Самый быстрый стандарт wifi. Какой стандарт Wi-Fi для смартфона лучше. Технология Wi-Fi – принципы работы, преимущества и недостатки

Соединение через WiFi не всегда способно обеспечить такую же скорость, как и кабельное подключение. Среди основных причин можно выделить неправильные настройки маршрутизатора, конфликты с точками доступа соседей и неправильный выбор места размещения роутера. Скорость также режется при использовании устаревшего оборудования или старых версий прошивки.

Как определить, что режется скорость по WiFi

Интернет-провайдеры указывают в договоре максимально возможную скорость доступа. Реальная ширина пропускного канала обычно ниже заявленной. В домашних условиях легко проверить, связано ли это с ограничениями на стороне провайдера или с использованием WiFi. Для этого подключите кабель Ethernet напрямую к устройству, с которого осуществляется выход в Интернет.

Отройте онлайн-сервис Speedtest в любом браузере и кликните «Begin Test». Сайт автоматически определит ближайший сервер, через который будет производиться проверка скорости. Компьютер обменяется данными с выбранным сервером для выяснения текущей скорости Интернета. Дождитесь окончания операции, после чего запомните или запишите её результат.

Затем подключите интернет-кабель к роутеру, включите его в сеть и подключитесь к WiFi с того же устройства, на котором вы тестировали скорость. Откройте сайт ещё раз и повторите замер. Если результаты первого и второго тестов значительно отличаются, скорость режется именно из-за использования беспроводного Интернета.

Помехи от беспроводного оборудования соседей

Чаще всего эта причина проявляется в многоквартирных домах с большим количеством установленных точек доступа к WiFi. Беспроводная сеть может работать в одном из двух диапазонов: 2,4 или 5 ГГц. Более распространён первый вариант. При этом фактическая частота может составлять от 2,412 до 2,484 ГГц с шагом 0,005 ГГц, в зависимости от выбранного канала.

Диапазон 2,4 ГГц разделён на 14 отрезков, но не все они могут быть доступны для легального использования в той или иной стране. Например, в США применяются только каналы 1-11, в России: 1-13, в Японии: 1-14. Выбор неправильного значения может привести к нарушению законодательства государства, в котором работает оборудование.

Если точки доступа соседей используют тот же канал, что и ваш роутер, возникает интерференция (наложение радиоволн). В результате этого режется скорость Интернета по WiFi. Рекомендуется провести анализ текущей загруженности частот. Самый популярный программный инструмент, применяемый для этих целей — утилита inSSIDer, разработанная компанией MetaGeek.

Установите программу, запустите исполняемый файл и нажмите кнопку «Начать сканирование» в левом верхнем углу окна программы. На графике справа будут отображаться найденные сети WiFi и каналы, на которых они работают. Найдите диапазон, на котором размещено наименьшее количество сетей с высоким уровнем приёма, после чего выберите его в панели управления маршрутизатором.

Обратите внимание! Ширина каждого канала может составлять 20 или 40 МГц. Не пересекаются только каналы 1, 6 и 11. Используйте одно из этих значений для оптимальной настройки сети. Также можно выбрать автоматическое определение наименее загруженных частот в параметрах роутера.

Высокая загруженность диапазона

В больших городах количество доступных сетей на 2,4 ГГц может быть настолько высоким, что изменение канала WiFi не приводит к желаемому результату. Скорость передачи данных режется даже после выбора самого свободного отрезка частотного диапазона. Оптимальное решение этой проблемы — переход на диапазон 5 ГГц, который ещё не получил достаточного распространения.

Его использование возможно на двухдиапазонных роутерах. Такие маршрутизаторы создают сразу две сети, которые имеют различные названия, параметры шифрования и авторизации. Клиентские устройства, радиомодуль которых поддерживает работу на 5 ГГц, смогут подключиться к WiFi в этом диапазоне. Устаревшие модели будут подключаться ко второй сети. При такой схеме работы следует учитывать ряд недостатков, основные из которых:

1. Меньшая зона покрытия при наличии преград, обусловленная физическими свойствами радиоволн этой длины.
2. Отсутствие совместимости со старыми девайсами.
3. Высокая стоимость двухдиапазонного оборудования.

Проблемы с маршрутизатором

Основная ошибка, допускаемая пользователями при организации домашней WiFi сети — неправильный выбор расположения роутера. Он приводит к плохому приёму сигнала на клиентских устройствах, из-за которого и режется скорость Интернета. Уточнить уровень сигнала можно по количеству отметок на значке WiFi, расположенном в трее (нижнем правом углу) операционной системы Windows. На мобильных девайсах статус подключения к Интернету и уровень сигнала можно проверить в верхней части экрана, на панели уведомлений.

Рекомендуется устанавливать роутер в центральной комнате помещения, в котором он будет использоваться. Такое расположение обеспечивает высокий уровень приёма WiFi во всех комнатах квартиры или офиса. При установке в углу помещения, отдалённые комнаты не смогут подключаться к беспроводной сети или будут получать Интернет на низкой скорости.

