История беспроводных сетей кратко

Обновлено: 02.07.2024

Первые образцы беспроводного оборудования были созданы для диапазона 902—928 МГц. Типовой пример подобного оборудования — серия Aironet 1000 со скоростью передачи в канале от 215 до 860 кбит/с по технологии расширения спектра прямой последовательностью — DSSS. На максимальной скорости ширина спектра сигнала составляет около 19 МГц, и в полосе частот 26 МГц удается разместить только один частотный канал. При минимальной скорости 215 кбит/с ширина спектра сигнала около 5 МГц, что позволяет разместить в полосе частот, выделенной для передачи, пять неперекрывающихся частотных каналов (реально 12 перекрывающихся).

Более удобным оказался диапазон 2400—2483,5 МГц — и по большей пропускной способности, и в смысле меньшего уровня помех от других радиосредств. Следует, правда, оговорить два обстоятельства. Во-первых, в ряде стран разрешено лишь частичное использование этого диапазона. Второе обстоятельство связано с величиной, эквивалентной изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ) сигнала. Ограничения FCC, действующие в США, были перечислены выше. В Европе Институт стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI) ограничил значение ЭИИМ 100 мВт (20 дБм). Оборудование выпускается исходя из этих ограничений. Если же ЭИИМ больше допустимой — необходимо специальное разрешение. Cитуация не отличается от имеющей место в России, где действует обобщенное решение ГКРЧ о разрешении использования диапазона на вторичной основе, но требуется регистрация оборудования в Госсвязьнадзоре. Принятие в России европейских ограничений существенно упростило бы жизнь операторам беспроводных сетей без какого-либо ущерба другим системам этого диапазона. Никому не приходит в голову требовать регистрации в Госсвязьнадзоре бытовых СВЧ-печей, излучающих паразитный сигнал не меньшей мощности, а беспроводное оборудование с такой же или даже меньшей ЭИИМ подлежит обязательной регистрации.

Вплоть до 1997 г. каждый изготовитель выпускал оборудование этого диапазона, не сдерживаемый практически никакими ограничениями, кроме частотно-энергетических. Беспроводным системам, однако, все еще недоставало важнейшего элемента - стандартов. Стандарты стабилизируют продукцию, сокращают расходы на исследования и разработки, что в конечном итоге приводит к снижению цены. Совместная работа изделий различных производителей тоже невозможна без стандартов, обеспечивающих совместимость продукции независимых компаний и организаций.

Еще с 1990 года, рабочая группа IEEE 802.11 сосредоточила усилия на разработке необходимых стандартов .

В запросе на разрешение проекта (Project Authorization Request - PAR), представленном IEEE в мае 1991 года для организации рабочей группы, говорится: "Цель предложенного стандарта (на беспроводные сети) - разработка спецификации для беспроводного соединения стационарных, портативных и мобильных станций локальной сети". И далее: "Стандарт предназначен для обеспечения беспроводного соединения автоматической аппаратуры и оборудования или станций для быстрого развертывания, которые могут быть и портативными, и переносными, и расположенными на мобильных объектах в пределах локальной области".

Последний черновой вариант стандарта был представлен в ноябре 1995. Представление в ISO произошло в марте 1996. Первые комплексные испытания - в марте 1996, окончательные комплексные испытания - в июле 1996 .

Как и у других стандартов серии 802, главной функцией стандарта 802.11 является обеспечение работы устройств обслуживания передачи данных для доступа к среде передачи (MSDU) на уровне протокола управления логическим каналом. Иными словами, стандартизованное оборудование осуществит передачу пакетов данных между сетевыми платами без проводов.

Технологии беспроводной передачи данных, которую мы знаем как WiFi, уже более 30 лет. В этой статье вспомним, почему WiFi называется именно так, как появился, какие были основные этапы развития и что ждет технологию в будущем.

Все это и немного больше — под катом.

Почему именно “WIFi”?

С чего все началось

Наверное, не будет ошибкой сказать, что датой рождения технологии является 1985 год. Тогда Федеральная служба по связи США официально разрешила использовать определенные частоты радиоспектра без лицензии. Эту инициативу поддержали и другие страны, так что бизнес быстро понял — в этой нише можно заработать. Один за другим стали появляться проекты беспроводной связи, которые разные компании пытались коммерциализировать.

