Что такое Wi-Fi?

WiFi расшифровывается как Wi- Fi . WiFiIt основан на семействе стандартов IEEE 802.11 и в первую очередь представляет собой технологию локальных сетей (LAN), предназначенную для обеспечения внутриполосного покрытия внутри здания.

Современные системы WiFi поддерживают пиковую скорость передачи данных физического уровня 54 Мбит / с и, как правило, обеспечивают покрытие в помещении на расстоянии до 100 футов.

WiFi стал стандартом де-факто для широкополосного подключения на последней миле в домах, офисах и общественных точках доступа. Системы обычно могут обеспечить зону покрытия всего лишь 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 в полосе шириной более 20 МГц, но системы Wi-Fi не предназначены для поддержки высокоскоростной мобильности.

Одним из значительных преимуществ WiFi по сравнению с WiMAX и 3G является широкая доступность терминальных устройств. Подавляющее большинство ноутбуков, поставляемых сегодня, имеют встроенный интерфейс WiFi. Интерфейсы WiFi в настоящее время также встраиваются в различные устройства, включая персональные информационные устройства (PDA), беспроводные телефоны, сотовые телефоны, камеры и медиаплееры.

WiFi полудуплекс

Все сети Wi-Fi являются системами TDD на основе конкуренции, где все точки доступа и мобильные станции борются за использование одного и того же канала. Из-за операции совместного использования мультимедиа все сети WiFi являются полудуплексными.

Есть производители оборудования, которые продают конфигурации сетей WiFi, но эти реализации включают технологии, которые не определены 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.

Wi-Fi — рабочие концепции

Радиосигналы

Радиосигналы — это ключи, которые делают возможной сеть WiFi. Эти радиосигналы, передаваемые от антенн WiFi, принимаются приемниками WiFi, такими как компьютеры и сотовые телефоны, которые оснащены картами WiFi. Всякий раз, когда компьютер получает любой из сигналов в пределах диапазона сети WiFi, которая 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.

WiFi карты

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

Карты WiFi могут быть внешними или внутренними . Если на вашем компьютере не установлена ​​карта Wi-Fi, вы можете приобрести USB-антенну и подключить ее к вашему USB-порту отдельно или установить карту расширения с антенной, установленную 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 WiFi

Точка доступа WiFi создается путем установки точки доступа к интернет-соединению. Точка доступа передает беспроводной сигнал на короткое расстояние. Это обычно покрывает приблизительно 300 футов. Когда устройство с поддержкой WiFi, такое как Pocket PC, обнаруживает горячую точку, оно может подключиться к этой сети по беспроводной сети.

Большинство горячих точек расположены в местах, которые легко доступны для общественности, таких как аэропорты, кафе, гостиницы, книжные магазины и окружение кампуса. 802.11b является наиболее распространенной спецификацией для горячих точек 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 публичные сети WiFi предоставляются частными интернет-провайдерами (ISP); они взимают плату с пользователей, которые хотят получить доступ к Интернету.

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 клубы авиакомпаний Delta, United и US Airways. Даже в некоторых ресторанах McDonald’s теперь есть точка доступа WiFi.

Любой ноутбук со встроенной беспроводной связью, беспроводной адаптер, подключенный к материнской плате изготовителем, или беспроводной адаптер, такой как карта PCMCIA, могут получить доступ к беспроводной сети. Кроме того, все карманные ПК или устройства Palm с компактной флэш-памятью, поддержкой ввода-вывода SD или встроенным WiFi могут иметь доступ к горячим точкам.

В некоторых точках доступа для подключения требуется ключ WEP, который считается конфиденциальным и безопасным. Что касается открытых соединений, любой, у кого есть карта WiFi, может иметь доступ к этой точке доступа. Таким образом, чтобы иметь доступ к Интернету под WEP, пользователь должен ввести код ключа WEP.

Wi-Fi — Стандарты IEEE

Стандарт 802.11 определяется через несколько спецификаций WLAN. Он определяет беспроводной интерфейс между беспроводным клиентом и базовой станцией или между двумя беспроводными клиентами.