Важно! На качество связи с маршрутизатором также влияют мощность передатчика, количество установленных антенн и расстояние от работающих источников электромагнитного излучения. Чтобы скорость Интернета не резалась, старайтесь устанавливать роутер вдали от микроволновых печей, холодильников и прочей бытовой техники.

Также проверьте корректность выбора режима WiFi в настройках маршрутизатора. Он отвечает за максимальную скорость передачи данных и обратную совместимость со старыми устройствами. Например, если выбран пункт «Только 11b», скорость WiFi будет резаться до 11 Мбит/с, а значение «Только 11g» ограничивает полосу пропускания до 54 Мбит/с.

Войти в веб-интерфейс роутера можно по адресу, который указан на его нижней панели. Для моделей TP-Link выбор нужных параметров производится в разделе «Беспроводной режим -> Настройки беспроводного режима». Рекомендуемые значения при наличии старых моделей в сети — «11bgn смешанный» и «11bg смешанный». Если все домашние или офисные девайсы поддерживают стандарт «802.11n», отметьте пункт «Только 11n».

В меню «Защита беспроводного режима» установите тип защиты WPA/WPA2, так как применение устаревшего метода WEP режет скорость WiFi. Измените автоматический выбор типа шифрования на протокол «Advanced Encryption Standard» (AES). Он обеспечивает большую безопасность сети при меньшем влиянии на скорость передачи данных.

Перейдите на вкладку с дополнительными параметрами беспроводной сети. На TP-Link это «Беспроводной режим -> Расширенные настройки». Найдите и активируйте параметр «WiFi Multimedia» (WMM). Этот протокол позволяет задать высокий приоритет для мультимедийного трафика, тем самым ускоряя его передачу.

В настройках подключаемых девайсов также необходимо активировать эту функцию. Откройте диспетчер устройств в панели управления операционной системы Windows. Найдите сетевой адаптер и перейдите к его свойствам. На вкладке «Дополнительно» выберите строку «WMM» в списке слева. Справа укажите значение «Включено» или «Enabled». Сохраните конфигурацию нажатием кнопки «ОК».

Ещё один параметр, на который следует обратить внимание при настройке маршрутизатора — мощность передатчика или «Tx Power». Эта величина указывается в процентах от максимальной мощности оборудования. Если точка доступа находится на большом расстоянии, установите значение «100%» для улучшения приёма WiFi.

Устаревшая прошивка устройств

Производители роутеров и других беспроводных устройств регулярно оптимизируют программное обеспечение для получения максимальной скорости работы. Скачать новую версию прошивки можно в Интернете, на сайте разработчика. Обновление производится методом загрузки файла на устройство через админ-панель. Путь в меню маршрутизаторов различных торговых марок отличается:

• TP-Link: «Системные инструменты -> Обновление встроенного ПО»;
• D-Link: «Система -> Обновление ПО»;
• ASUS: «Администрирование -> Обновление микропрограммы»;
• Zyxel: «Информация о системе -> Обновления»;

Совет! При установке программного обеспечения учитывайте аппаратную версию роутера. Она указывается на наклейке или в документации к устройству.

На клиентском оборудовании (ноутбуках, компьютерах и прочей технике, подключаемой к WiFi) следует проверить версии сетевых драйверов. ОС Windows позволяет обновить встроенные программы через панель управления, в разделе «Диспетчер устройств». Откройте вкладку «Сетевые адаптеры» и выберите используемый радиомодуль. В разделе «Драйвер» кликните «Обновить» и выберите автоматический поиск программного обеспечения в Интернете. После этого перезагрузите компьютер и снова подключитесь к беспроводному Интернету.

Обучающее видео: Как и почему режется скорость Интернета по WiFi

Использование дополнительного оборудования

Если после устранения всех проблем скорость Интернета в отдалённых комнатах продолжает резаться, используйте дополнительное оборудование для усиления сигнала. К нему относятся: внешние антенны для роутеров, беспроводные адаптеры повышенной мощности для компьютеров, WiFi репитеры.

При выборе антенны учитывайте коэффициент усиления и тип разъёма, при помощи которого она подключается к точке доступа. Обычно производители указывают список оборудования, рекомендуемый для использования с определёнными моделями устройств. При подключении сторонних антенн, не протестированных на совместимость, могут возникнуть трудности с дальнейшим гарантийным обслуживанием.

Репитер позволяет увеличить покрытие и получить высокую скорость Интернета даже на значительном расстоянии от маршрутизатора. Благодаря использованию встроенного блока питания такие девайсы имеют компактный размер. Для их использования достаточно включить устройство в розетку и нажать кнопку «WiFi Protected Setup» (WPS) на корпусе. После этого такую же кнопку необходимо нажать на самом роутере или активировать быстрое подключение через веб-интерфейс.