Лишь в самом конце прошлого века, в 1997 году, появились первые спецификации беспроводной связи WiFi. Первое поколение, 802.11, давало возможность передавать данные со скоростью в 2 Мбит/с, при том, что радиус действия модуля был очень небольшим. Да и стоимость оборудования, которое обеспечивало беспроводную передачу данных, была просто заоблачной.

Затем, где-то в 1999 году, появились прототипы двух редакций базового стандарта: 802.11b и 802.11a. Они обеспечивали невиданную скорость передачи данных по воздуху — вплоть до 11 Мбит/с. Радиодиапазон при этом использовался тот же, что и сейчас — 2,4 ГГц. Радиус действия был гораздо большим, чем у самого первого поколения WiFi. Радиооборудование становится все более доступным — его могут купить уже и обычные пользователи.

Чуть позже скорость увеличили до 54 Мбит/с, воспользовавшись диапазоном в 5 ГГц и назвав спецификацию 802.11a. Именно тогда и закрепилось название WiFi, которое сейчас является обозначением спецификации 802.11.

Кроме того, разработчики стали заботиться о безопасности передаваемых данных лучше, чем раньше. Так, на смену дырявому WEP пришел WPA (англ. — Wi-Fi Protected Access). Еще год спустя, в 2004, появился протокол WPA2, который стал весьма надежно защищать беспроводные сети.

Спустя десять лет

Да, в течение десяти лет технология развивалась, но не очень быстро — пропускной способности канала вполне было достаточно для потребностей пользователей того времени. Но затем стало понятно, что дальше так продолжаться не может — нужен новый стандарт, который позволил бы передавать больше данных за единицу времени.

Основная причина в том, что качество фото и видео возросли, причем очень значительно, по сравнению с концом 20-го века. Стоит только посмотреть фотографии начала 2000-х, сравнив их с цифровым контентом более раннего времени, и все станет понятно.

В целом, технологии не стояли на месте, в 2003-м, например, появилась спецификация 802.11g. Но это не было чем-то принципиально новым — разработчики воспользовались технологией диапазона 5 ГГц, адаптировав ее для диапазона 2,4 ГГц. К слову, количество членов WiFi Alliance стало тоже расти, как на дрожжах. В 2003 году их стало более 100. Соответственно, все больше компаний разрабатывали оборудование, совместимое с беспроводным стандартом WiFI.

Ура, новые технологии

В 2009 команда разработчиков из WiFi Alliance приняла новый стандарт — 802.11n. Это уже было новое поколение WiFi, без клонирования механизма передачи данных из одного диапазона в другой. При этом скорость передачи данных увеличилась во много раз — вплоть до 600 Мбит/с.

Такого резкого роста пропускной способности удалось добиться за счет использования многопотоковой передачи данных MIMO вместо SISO. Многопотоковая передача позволила использовать несколько потоков передачи данных, направляемых разными же антеннами. В самом начале стандарт давал возможность работать с 4 потоками, каждый из которых предоставлял пропускную способность в 150 Мбит/с.

И снова развиваемся

Те пропускной способности в 7 Гбит/с добиться удавалось исключительно редко. Но все же скорость огромная по сравнению с предыдущими поколениями. MIMO усовершенствовали, так что появилась технология MU-MIMO — мультиплексирование каналов. Точки доступа стали умными, их научили разбивать один канал на несколько подканалов, каждый из которых обменивается данными с абонентами. Это дало возможность оптимизировать работу точек доступа даже в очень высоконагруженных сетях.

Новые достижения

Недавно был принят новый стандарт — 802.11 AX, который называют еще Wi-Fi 6. Здесь появилось сразу несколько нововведений, включая добавление новой технологии OFDMA. Она позволила увеличить производительность одного канала с шириной спектра 40 МГц до 290 Мбит/с. Схему MU-MIMO усовершенствовали, теперь появился двухсторонний полноценный режим обмена данными.

В частности, разработчики ввели квадратурную амплитудную модуляцию (QAM) 1024, которая позволила повысить плотность модуляции и увеличить скорость передачи данных примерно на треть.