В семействе 802.11 есть несколько спецификаций:

• 802.11 — Это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает передачу 1–2 Мбит / с в полосе 2,4 ГГц с использованием расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) или расширенного спектра с прямой последовательностью (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 WiFi 802.11 — это расширение 802.11, которое относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает соединение со скоростью передачи 11 Мбит / с (с понижением до 5,5, 2 и 1 Мбит / с в зависимости от силы сигнала) в 2,4- Полоса ГГц. Спецификация 802.11b использует только DSSS. Обратите внимание, что 802.11b был фактически дополнением к первоначальному стандарту 802.11, добавленному в 1999 году, чтобы позволить беспроводным функциональным возможностям быть аналогичными проводным соединениям Ethernet.

• 802.11g — это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает 20+ Мбит / с в диапазоне 2,4 ГГц.

802.11 — Это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает передачу 1–2 Мбит / с в полосе 2,4 ГГц с использованием расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) или расширенного спектра с прямой последовательностью (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 WiFi 802.11 — это расширение 802.11, которое относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает соединение со скоростью передачи 11 Мбит / с (с понижением до 5,5, 2 и 1 Мбит / с в зависимости от силы сигнала) в 2,4- Полоса ГГц. Спецификация 802.11b использует только DSSS. Обратите внимание, что 802.11b был фактически дополнением к первоначальному стандарту 802.11, добавленному в 1999 году, чтобы позволить беспроводным функциональным возможностям быть аналогичными проводным соединениям Ethernet.

802.11g — это относится к беспроводным локальным сетям и обеспечивает 20+ Мбит / с в диапазоне 2,4 ГГц.

Вот техническое сравнение между тремя основными стандартами WiFi.

Особенность	WiFi (802.11b)	WiFi (802.11a / g)
PrimaryApplication	Беспроводная сеть	Беспроводная сеть
Диапазон частот	2,4 ГГц ISM	2,4 ГГц ISM (г) U-NII 5 ГГц (а)
Пропускная способность канала	25 МГц	20 МГц
Полудуплекс / Полный дуплекс	половина	половина
Радиотехника	Прямая последовательность Расширенный спектр	OFDM (64-каналов)
Пропускная способность	<= 0,44 бит / с / Гц	≤ = 2,7 бит / с / Гц
КПД
модуляция	QPSK	BPSK, QPSK, 16-, 64-QAM
ПИО	Никто	Сверточный код
шифрование	Опционально — RC4m (AES в 802.11i)	Опционально — RC4 (AES в 802.11i)
мобильность	В развитии	В развитии
меш	Собственность Продавца	Собственность Продавца
Протокол доступа	CSMA / CA	CSMA / CA

2,4 ГГц ISM (г)

U-NII 5 ГГц (а)

Прямая последовательность

Расширенный спектр

OFDM

(64-каналов)

Wi-Fi — Протоколы доступа

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

Системы Wi-Fi — это полудуплексные конфигурации мультимедиа, в которых все станции передают и принимают по одному и тому же радиоканалу. Основная проблема радиосистемы заключается в том, что станция не может слышать во время отправки, и, следовательно, невозможно обнаружить столкновение. Из-за этого разработчики спецификаций 802.11 придумали механизм предотвращения столкновений, называемый функцией распределенного управления (DCF).

Согласно DCF, станция WiFi будет передавать только тогда, когда канал свободен. Все передачи подтверждаются, поэтому, если станция не получает подтверждение, она предполагает, что произошло столкновение, и повторяет попытку через произвольный интервал ожидания.

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

Wi-Fi — качество обслуживания (QoS)

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

• WiFi Multimedia Extensions (WME) — обязательно
• WiFi по расписанию мультимедиа (WSM) — опционально

WiFi мультимедийные расширения (WME)

Расширения WiFi Multimedia используют протокол, называемый расширенным мультимедийным распределенным доступом (EDCA), который является расширением расширенной версии функции распределенного управления (DCF), определенной в исходном MAC-адресе 802.11.

Улучшенная часть заключается в том, что EDCA будет определять восемь уровней приоритета доступа к общему беспроводному каналу. Как и исходный DCF, доступ к EDCA является протоколом на основе конкуренции, который использует набор интервалов ожидания и таймеров возврата, предназначенных для предотвращения конфликтов. Однако при использовании DCF все станции используют одинаковые значения и, следовательно, имеют одинаковый приоритет для передачи по каналу.