Разработкой стандартов WiFi 802.11 занимается организация IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

IEEE 802.11 - базовый стандарт для сетей Wi-Fi, который определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных (transfer).

IEEE 802.11 b - описывает бо льшие скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Этот стандарт широко продвигался со стороны WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) и изначально назывался Wi- Fi.
Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz () .
Ратифицирован в 1999 году.
Используемая радиочастотная технология: DSSS.
Кодирование: Barker 11 и CCK.
Модуляции: DBPSK и DQPSK,
Максимальные скорости передачи данных (transfer) в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps,

IEEE 802.11 a - описывает значительно более высокие скорости передачи (transfer) чем 802.11b.
Используются частотные каналы в частотном спектре 5GHz. Протокол Не совместим с 802.11 b .
Ратифицирован в 1999 году.
Используемая радиочастотная технология: OFDM.
Кодирование: Convoltion Coding.
Модуляции: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
Максимальные скорости передачи данных в канале: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

IEEE 802.11 g - описывает скорости передачи данных эквивалентные 802.11а.
Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 802.11b.
Ратифицирован в 2003 году.
Используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM.
Кодирование: Barker 11 и CCK.
Модуляции: DBPSK и DQPSK,
Максимальные скорости передачи данных (transfer) в канале:
- 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS и
- 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

IEEE 802.11n - самый передовой коммерческий WiFi-стандарт, на данный момент, официально разрешенный к ввозу и применению на территории РФ (802.11ac пока в процессе проработки регулятором). В 802.11n используются частотные каналы в частотных спектрах WiFi 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11 a /11 g . Хотя рекомендуется строить сети с ориентацией только на 802.11n, т.к. требуется конфигурирование специальных защитных режимов при необходимости обратной совместимости с устаревшими стандартами. Это ведет к большому приросту сигнальной информации и существенному снижению доступной полезной производительности радиоинтерфейса. Собственно даже один клиент WiFi 802.11g или 802.11b потребует специальной настройки всей сети и мгновенной ее существенной деградации в части агрегированной производительности.
Сам стандарт WiFi 802.11n вышел 11 сентября 2009 года.
Поддерживаются частотные каналы WiFi шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz).
Используемая радиочастотная технология: OFDM.
Используется технология OFDM MIMO (Multiple Input Multiple Output) вплоть до уровня 4х4 (4хПередатчика и 4хПриемника). При этом минимум 2хПередатчика на Точку Доступа и 1хПередатчик на пользовательское устройство.
Примеры возможных MCS (Modulation & Coding Scheme) для 802.11n, а также максимальные теоретические скорости передачи данных (transfer) в радиоканале представлены в следующей таблице:

Здесь SGI это защитные интервалы между фреймами.
Spatial Streams это количество пространственных потоков.
Type это тип модуляции.
Data Rate это максимальная теоретическая скорость передачи данных в радиоканале в Mбит/сек.

Важно подчеркнуть , что указанные скорости соответствуют понятию channel rate и являются предельным значением с использованием данного набора технологий в рамках описываемого стандарта(собственно эти значения, как Вы вероятно заметили, производители пишут и на коробках домашних WiFi-устройств в магазинах). Но в реальной жизни эти значения не достижимы в силу специфики самой технологии стандарта WiFi 802.11. Например здесь сильно влияет "политкорректность" в части обеспечения CSMA/CA (устройства WiFi постонно слушают эфир и не могут передавать, если среда передачи занята), необходимость подтверждения каждого юникастового фрейма, полудуплексная природа всех стандартов WiFi и только 802.11ac/Wave-2 сможет это начать обходить с и т.д.. Поэтому практическая эффективность устаревших стандартов 802.11 b/g/a никогда не превышает 50% в идеальных условиях(например для 802.11g максимальная скорость на абонента обычно не выше 22Мб/с), а для 802.11n эффективность может быть до 60%. Если же сеть работает в защищенном режиме, что часто и просходит из-за смешанного присутствия различных WiFi-чипов на различных устройствах в сети, то даже указанная относительная эффективность может упасть в 2-3 раза. Это касается, например, микса из Wi-Fi устройств с чипами 802.11b, 802.11g в сети с точками доступа WiFi 802.11g или устройства WiFi 802.11g/802.11b в сети с точками доступа WiFi 802.11n и т.п.. Подробнее о .

Помимо основных стандартов WiFi 802.11a, b, g, n, существуют и используются дополнительные стандарты для реализации различных сервисных функций:

. 802.11d . Для адаптации различных устройств стандарта WiFi к специфическим условиям страны. Внутри регуляторного поля каждого государства диапазоны часто различаются и могут быть отличны даже в в зависимости от географического положения. Стандарт WiFi IEEE 802.11d позволяет регулировать полосы частот в устройствах разных производителей с помощью специальных опций, введенных в протоколы управления доступом к среде передачи.

