачу с радиусом 300-500 футов, которые используются в общественных местах, в то время как более слабый, но эффективный маршрутизатор больше подходит для домов с радиопередачей 100-150 футов.

Карты WiFi

Вы можете думать о WiFi-картах как о невидимых шнурах, которые соединяют ваш компьютер с антенной для прямого подключения к Интернету.

Карты Wi-Fi могут быть external или же internal. Если карта WiFi не установлена в вашем компьютере, вы можете приобрести приспособление для USB-антенны и подключить ее к USB-порту извне или установить карту расширения, оборудованную антенной, непосредственно на компьютер (как показано на рисунке выше. ). Для ноутбуков эта карта будет картой PCMCIA, которую вы вставляете в слот PCMCIA на ноутбуке.

Точки доступа Wi-Fi

Точка доступа Wi-Fi создается путем установки точки доступа к Интернет-соединению. Точка доступа передает беспроводной сигнал на небольшое расстояние. Обычно он покрывает около 300 футов. Когда устройство с поддержкой Wi-Fi, такое как карманный компьютер, обнаруживает точку доступа, устройство может подключиться к этой сети по беспроводной сети.

Большинство точек доступа расположены в местах, которые легко доступны для населения, например в аэропортах, кафе, отелях, книжных магазинах и на территории кампуса. 802.11b - это наиболее распространенная спецификация для точек доступа во всем мире. Стандарт 802.11g обратно совместим с .11b, но .11a использует другой частотный диапазон и требует отдельного оборудования, такого как адаптер a, a / g или a / b / g. Крупнейшие общедоступные сети Wi-Fi предоставляются частными поставщиками интернет-услуг (ISP); они взимают плату с пользователей, которые хотят получить доступ в Интернет.

Горячие точки все чаще развиваются по всему миру. Фактически, T-Mobile USA контролирует более 4100 точек доступа, расположенных в общественных местах, таких как Starbucks, Borders, Kinko's и авиаклубах Delta, United и US Airways. Даже в некоторых ресторанах McDonald's теперь есть точка доступа Wi-Fi.

Любой ноутбук со встроенной беспроводной связью, беспроводной адаптер, подключенный к материнской плате производителем, или беспроводной адаптер, такой как карта PCMCIA, может получить доступ к беспроводной сети. Кроме того, все карманные ПК или устройства Palm с Compact Flash, поддержкой ввода-вывода SD или встроенным Wi-Fi могут получить доступ к точкам доступа.

Некоторым точкам доступа для подключения требуется ключ WEP, который считается частным и безопасным. Что касается открытых подключений, любой, у кого есть карта Wi-Fi, может получить доступ к этой точке доступа. Таким образом, чтобы иметь доступ в Интернет по WEP, пользователь должен ввести ключевой код WEP.

Стандарт 802.11 определяется несколькими спецификациями WLAN. Он определяет беспроводной интерфейс между беспроводным клиентом и базовой станцией или между двумя беспроводными клиентами.

There are several specifications in the 802.11 family −

802.11 - Это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает передачу со скоростью 1 или 2 Мбит / с в диапазоне 2,4 ГГц с использованием либо расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS), либо расширенного спектра прямой последовательности (DSSS).
802.11a- Это расширение стандарта 802.11, которое относится к беспроводным локальным сетям и работает со скоростью 54 Мбит / с в диапазоне 5 ГГц. 802.11a использует схему кодирования с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) в отличие от FHSS или DSSS.
802.11b- Высокоскоростной Wi-Fi 802.11 является расширением стандарта 802.11, который относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает скорость передачи данных до 11 Мбит / с (с откатом до 5,5, 2 и 1 Мбит / с в зависимости от мощности сигнала) в диапазоне 2,4 ГГц. . В спецификации 802.11b используется только DSSS. Обратите внимание, что 802.11b на самом деле был поправкой к исходному стандарту 802.11, добавленному в 1999 году, чтобы позволить беспроводной функциональности быть аналогичной проводным соединениям Ethernet.
802.11g - Это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает 20+ Мбит / с в диапазоне 2,4 ГГц.