С EDCA каждому из различных приоритетов доступа назначается различный диапазон интервалов ожидания и счетчиков отката. Передачи с более высоким приоритетом доступа назначаются с более короткими интервалами. Стандарт также включает режим пакетной пакетной передачи, который позволяет точке доступа или мобильной станции зарезервировать канал и посылать 3-5 пакетов в последовательности.

WiFi по расписанию мультимедиа (WSM)

Сервисы с постоянной последовательной задержкой могут быть предоставлены с помощью дополнительного Wi-Fi Scheduled Multimedia (WSM). WSM работает как мало используемая функция управления точками (PCF), определенная с помощью исходного стандарта 802.11 MAC.

В WSM точка доступа периодически передает контрольное сообщение, которое заставляет все станции обрабатывать канал как занятый, а не пытаться передавать. В течение этого периода точка доступа опрашивает каждую станцию, определенную для услуги, чувствительной ко времени.

Чтобы использовать параметр WSM, устройства должны отправлять профиль трафика, описывающий требования к пропускной способности, задержке и дрожанию. Если точка доступа не имеет достаточных ресурсов для соответствия профилю трафика, она вернет сигнал занятости .

Wi-Fi — Безопасность

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

Wired Equivalent Privacy (WEP)

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

WiFi защищенный доступ (WPA)

Это новый стандарт от WiFi Alliance, который использует 40- или 104-битный ключ WEP, но он меняет ключ в каждом пакете. Это изменение функциональности ключа называется протоколом целостности временного ключа (TKIP).

IEEE 802.11i / WPA2

IEEE является финализированным стандартом 802.11i, который основан на гораздо более надежной технике шифрования, называемой Advanced Encryption Standard. WiFi Alliance определяет продукты, которые соответствуют стандарту 802.11i, как WPA2.

Однако реализация 802.11i требует обновления оборудования.

Wi-Fi — сетевые сервисы

Картина стала несколько запутанной, поскольку поставщики услуг начали использовать WiFi 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 бизнесов, которые выросли из WiFi, был Wireless ISP (WISP). Это идея продажи услуги доступа в Интернет с использованием технологии беспроводной локальной сети и общего подключения к Интернету в общедоступном месте, обозначенном как горячая точка.

С технической точки зрения доступ к услуге ограничен в зависимости от дальности передачи технологии WLAN. Вы должны быть в горячей точке (то есть в пределах 100 м от точки доступа), чтобы использовать ее. С точки зрения бизнеса пользователи либо подписываются на услугу конкретного оператора за ежемесячную плату, либо получают доступ к услуге по запросу на платной основе в час. Несмотря на то, что ежемесячная абонентская плата является наиболее рентабельной, существует несколько соглашений о доступе между операторами, поэтому для доступа к вашим услугам вы должны находиться в горячей точке, обслуживаемой вашим оператором.

Общегородские сети

Чтобы удовлетворить ограниченный диапазон, производители, такие как Mesh Networks и Tropos Networks, разработали возможности ячеистой сети с использованием технологии радиосвязи WiFi.

Идея радиосетевой сети состоит в том, что сообщения могут передаваться через несколько точек доступа на центральную станцию ​​управления сетью. Эти сети обычно могут поддерживать мобильность, поскольку соединения передаются от точки доступа к точке доступа при перемещении мобильной станции.

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

Wi-Fi — радио модуляция

Системы WiFi используют два основных метода радиопередачи.

• 802.11b (<= 11 Мбит / с) — радиоканал 802.11b использует метод расширенного спектра с прямой последовательностью, называемый дополнительным кодированным ключом (CCK). Поток битов обрабатывается специальным кодированием, а затем модулируется с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK).

• 802.11a и g (<= 54 Мбит / с) — системы 802.11a и g используют 64-канальное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM). В системе модуляции OFDM доступная полоса 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 получателю не требуется принимать все поднесущие для восстановления информации.

802.11b (<= 11 Мбит / с) — радиоканал 802.11b использует метод расширенного спектра с прямой последовательностью, называемый дополнительным кодированным ключом (CCK). Поток битов обрабатывается специальным кодированием, а затем модулируется с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK).

802.11a и g (<= 54 Мбит / с) — системы 802.11a и g используют 64-канальное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM). В системе модуляции OFDM доступная полоса 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 получателю не требуется принимать все поднесущие для восстановления информации.