. 802.11e . Описывает классы качества QoS для передачи различных медиафайлов и, в целом различного медиаконтента. Адаптация МАС-уровня для 802.11e, определяет качество, например, одновременной передачи звука и изображения.

. 802.11f . Направлен на унификацию параметров Точек Доступа стандарта Wi-Fi различных производителей. Стандарт позволяет пользователю работать с разными сетями при перемещении между зонами действия отдельных сетей.

. 802.11h . Используется для предотвращения создания проблем метеорологическим и военным радарам путем динамического снижения излучаемой мощности Wi-Fi оборудованием или динамический переход на другой частотный канал при обнаружении триггерного сигнала (в большинстве европейских стран наземные станции слежения за метеорологическими спутниками и спутниками связи, а также радары военного назначения работают в диапазонах, близких к 5 МГц). Этот стандарт является необходимым требованием ETSI, предъявляемым к оборудованию, допущенному для эксплуатации на территории стран Европейского Союза.

. 802.11i . В первых вариантах стандартов WiFi 802.11 для обеспечения безопасности сетей Wi-Fi использовался алгоритм WEP. Предполагалось, что этот метод может обеспечить конфиденциальность и защиту передаваемых данных авторизированных пользователей беспроводной сети от прослушивания.Теперь эту защиту можно взломать всего за несколько минут. Поэтому в стандарте 802.11i были разработаны новые методы защиты сетей Wi-Fi, реализованные как на физическом, так и программном уровнях. В настоящее время для организации системы безопасности в сетях Wi-Fi 802.11 рекомендуется использовать алгоритмы Wi-Fi Protected Access (WPA). Они также обеспечивают совместимость между беспроводными устройствами различных стандартов и различных модификаций. Протоколы WPA используют усовершенствованную схему шифрования RC4 и метод обязательной аутентификации с использованием EAP. Устойчивость и безопасность современных сетей Wi-Fi определяется протоколами проверки конфиденциальности и шифрования данных (RSNA, TKIP, CCMP, AES). Наиболее рекомендованным подходом является использование WPA2 с шифрованием AES (и не забывайте о 802.1х с применением, очень желательно, механизмов туннелирования, например EAP-TLS, TTLS и т.п.). .

. 802.11k . Этот стандарт фактически направлен на реализацию балансировки нагрузки в радиоподсистеме сети Wi-Fi. Обычно в беспроводной локальной сети абонентское устройство обычно соединяется с той точкой доступа, которая обеспечивает наиболее сильный сигнал. Нередко это приводит к перегрузке сети в одной точке, когда к одной Точке Доступа подключется сразу много пользователей. Для контроля подобных ситуаций в стандарте 802.11k предложен механизм, ограничивающий количество абонентов, подключаемых к одной Точке Доступа, и дающий возможность создания условий, при которых новые пользователи будут присоединяться к другой ТД даже не смотря на более слабый сигнал от нее. В этом случае аггрегированная пропускная способность сети увеличивается благодаря более эффективному использованию ресурсов.

. 802.11m . Поправки и исправления для всей группы стандартов 802.11 объединяются суммируются в отдельном документе с общим названием 802.11m. Первый выпуск 802.11m был в 2007 г, далее в 2011 г и т.д..

. 802.11p . Определяет взаимодействие Wi-Fi-оборудования, движущегося со скоростью до 200 км/ч мимо неподвижных Точек Доступа WiFi, удаленных на расстояние до 1 км. Часть стандарта Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE). Стандарты WAVE определяют архитектуру и дополнительный набор служебных функций и интерфейсов, которые обеспечивают безопасный механизм радиосвязи между движущимися транспортными средствами. Эти стандарты разработаны для таких приложений, как, например, организация дорожного движения, контроль безопасности движения, автоматизированный сбор платежей, навигация и маршрутизация транспортных средств и др.

. 802.11s . Стандарт для реализации полносвязных сетей (), где любое устройство может служить как маршрутизатором, так и точкой доступа. Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются к ближайшему незагруженному узлу. При этом пакет данных передается (packet transfer) от одного узла к другому, пока не достигнет конечного места назначения. В данном стандарте введены новые протоколы на уровнях MAC и PHY, которые поддерживают широковещательную и многоадресную передачу (transfer), а также одноадресную поставку по самоконфигурирующейся системе точек доступа Wi-Fi. C этой целью в стандарте введен четырехадресный формат кадра. Примеры реализации сетей WiFi Mesh: , .

. 802.11t . Стандарт создан для институализации процесса тестирования решений стандарта IEEE 802.11. Описываются методики тестирования, способы измерений и обработки результатов (treatment), требования к испытательному оборудованию.