Вот техническое сравнение трех основных стандартов WiFi.

Характерная черта	Wi-Fi (802.11b)	Wi-Fi (802.11a / g)
PrimaryApplication	Беспроводная сеть	Беспроводная сеть
Frequency Band	ISM 2,4 ГГц	ISM 2,4 ГГц (g) 5 ГГц U-NII (a)
Channel Bandwidth	25 МГц	20 МГц
Half/Full Duplex	Половина	Половина
Radio Technology	Прямая последовательность Расширенный спектр	OFDM (64 канала)
Bandwidth	<= 0,44 бит / с / Гц	≤ = 2,7 бит / с / Гц
Efficiency
Modulation	QPSK	BPSK, QPSK, 16-, 64-QAM
FEC	Никто	Сверточный код
Encryption	Дополнительно - RC4m (AES в 802.11i)	Дополнительно - RC4 (AES в 802.11i)
Mobility	В развитии	В развитии
Mesh	Собственность поставщика	Собственность поставщика
Access Protocol	CSMA / CA	CSMA / CA

В беспроводных локальных сетях IEEE 802.11 используется протокол управления доступом к среде, который называется множественным доступом с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA / CA). Хотя название аналогично множественному доступу Ethernet с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA / CD), концепция работы совершенно другая.

Системы Wi-Fi - это полудуплексные конфигурации с общим доступом, в которых все станции передают и принимают по одному радиоканалу. Основная проблема радиосистемы заключается в том, что станция не может слышать во время передачи, и, следовательно, невозможно обнаружить столкновение. Из-за этого разработчики спецификаций 802.11 придумали механизм предотвращения столкновений, названныйDistributed Control Function (DCF).

Согласно DCF, станция WiFi будет передавать только тогда, когда канал свободен. Все передачи подтверждаются, поэтому, если станция не получает подтверждения, она предполагает, что произошла коллизия, и повторяет попытку после случайного интервала ожидания.

Частота столкновений будет увеличиваться по мере увеличения трафика или в ситуациях, когда мобильные станции не могут слышать друг друга.

Планируется включить возможности качества обслуживания (QoS) в технологию WiFi с принятием стандарта IEEE 802.11e. Стандарт 802.11e будет включать два режима работы, каждый из которых может использоваться для улучшения обслуживания голоса:

Мультимедийные расширения WiFi (WME) - обязательно
Мультимедиа по расписанию WiFi (WSM) - дополнительно

Мультимедийные расширения WiFi (WME)

Расширения WiFi Multimedia Extensions используют протокол, называемый Enhanced Multimedia Distributed Control Access (EDCA), который является расширением расширенной версии функции Distributed Control Function (DCF), определенной в исходном MAC 802.11.

Усиливаются часть что EDCA будет определять восемь уровней приоритета доступа к общему радиоканалу. Как и исходный DCF, доступ EDCA - это протокол, основанный на конкуренции, который использует набор интервалов ожидания и таймеров отсрочки, предназначенных для предотвращения конфликтов. Однако с DCF все станции используют одни и те же значения и, следовательно, имеют одинаковый приоритет для передачи по каналу.

В EDCA каждому из различных приоритетов доступа назначается отдельный диапазон интервалов ожидания и счетчиков задержки. Передачам с более высоким приоритетом доступа назначаются более короткие интервалы. Стандарт также включает пакетный режим, который позволяет точке доступа или мобильной станции резервировать канал и отправлять от 3 до 5 пакетов в последовательности.

Мультимедиа по расписанию WiFi (WSM)

Услуги по-настоящему согласованной задержки могут быть предоставлены с помощью дополнительной функции Wi-Fi Scheduled Multimedia (WSM). WSM работает как малоиспользуемая функция управления точкой (PCF), определенная в исходном MAC 802.11.