Первоначальные спецификации 802.11 также включали опцию для расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS), но от этого в значительной степени отказались.

Адаптивная модуляция

Wi-Fi использует адаптивную модуляцию и различные уровни прямого исправления ошибок, чтобы оптимизировать скорость передачи и производительность ошибок.

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

Wi-Fi — основные проблемы

Есть несколько проблем, которые, как предполагается, являются причиной вялого принятия технологии WiFi —

• Проблемы безопасности — проблемы безопасности сдерживают внедрение WiFi в корпоративном мире. Хакеры и консультанты по безопасности продемонстрировали, как легко можно взломать текущую технологию безопасности, известную как WEP, используемую в большинстве подключений WiFi. Хакер может взломать сеть WiFi, используя легкодоступные материалы и программное обеспечение.

• Совместимость и совместимость. Одной из основных проблем с WiFi является его совместимость и функциональная совместимость. Например, продукты 802.11a несовместимы с продуктами 802.11b. Из-за различных рабочих частот точки доступа 802.11a не помогут клиенту 802.11b. Из-за отсутствия стандартизации, гармонизации и сертификации разные поставщики предлагают продукты, которые не работают друг с другом.

• Проблемы с выставлением счетов — производители WiFi также ищут способы решения проблемы внутренней интеграции и выставления счетов, которые преследовали бы развертывание коммерческих точек доступа WiFi. Рассматриваются некоторые идеи для выставления счетов по WiFi, например, за день, за час и безлимитную ежемесячную плату за соединение.

Проблемы безопасности — проблемы безопасности сдерживают внедрение WiFi в корпоративном мире. Хакеры и консультанты по безопасности продемонстрировали, как легко можно взломать текущую технологию безопасности, известную как WEP, используемую в большинстве подключений WiFi. Хакер может взломать сеть WiFi, используя легкодоступные материалы и программное обеспечение.

Совместимость и совместимость. Одной из основных проблем с WiFi является его совместимость и функциональная совместимость. Например, продукты 802.11a несовместимы с продуктами 802.11b. Из-за различных рабочих частот точки доступа 802.11a не помогут клиенту 802.11b. Из-за отсутствия стандартизации, гармонизации и сертификации разные поставщики предлагают продукты, которые не работают друг с другом.

Проблемы с выставлением счетов — производители WiFi также ищут способы решения проблемы внутренней интеграции и выставления счетов, которые преследовали бы развертывание коммерческих точек доступа WiFi. Рассматриваются некоторые идеи для выставления счетов по WiFi, например, за день, за час и безлимитную ежемесячную плату за соединение.

Wi-Fi — Резюме

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

Термин WiFi является сокращением «беспроводная точность» и обычно используется для обозначения технологии беспроводных сетей. WiFi Alliance заявляет о своих правах на использование в качестве знака сертификации для оборудования, сертифицированного по стандартам 802.11x.

WiFi — это свобода — свобода от проводов. Он позволяет вам подключаться к Интернету практически из любого места — кафе, гостиничного номера или конференц-зала на работе. Более того — это почти в 10 раз быстрее, чем обычное модемное соединение. Сети WiFi работают в нелицензированных диапазонах 2,4 радиочастоты со скоростью передачи данных 11 Мбит / с (802.11b) или 54 Мбит / с (802.11a) соответственно.

Чтобы получить доступ к WiFi, вам нужны устройства с поддержкой WiFi (ноутбуки или КПК). Эти устройства могут отправлять и получать данные по беспроводной сети в любом месте, оборудованном Wi-Fi.

Что дальше?

Теперь фокус в беспроводной связи смещается на широкую область, то есть WiMax. WiMax, сокращение от Worldwide Interoperability for Microwave Access, определено в стандартах IEEE 802.16. Он предназначен для предоставления услуг широкополосного беспроводного доступа в городских условиях (BWA) и продвигается на форуме WiMax.

WiMAX очень похож на WiFi, но в гораздо большем масштабе и на более высоких скоростях. Кочевая версия будет поддерживать устройства с поддержкой WiMAX на большой территории, как современные сотовые телефоны.

Для получения более подробной информации о WiMAX, вы можете пройти наш учебник WiMAX .