. 802.11u . Определяет процедуры взаимодействия сетей стандарта Wi-Fi с внешними сетями. Стандарт должен определять протоколы доступа, протоколы приоритета и запрета на работу с внешними сетями. На данный момент вокруг данного стандарта образовалось большое движение как в части разработки решений - Hotspot 2.0, так и в части организации межсетевого роуминга - создана и растет группа заинтересованных операторов, которые совместно решают вопросы роуминга для своих Wi-Fi-сетей в диалоге (Альянс WBA). Подробнее о Hotspot 2.0 в наших статьях: , .

. 802.11v . В стандарте должны быть разработаны поправки, направленные на совершенствование систем управления сетями стандарта IEEE 802.11. Модернизация на МАС- и PHY-уровнях должна позволить централизовать и упорядочить конфигурацию клиентских устройств, соединенных с сетью.

. 802.11y . Дополнительный стандарт связи для диапазона частот 3,65-3,70 ГГц. Предназначен для устройств последнего поколения, работающих с внешними антеннами на скоростях до 54 Мбит/с на расстоянии до 5 км на открытом пространстве. Стандарт полностью не завершен.

802.11w . Определяет методы и процедуры улучшения защиты и безопасности уровня управления доступом к среде передачи данных (МАС). Протоколы стандарта структурируют систему контроля целостности данных, подлинности их источника, запрета несанкционированного воспроизведения и копирования, конфиденциальности данных и других средств защиты. В стандарте введена защита фрейма управления (MFP: Management Frame Protection), а дополнительные меры безопасности позволяют нейтрализовать внешние атаки, такие, как, например, DoS. Немного больше по MFP здесь: , . Кроме того, эти меры обеспечат безопасность для наиболее уязвимой сетевой информации, которая будет передаваться по сетям с поддержкой IEEE 802.11r, k, y.

802.11ас. Новый стандарт WiFi, который работает только в частотной полосе 5ГГц и обеспечивает значительно бо льшие скорости как на индивидуального клиента WiFi, так и на Точку Доступа WiFi. Подробнее смотрите в нашей статье .

Ресурс постоянно пополняется! Для получения анонсов при выходе новых тематических статей или появлении новых материалов на сайте предлагаем подписаться .

Присоединяйтесь к нашей группе на

Я прочитал что в характеристиках моего роутера написана скорость 54 Мбит/сек, но мой ноутбук качает файлы только на скорости 20-24 мбит/сек. И когда я передаю файлы с одного ноутбука на другой ноутбук, он подключен к этому же роутеру, и когда я передаю файл скорость упала еще больше. В чем здесь спрятана проблема?

Проблема в том, что скорость, на которую говорят в характеристиках создатели беспроводного Wi-Fi оборудования, не есть скоростью для передачи данных пользователей. Предоставленная в характеристике скорость - лишь такая называемая "скорость радио", в то самое время как реальная скорость для передачи пользовательских файлов должна хотя составлять половину от скорости которая написана в характеристике. Тем более, когда два компьютера подключены к и той же точке доступа или роутеру по Wi-Fi, в силу технических мощностей стандарта скорость файловая обменная скорость между компьютерами уменьшается еще в два раза. В случае когда с Wi-Fi 802.11g скорость при передаче пакетов между двумя ПК сможет составить всего около 12 Мбит/с. Если какой-то из ПК будет приключен к роутеру по LAN кабелю, тогда скорость заново востановиться до 20-24 Мбит/с.

При этом все данные цифры актуальны лишь для того случая, когда все клиенты и точка доступа находится в при пределах самой прямой видимости. Когда будет увеличено расстояник скорость будет невнушаемо падать (реальная дальность действия wi-fi с нормальной скоростью обычно не переходит за 100 м). Большое влияние дают перекладины в здания (при этом не только железобетонные или кирпичные, но и гипсокартонные или стеклянные). Также сказывается на сигнале Wi-Fi мебель и даже комнатные разные растения.

Если Вы хотите, полностью раскрыть потенциал нового стандарта 802.11n, в характеристиках которого написана скорость радио до 300 Мбит/с (это где то, 150 Мбит/с скорость при передачи данных), вам нужно будет особенное оборудование. Только лишь роутеры и и радио приемники, у которых иметься три антенны, и также они поддерживают работу на мощной частоте 5 ГГц, они способны по теории даже приблизиться к высокой отметке в 150 Мит/сек для высокой скорости при передачи данных. В то же самое время огромная большая часть системного оборудования, которая может поддерживать 802.11n, и имеет только одну антенну (особенно узко все это касается USB-приемников или встроенных на ноутбуки сетевых адаптеров) и работает она только на частоте 2,4 ГГц, что на все сто процентов "урезает" теоретически максимальную скорость при передачи данных между пользователями лишь около 75 Мбит/сек.

К сожалению, теоретическая скорость очень редко оказывается реально достижимой. На практике же самое лучшее из доступного на рынке оборудования для домашнего применения, полностью соответствующего требованиям стандарта 802.11n (со скоростью радио 300 Мбит/с), обеспечивает скорость передачи данных лишь 90-110 Мбит/сек вместо теоретических 150 Мбит/сек.

Базовый стандарт IEEE 802.11 разработан в 1997 году для организации беспроводной связи по радиоканалу на скорость до 1 МБит/с. в частотном диапазоне 2,4 ГГц. Опционально, то есть при наличии с обоих сторон специального оборудования, скорость можно было поднять до 2 Мбит/с.
Следом за ним, в 1999 году, была выпущена спецификация 802.11a для диапазона 5ГГц со максимально достижимой скоростью 54 Мбит/с.
После этого стандарты WiFi разделились по двум используемым диапазонам:

Диапазон 2,4 GHz:

Используемая полоса радиочастот 2400-2483,5 МГц. разделена на 14 каналов:

802.11b - первая модифицикация базового стандарта Вай-Фай со скоростями 5,5 Мбит/с. и 11 МБит/с. Для его работы используются модуляции DBPSK и DQPSK, технология DSSS, кодирование Barker 11 и CCK.
802.11g - дальнейшая ступень развития предыдущей специфиции с максимальной скоростью передачи данных до 54 Мбит/с (реальная при этом 22-25 МБит/с). Имеет обратную совместимость с 802.11b и более широкую зону покрытия. Используются: технологии DSSS и ODFM, модулятиции DBPSK и DQPSK, кодирование arker 11 и CCK.
802.11n - на текущий момент самый современный и быстрый стандарт WiFi, имеющий максимальную зону покрытия в диапазоне 2,4 GHz, а так же используется и в спектре 5GHz. Обратно совместим с 802.11a/b/g. Поддерживает ширину канала 20 и 40 MHz. Используемые технологии ODFM и ODFM MIMO (многоканальный вход-выход Multiple Input Multiple Output). Максимальная скорость передачи данных - 600 Мбит/с (при этом реальная эффективность составляет в среднем не больше 50% от заявленного).

Диапазон 5 GHz:

Используемая полоса радиочастот 4800-5905 МГц. разделена на 38 каналов.

802.11a - первая модификация базовой спецификации IEEE 802.11 для радиочастотного диапазона 5GHz. Поддерживаемая скорость - до 54 Мбит\с. Используемая технология - OFDM, модуляции BPSK, QPSK, 16-QAM. 64-QAM. Используемое кодирование - Convoltion Coding.

802.11n - Универсальный стандарт WiFi, поддерживающий оба частотных диапазона. Может использовать ширину канала как 20, так и 40 MHz. Максимально достижимый скоростной предел - 600 МБит/с.

802.11ac - эта спецификация сейчас активно используется на двухдиапазонных WiFi роутерах. По сравнению с предшественником имеет лучшую зону покрытия и значительно экономнее в плане электропитания. Скорость передачи данных - до 6,77 Гбит/с при условии, что роутер имеет 8 антенн.
802.11ad - самый современный на сегодня стандарт Вай-Фай, имеющий дополнительный диапазон 60 ГГц .. Имеет второе название - WiGig (Wireless Gigabit). Теоретически достижимая скорость передачи данных - до 7 Гбит/с.

- Зачем вам в Решётах нубук?
- Чтоб безразмерно использовать возможности блюпупа, и коммутироваться с другими абонентами по всему региону Россия с помощью Ви-Фи!
(С) Уральские Пельмени

Впервые рабочая группа IEEE 802.11 была анонсирована в 1990 году и вот уже 25 лет идёт непрекращающаяся работа над беспроводными стандартами. Основным трендом является постоянное увеличение скоростей передачи данных. В данной статье я попробую проследить путь развития технологии и показать, за счёт чего обеспечивалось увеличение производительности и чего стоит ждать в ближайшем будущем. Предполагается, что читатель знаком с основными принципами беспроводной связи: видами модуляции, глубиной модуляции, шириной спектра и т.д. и знает основные принципы работы Wi-Fi сетей. На самом деле существует не так много способов увеличения пропускной системы связи и большинство из них было реализовано на разных этапах совершенствования стандартов группы 802.11.

Рассмотрению будут подвергнуты стандарты, определяющие физический уровень, из взаимно совместимой линейки a/b/g/n/aс. Стандарты 802.11af (Wi-Fi на частотах эфирного телевиденья), 802.11ah (Wi-Fi в диапазоне 0.9 МГц, предназначенный для реализации концепции IoT) и 802.11ad (Wi-Fi для скоростной связи периферийных устройств наподобие мониторов и внешних дисков) несовместимы друг с другом, имеют различные сферы применения и не подходят для анализа эволюции технологий передачи данных на большом интервале времени. Кроме того, вне рассмотрения останутся стандарты, определяющие стандарты безопасности (802.11i), QoS (802.11e), роуминга (802.11r) и т.д., так как они только косвенно влияют на скорость передачи данных. Здесь и далее речь идёт о канальной, так называемой брутто-скорости, которая является заведомо большей, чем фактическая скорость передачи данных из-за большого количества служебных пакетов в радиообмене.

Первым стандартом беспроводной связи был 802.11 (без буквы). Он предусматривал два типа среды передачи: радиочастота 2.4 ГГц и инфракрасный диапазон 850-950 нм. ИК-устройства не были широко распространены и в будущем развития не получили. В диапазоне 2.4 ГГц было предусмотрено два способа расширения спектра (расширение спектра является неотъемлемой процедурой в современных системах связи): расширение спектра методом скачкообразного изменения частоты (FHSS) и методом прямой последовательности (DSSS). В первом случае все сети используют одну и ту же полосу частот, но с различными алгоритмами перестроения. Во втором случае уже появляются частотные каналы от 2412 МГц до 2472 МГц с шагом 5 МГц, сохранившиеся по сей день. В качестве расширяющей последовательности используется последовательность Баркера длиной 11 чипов. При этом максимальная скорость передачи данных составляла от 1 до 2 Мбит/с. В то время даже с учётом того, что в самых идеальных условиях полезная скорость передачи данных по Wi-Fi не превышает 50% канальной, такие скорости выглядели весьма привлекательно в сравнении со скоростями модемного доступа к сети Интернет.

Для передачи сигнала в 802.11 использовалась 2-х и 4-х позиционная манипуляция, что обеспечивало работу системы даже в неблагоприятных условиях сигнал/шум и не требовало сложных приёмо-передающих модулей.
Например, для реализации информационной скорости 2 Мбит/с каждый передаваемый символ заменяется на последовательность из 11 символов.

Таким образом чиповая скорость составляет 22 Мбит/с. За один такт передачи передаются 2 бита (4 уровня сигнала). Таким образом скорость манипуляции составляет 11 бод и основной лепесток спектра при этом занимает 22 МГц, величину, которую применительно к 802.11, часто называют шириной канала (на самом деле спектр сигнала является бесконечным).

При этом согласно критерию Найквиста (число независимых импульсов в единицу времени ограничено удвоенной максимальной частотой пропускания канала) для передачи такого сигнала достаточно полосы 5.5 МГц. Теоретически устройства формата 802.11 должны удовлетворительно работать и на каналах, отстоящих друг от друга на 10 МГц (в отличии от более поздних реализаций стандарта, требующих вещания на частотах, отстоящих друг от друга не менее, чем на 20 МГц).

Очень быстро скоростей 1-2 Мбит/с стало не хватать и на смену 802.11 пришёл стандарт 802.11b, в котором скорость передачи данных была увеличена до 5.5, 11 и 22 (опционально) Мбит/с. Увеличение скорости было достигнуто путём уменьшения избыточности помехоустойчивого кодирования с 1/11 до ½ и даже 2/3 за счёт внедрения блочных (CCK) и сверхточных (PBCC) кодов. Кроме того, максимальное число ступеней модуляции было увеличено до 8-и на один передаваемый символ (3 бита на 1 бод). Ширина канала и используемые частоты не изменились. Но при уменьшении избыточности и увеличении глубины модуляции неизбежно выросли требования к соотношению сигнал/шум. Так как увеличение мощности устройств невозможно (ввиду экономии энергии мобильных устройств и законодательных ограничений), то это ограничение проявилось в небольшом сокращении зоны обслуживания на новых скоростях. Площадь обслуживания на унаследованных скоростях 1-2 Мбит/с не изменилась. От способа расширения спектра методом скачкообразной перестройки частоты было решено полностью отказаться. Больше в семействе Wi-Fi он не использовался.

Следующий шаг увеличения скорости до 54 Мбит/с был реализован в стандарте 802.11a (данный стандарт начал разрабатываться раньше, чем стандарт 802.11b, но финальная версия была выпущена позже). Увеличение скорости в основном было достигнуто за счёт увеличения глубины модуляции до 64 уровней на один символ (6 бит на 1 бод). Кроме того, была радикально пересмотрена радиочастотная часть: расширение спектра методом прямой последовательности было заменено на расширение спектра методом разделения последовательного сигнала на параллельные ортогональные поденсущие (OFDM). Использование параллельной передачи на 48 подканалах позволило снизить межсимвольную интерференцию за счёт увеличения длительности отдельных символов. Передача данных осуществлялась в диапазоне 5 ГГц. При этом ширина одного канала составляет 20 МГц.

В отличие от стандартов 802.11 и 802.11b, даже частичное перекрытие этой полосы может привести к ошибкам передачи. К счастью в диапазоне 5 ГГц расстояние между канали составляет эти самые 20 МГц.

Стандарт 802.11g не стал прорывом в плане скорости передачи данных. Фактически этот стандарт стал компиляцией 802.11a и 802.11b в диапазоне 2,4 ГГц: в нём поддерживались скорости обоих стандартов.