802.11ax позволяет работать в средах с высокой плотностью клиентов, передавая по воздуху тяжелый медиаконтент — например, видео с разрешением 4-8К. Количество точек доступа, находящихся поблизости друг от друга, практически не влияет на качество приема и передачи данных. Достоинство нового поколения связи еще и в том, что оно довольно энергоэффективное, так что батарей мобильных устройств хватает на более продолжительное время работы.

Что дальше?

В недалеком будущем нас ждет новый протокол беспроводной передачи данных WiFI 7 или IEEE 802.11be. Он будет работать с технологией CMU-MIMO, позволяющей поддерживать работу сразу 16 потоков данных. Помимо традиционных полос 2,4 ГГц и 5 ГГц, WiFi 7 также будет поддерживать полосу частот 6 ГГц. Все три полосы частот могут работать одновременно.

Теоретическая максимальная скорость передачи Wi-Fi 7 может достигать 30 Гбит/с, что в три раза превышает максимальную скорость 9,6 Гбит/с для Wi-Fi 6.

К сожалению, разработка основных механизмов работы технологии задерживается из-за эпидемии. Изначально планировалось, что все основные работы будут завершены до 2021 года, а стандарт будет одобрен в 2024 году. Но теперь, скорее всего, этот срок будет увеличен примерно на полгода, если не на год. Но в любом случае, разработка не прекратилась, она продолжается, хотя и в несколько замедленном темпе.

У Zyxel тоже есть WiFi 6

Zyxel, как любой уважающий себя и своих клиентов производитель, представил широкий ассортимент точек доступа стандарта WiFi 6 и PoE коммутаторов к ним. Есть и бюджетные модели и навороченные точки с “квантовым подавителем гравитационного возмущения”. :-)

А если понравилось, заходите к нам и оставайтесь:
— Новостной канал в Telegram
— Телеграм-чат поддержки для специалистов
— Форум для специалистов
— Наш YouTube

Wi-Fi

Сложно представить жизнь современного человека без интернета. Просмотр почты, ведение деловой и личной переписки, чтение новостей, просмотр фильмов и телепередач, стало возможным с появлением компьютерных сетей. А с появлением мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки появилась возможность обмена информации практически в любом месте, где бы человек не находился. Это стало возможным с появлением беспроводных LAN и WAN.

История появления и перспективы развития беспроводных сетей

В 80-х годах прошлого века появился стандарт цифровой передачи данных GSM. На котором до сих пор работают почти все операторы мобильной связи. Это можно считать отправной точкой развития беспроводных сетевых технологий. Данный протокол стремительно совершенствовался, и в 1997 году появилась новая технология обмена информацией на расстоянии без необходимости использования проводов. Такая технология получила название IEEE 802.11, который более известный широкому кругу людей как WiFi.

С момента появления первого варианта 802.11а в 90-х годах прошлого века прошло не много времени, появились более совершенные технологии, увеличилась скорость и качество перемещения данных. Беспроводными сетями окутан практически все здания, офисы и промышленные предприятия. Ожидается переход на более новая спецификация 802.16, который получил название WiMax. Эта технология позволяет значительно расширить диапазон подключения с нескольких десятком метров по WiFi, до десятков километров без потери качества и скорости. Конечно эта технология будет по началу дорогостоящей, но со временем все мобильные устройства планируется оснащать радиомодулем WiMax.

Беспроводные компьютерные сети: классификация и принцип работы

В общем случае беспроводная компьютерная система призвана обеспечить взаимодействие пользователей, различных серверов и баз данных посредством обмена цифровыми сигналами через радиоволны. Подключение может осуществляться несколькими способами: Bluetooth, WiFi или WiMax. Классификация проводных и беспроводных сетей осуществляется по одинаковым признакам:

Персональная компьютерная сеть (PAN — Personal Area Network). Соединение осуществляется, например, между мобильными телефонами, находящимися в непосредственной близости друг от друга.
Локальная компьютерная сеть (LAN — Local Area Network). Подключение в пределах одного здания, офиса или квартиры.
Городская компьютерная сеть (MAN — Metropolian Area Network). Работа в пределах одного города.
Глобальная компьютерная сеть (WAN — Wide Area Network). Глобальный выход в интернет.