В WSM точка доступа периодически передает управляющее сообщение, которое заставляет все станции рассматривать канал как занятый и не пытаться передавать. В течение этого периода точка доступа опрашивает каждую станцию, которая определена для службы, чувствительной ко времени.

Чтобы использовать вариант WSM, устройства должны отправить профиль трафика, описывающий требования к полосе пропускания, задержке и дрожанию. Если у точки доступа недостаточно ресурсов для соответствия профилю трафика, она вернет сигнал «занято» .

Безопасность была одним из основных недостатков Wi-Fi, хотя сейчас становятся доступны более совершенные системы шифрования. Шифрование в WiFi не является обязательным, и были определены три различных метода. Эти методы приведены здесь -

Конфиденциальность, эквивалентная проводной сети (WEP)

40- или 104-битное шифрование на основе RC4 со статическим ключом.

Защищенный доступ Wi-Fi (WPA)

Это новый стандарт от WiFi Alliance, который использует 40- или 104-битный ключ WEP, но меняет ключ для каждого пакета. Эта изменяющаяся ключевая функция называется протоколом целостности временного ключа (TKIP).

IEEE 802.11i / WPA2

IEEE завершает стандарт 802.11i, который основан на гораздо более надежном методе шифрования, который называется Advanced Encryption Standard. WiFi Alliance обозначает продукты, соответствующие стандарту 802.11i, как WPA2.

Однако для реализации 802.11i требуется обновление оборудования.

Картина стала несколько запутанной, поскольку поставщики услуг начали использовать Wi-Fi для предоставления услуг, для которых он изначально не был разработан. Двумя основными примерами этого являются беспроводные интернет-провайдеры и общегородские ячеистые сети WiFi.

Беспроводные интернет-провайдеры (WISP)

Одним из направлений бизнеса, который вырос из WiFi, был беспроводной интернет-провайдер (WISP). Это идея продажи услуги доступа в Интернет с использованием технологии беспроводной локальной сети и общего подключения к Интернету в публичном месте, обозначенном как горячая точка.

С технической точки зрения доступ к услуге ограничен в зависимости от дальности передачи технологии WLAN. Вы должны находиться в горячей точке (т.е. в пределах 100 м от точки доступа), чтобы использовать ее. С точки зрения бизнеса, пользователи либо подписываются на услугу определенного оператора за ежемесячную плату, либо получают доступ к услуге по запросу с почасовой оплатой. Несмотря на то, что ежемесячная плата является наиболее рентабельной, существует несколько механизмов доступа между операторами связи, поэтому вы должны находиться в горячей точке, управляемой вашим оператором, чтобы получить доступ к своим услугам.

Общегородские ячеистые сети

Для решения проблемы ограниченного диапазона такие поставщики, как Mesh Networks и Tropos Networks, разработали возможности ячеистой сети с использованием радиотехнологии WiFi.

Идея ячеистой радиосети состоит в том, что сообщения могут ретранслироваться через несколько точек доступа на центральную станцию управления сетью. Эти сети обычно могут поддерживать мобильность, поскольку соединения передаются от точки доступа к точке доступа по мере перемещения мобильной станции.

Некоторые муниципалитеты используют ячеистые сети Wi-Fi для поддержки приложений общественной безопасности (например, терминалы в полицейских крейсерах) и для обеспечения доступа в Интернет для населения (например, для общегородской горячей точки).

В системах WiFi используются два основных метода радиопередачи.

802.11b (<=11 Mbps) - В радиолинии 802.11b используется метод расширения спектра прямой последовательности, называемый complementary coded keying(CCK). Битовый поток обрабатывается с помощью специального кодирования и затем модулируется с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK).
802.11a and g (<=54 Mbps)- В системах 802.11a и g используется 64-канальное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). В системе модуляции OFDM доступный диапазон радиосвязи делится на несколько подканалов, и некоторые биты отправляются по каждому из них. Передатчик кодирует битовые потоки на 64 поднесущих, используя двоичную фазовую манипуляцию (BPSK), квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK) или один из двух уровней квадратурной амплитудной модуляции (16 или 64-QAM). Часть передаваемой информации является избыточной, поэтому приемнику не нужно принимать все поднесущие, чтобы восстановить информацию.