Однако данная технология требует высокого качества изготовления радио части устройств. Кроме того, данные скорости принципиально не реализуемы на мобильных терминалах (основной целевой группе стандарта Wi-Fi): наличие 4-х антенн на достаточном разнесении не может быть реализовано в малогабаритных устройствах как по соображениям отсутствия места, так и из-за отсутствия достаточного на 4 приёмопередатчика энергии.

В большинстве случаев скорость 600 Мбит/с является не более, чем маркетинговой уловкой и нереализуема на практике, так как фактически её можно добиться только между стационарными точками доступа, установленными в пределах одной комнаты при хорошем соотношении сигнал/шум.

Следующий шаг в скорости передачи был выполнен стандартом 802.11ac: максимальная скорость, предусмотренная стандартом, составляет до 6,93 Гбит/с, однако фактически такая скорость ещё не достигнута ни на одном оборудовании, представленном на рынке. Увеличение скорости достигнуто за счёт увеличения полосы пропускания до 80 и даже до 160 МГц. Такая полоса не может быть предоставлена в диапазоне 2,4 ГГц, поэтому стандарт 802.11ac функционирует только в диапазоне 5 ГГц. Ещё один фактор увеличения скорости – увеличение глубины модуляции до 256 уровней на один символ (8 бит на 1 бод) К сожалению, такая глубина модуляции может быть получена только вблизи точки из-за повышенных требований к соотношению сигнал/шум. Указанные улучшения позволили добиться увеличения скорости до 867 Мбит/с. Остальное увеличение получено за счёт ранее упомянутых потоков MIMO 8x8:8. 867х8=6,93 Гбит/с. Технология MIMO была усовершенствована: впервые в стандарте Wi-Fi информация в одной сети может передаваться двум абонентам одновременно с использованием различных пространственных потоков.

В более наглядном виде результаты в таблице:

В таблице перечислены основные способы увеличения пропускной способности: «-» - метод не применим, «+» - скорость была увеличена за счёт данного фактора, «=» - данный фактор остался без изменений.

Ресурсы уменьшения избыточности уже исчерпаны: максимальная скорость помехоустойчивого кода 5/6 была достигнута в стандарте 802.11a и с тех пор не увеличивалась. Увеличение глубины модуляции теоретически возможно, но следующей ступенью является 1024QAM, которая является очень требовательной к соотношению сигнал/шум, что предельно снизит радиус действия точки доступа на высоких скоростях. При этом возрастут требования к исполнению аппаратной части приёмопередатчиков. Уменьшение межсимвольного защитного интервала также вряд ли будет направлением совершенствования скорости – его уменьшение грозит увеличением ошибок, вызванных межсимвольной интерференцией. Увеличение полосы канала сверх 160 МГц так же вряд ли возможно, так как возможности по организации непересекающихся сот будут сильно ограничены. Ещё менее реальным выглядит увеличение количества MIMO-каналов: даже 2 канала являются проблемой для мобильных устройств (из-за энергопотребления и габаритов).

Из перечисленных методов увеличения скорости передачи большая часть в качестве расплаты за своё применение забирает полезную площадь покрытия: снижается пропускная способность волн (переход от 2,4 к 5 ГГц) и повышаются требования к соотношению сигнал шум (увеличение глубины модуляции, повышение скорости кода). Поэтому в своём развитии сети Wi-Fi постоянно стремятся к уменьшению площади, обслуживаемой одной точкой в пользу скорости передачи данных.

В качестве доступных направлений совершенствования могут использоваться: динамическое распределение OFDM поднесущих между абонентами в широких каналах, совершенствование алгоритма доступа к среде, направленное на уменьшение служебного траффика и использование техник компенсации помех.

Подводя итог вышесказанному попробую спрогнозировать тенденции развития сетей Wi-Fi: вряд ли в следующих стандартах удастся серьёзно увеличить скорость передачи данных (не думаю, что больше, чем в 2-3 раза), если не произойдёт качественного скачка в беспроводных технологиях: почти все возможности количественного роста исчерпаны. Обеспечить растущие потребности пользователей в передаче данных можно будет только за счёт увеличения плотности покрытия (снижения радиуса действия точек за счёт управления мощностью) и за счёт более рационального распределения существующей полосы между абонентами.

Вообще тенденция уменьшения зон обслуживания, похоже, является основным трендом в современных беспроводных коммуникациях. Некоторые специалисты считают, что стандарт LTE достиг пика своей пропускной способности и не сможет далее развиваться по фундаментальным причинам, связанным с ограниченностью частотного ресурса. Поэтому в западных мобильных сетях развиваются технологии оффлоада: при любом удобном случае телефон подключается к Wi-Fi от того же оператора. Это называют одним из основных способов спасения мобильного Интернета. Соответственно роль Wi-Fi сетей с развитием сетей 4G не только не падает, а возрастает. Что ставит перед технологией всё новые и новые скоростные вызовы.