Спецификация 802.11 это совокупность протоколов, которые в полной мере соответствуют принятым нормативам открытых сетей модели OSI (Open System Interconnection). Эта эталонная модель описывает семь уровней обмена данными, но протокол 802.11 отличается от проводного, только на физическом, и, частично, на канальном уровне. Это уровни непосредственного обмена информацией. Физическим уровнем передачи является радиоволны, а канальный уровень управляет доступом и обеспечивает обмен данными между двумя устройствами.

Вайфай работает на двух диапазонах частот: 2,4 (стандарты 802.11a/b/g/n) или 5 (только 802.11n) ГГц. Радиус действия может достигать 250-300 метров в пределах прямой видимости и до 40-50 метров в закрытых помещениях. Каждое конкретное оборудование обеспечивает различные физические показатели в зависимости от модели и фирмы производителя.

Скорость передачи потока данных отличается в зависимости от используемого стандарта и может составлять от 11 Мбит/с по стандарту 802.11b до 600 Мбит/с в 801.11n.

Организация беспроводной сети

WiFi может использоваться для нескольких целей:

организация корпоративной сети предприятия;
организация удаленного рабочего места;
обеспечение входа в интернет.

Соединение осуществляется двумя основными способами:

Работа в режиме инфраструктуры (Infrastructure Mode), когда все компьютеры связываются между собой через точку доступа (Access Point). Роутер работает в режиме коммутатора, и очень часто имеет проводное соединение и доступ в интернет. Чтобы подключиться нужно знать идентификатор (SSID). Это наиболее привычный для обывателя тип подключения. Это актуально для небольших офисов или квартир. В роли точек доступа выступают роутера (Router).
Второй вариант подключения используется если необходимо связать два устройства между собой напрямую. Например, два мобильных телефона или ноутбука. Такой режим называется Adhoc, или равный с равным (peer to peer).

Бытовые роутеры дают возможность подключиться не только через вайфай. Практически каждый оборудован несколькими портами Ethernet, что дает возможность вывести в сеть гаджеты, которые не оборудованы WiFi модулем. В этом случае роутер вступает в качестве моста. Позволяющего объединить проводные и беспроводные устройства.

Для увеличения радиуса действия сети или для расширения существующей топологии, точки доступа объединяются в пул в режиме Adhoc, а другие подключаются к сети через маршрутизатор или коммутатор. Есть возможность увеличить зону покрытия путем установки дополнительных точек доступа в качестве репитера (повторителя). Репитер улавливает сигнал с базовой станции и позволяет клиентам подключаться к нему.

Практически в любом общественном месте можно поймать сигнал WiFi и подключиться для выхода в интернет. Такие общественные точки доступа называются Hotspot. Публичные зоны с вайфай покрытием встречаются в кафе, ресторанах, аэропортах, офисах, школах и других местах. Это очень популярное на данный момент направление.

Вопросы безопасности беспроводной сети

Проблемы безопасности касаются не только передачи информации по радиоканалам. Это глобальный вопрос связанный с работоспособностью любой системы и, тем более, открытой. Всегда есть вероятность прослушать эфир, удаленно перехватить сигнал, взломать систему и провести анонимную атаку. Чтобы избежать несанкционированное подключение разработаны и применяются методы шифрования информации, вводятся пароли для получения доступа на подключение, запрещается транслирование имени точки доступа (SSID), ставятся фильтр на подключаемых клиентов и прочие меры.

Основную угрозу представляют собой:

Следует также отметить, что технологии взлома постоянно совершенствуются, постоянно находятся новые способы и варианты атак. Существует также большой риск утечки информации позволяющий узнать топологию сети и варианты подключения к ней.

Преимущества и недостатки беспроводных сетей

Основное преимущество передачи информации по воздуху, вытекает из самого названия технологии. Нет необходимости в прокладке огромного количества дополнительных проводов. Это существенно снижает время на организацию сети и затраты на монтаж. Для использования вайфай сетей нет необходимости приобретать специальную лицензию, значит можно быть уверенным в том, что устройство, соответствующее стандарту 802.11, приобретенное в одной точке земного шара, будет работать в любой другой.

Беспроводные сети хорошо модернизируются и масштабируются. При необходимости увеличить покрытие сети, всего-навсего устанавливается одно или несколько дополнительных роутеров без необходимости изменить всю систему. В зонах с неравномерным покрытием, устройство-клиент всегда будет переключаться на ту точку, которая имеет наивысшее качество связи.