Исходные спецификации 802.11 также включали параметр для частоты. hopping spread spectrum (FHSS), но от этого в основном отказались.

Адаптивная модуляция

Wi-Fi использует адаптивную модуляцию и различные уровни упреждающего исправления ошибок для оптимизации скорости передачи и показателей ошибок.

Когда радиосигнал теряет мощность или сталкивается с помехами, частота ошибок увеличивается. Адаптивная модуляция означает, что передатчик автоматически переключится на более надежную, но менее эффективную методику модуляции в этих неблагоприятных условиях.

Есть несколько проблем, которые, как предполагается, являются причиной медленного внедрения технологии Wi-Fi:

Security Problems- Проблемы безопасности сдерживают внедрение Wi-Fi в корпоративном мире. Хакеры и консультанты по безопасности продемонстрировали, насколько легко можно взломать текущую технологию безопасности, известную как проводная эквивалентная конфиденциальность (WEP), которая используется в большинстве соединений Wi-Fi. Хакер может взломать сеть Wi-Fi, используя легкодоступные материалы и программное обеспечение.
Compatibility and Interoperability- Одна из основных проблем Wi-Fi - это совместимость и совместимость. Например, продукты 802.11a несовместимы с продуктами 802.11b. Из-за разных рабочих частот точки доступа 802.11a не помогут клиенту 802.11b. Из-за отсутствия стандартизации, гармонизации и сертификации разные поставщики выпускают продукты, которые не работают друг с другом.
Billing Issues- Продавцы Wi-Fi также ищут способы решить проблему внутренней интеграции и выставления счетов, которые препятствовали развертыванию коммерческих точек доступа Wi-Fi. Некоторые из рассматриваемых идей для выставления счетов за Wi-Fi, такие как дневная, почасовая и неограниченная ежемесячная плата за соединение.

WiFi - это универсальная беспроводная сетевая технология, которая использует радиочастоты для передачи данных. Wi-Fi обеспечивает высокоскоростное подключение к Интернету без использования кабелей.

Термин Wi-Fi - это сокращение от «верность беспроводной связи» и обычно используется для обозначения технологии беспроводных сетей. WiFi Alliance заявляет о правах на использование в качестве знака сертификации оборудования, сертифицированного по стандартам 802.11x.

WiFi - это свобода - свобода от проводов. Он позволяет подключаться к Интернету практически из любого места - из кафе, гостиничного номера или конференц-зала на работе. Более того - это почти в 10 раз быстрее, чем обычное коммутируемое соединение. Сети WiFi работают в нелицензируемых радиодиапазонах 2.4 со скоростью передачи данных 11 Мбит / с (802.11b) или 54 Мбит / с (802.11a) соответственно.

Для доступа к Wi-Fi вам потребуются устройства с поддержкой Wi-Fi (ноутбуки или КПК). Эти устройства могут отправлять и получать данные по беспроводной сети в любом месте, где есть Wi-Fi.

Что следующее?

Теперь фокус в беспроводной связи смещается в сторону глобальной сети, то есть WiMax. WiMax, сокращение от Worldwide Interoperability for Microwave Access, определено в стандартах IEEE 802.16. Он разработан для предоставления услуги широкополосного беспроводного доступа (BWA) в городских условиях и продвигается WiMax Forum.

WiMAX очень похож на WiFi, но в гораздо большем масштабе и на более высоких скоростях. В кочевой версии устройства с поддержкой WiMAX будут подключены на большой территории, как современные сотовые телефоны.

Для получения более подробной информации о WiMAX вы можете прочитать наше руководство по WiMAX .