Среди недостатков стоит отметить проблемы с безопасностью. Все современные роутеры поддерживают несколько протоколов шифрования, есть возможность фильтрации клиентов по MAC-адресам. Таким образом при достаточной внимательности можно организовать систему наименее подверженную рискам. Еще один недостаток это перекрытие зон покрытия от различных роутеров. В большинстве случаев эта проблема решается переключением работы на другом канале.

Первые шаги развития

Имеются сведения, что история создания Вай-Фай имеет свои истоки ещё в 1985 году. Тогда в Федеральном агентстве по связи США (Federal Communications Commission) одобрили возможность нелицензированного использования определённых частот радиоспектра любым желающим пользователям. Такому законодательному начинанию в США последовали государственные структуры других государств. Поэтому во всём мире приступили к активной разработке соответствующих устройств для беспроводных сетей.

Альтернативная история

Наиболее интересной версией при выяснении периода, когда появился Вай-Фай, считается история, уходящая корнями аж к 1940 году. Тогда свои права на изобретение запатентовала известная актриса Хеди Ламарр, но она так им никогда и не пользовалась. Это был патент на систему, при помощи которой можно было управлять торпедами.

Лишь в 1969 году в Гавайском университете была разработана беспроводная сеть, схожая с нынешней WLAN. Данная технология позволяла осуществлять беспроводное соединение между островами, где располагались разные здания университета.

В 1988 году компанию Lucent заинтересовала эта идея, и она выпускает WaveLan. Они были монополистами, потому что не делились какой-либо информацией о технологии. Wi-Fi – это было дорогое удовольствие, поэтому его использование не было общедоступным и повседневным.

О том, кто был создателем Вай-Фай, мы писали тут.

Развитие Wi-Fi или появление новых стандартов

Если хотите знать больше и понять, как работает беспроводная технология, смотрите следующее видео:

Модернизация на этом не остановилась, что выражается в дальнейшем внедрении технологии:

В 1999 году создаётся не только Вай-Фай, но и два протокола 802.11b и 802.11a.
2000 год – появление в магазинах стандарта 802.11b.
В 2002 году – членство Wi-Fi Alliance увеличено до 100 компаний-представителей.
2003 год – выходит стандарт 802.11g, где были совмещены достоинства двух предыдущих версий.
2004 – выход наиболее совершенного протокола безопасности WPA2.
В 2005 году беспроводная технология уже поддерживается на некоторых игровых приставках и цифровых камерах.
В 2007 году начинается тестирование стандарта 802.11n;
2009 – выход в продажу устройств с версией 802.11n с передачей данных в двух диапазонах (2,4 и 5 ГГц).
2010 – начинается широкое использование в устройствах функции Wi-Fi Direct.
В 2014 году выходит оборудование, поддерживающее стандарт 802.11ac.
2016 год – появляются версии 802.11ah, 802.11ai.
В 2018 году выходят протоколы 802.11aj, 802.11aq, 802.11ay.
2019 год – создание версии 802.11ax.

Wireless Fidelity в России

Когда же появился Вай-Фай в России? Первым документом с упоминанием радиочастот было Постановление Правительства от 2004 года за номером 539. В 2007 вышло еще одно решение, где речь шла о выделении радиочастот для устройств малого радиуса действия. Постановление 2011 года за номером 837 позволяет использовать пользовательское оборудование без регистрации в Роскомнадзоре.

Вне зависимости от цели использования по всему миру, а также в России, увеличиваются возможности для выхода в сеть через Wi-Fi на бесплатной основе. Однако, несмотря на очевидную привлекательность безвозмездного доступа к интернету с помощью беспроводного соединения, настораживает то, что существует большая опасность при подключении к открытым точкам доступа.

Общедоступность бесплатных сетей позволяет хакерам похищать личные данные пользователей, в том числе их собственное видео, фото.

Опасность для здоровья

Все подробности о вреде Вай -Фай для человека найдете тут.

Не буду разводить демагогию. Считается, что радиоволны, исходящие от беспроводного модуля, не несут никакого вреда человеку. Однако, ряд экспериментов в 2011 году подтверждает, что излучение негативно влияет на репродуктивную мужскую систему. Других официально подтвержденных данных о вреде Wi-Fi нет.

Читайте также: