Объяснение домашнего Wi-Fi – что значат герцы, диапазоны, потоки, каналы и многое другое

Россия+7 (910) 990-43-11
Обновлено: 2022-01-28

Wi-Fi – привычное всем название сетевых стандартов 802.11xx – является важным изобретением, позволяющим избавляться от проводов. Только представьте, как тяжело было бы пользоваться вашим смартфоном или планшетом без домашней сети Wi-Fi.

В двух словах, Wi-Fi – это альтернатива сетевым кабелям, позволяющая устройствам подключаться к сети без проводов. Но, мир Wi-Fi может сбивать с толку из-за множества стандартов скорости, частотных диапазонов, функций и прочего.

Этот пост поможет вам понять Wi-Fi, не запутавшись в сетевом жаргоне. Беспроводное сетевое подключение, безусловно, сложная тема, но уделите ей немного внимания, и вы получите удовольствие.

Как работает Wi-Fi

Wi-Fi использует радиочастоты для передачи данных. Он использует тот же принцип, что и любые другие технологии, работающие с электромагнитными волнами, включая само радио.

Радиовещательные станции AM и FM используют частоты, измеряемые в мегагерцах (МГц), килогерцах (кГц) или даже ниже. Wi-Fi, с другой стороны, использует гораздо более высокие скорости, измеряемые в гигагерцах (ГГц).

В частности, Wi-Fi использует диапазоны частот 2,4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц и (редко используемый) 60 ГГц. Ниже вы найдёте дополнительную информацию об этом. Однако, чтобы понять частоты, нам нужно знать, что такое герц, в частности, что представляет собой 1 герц.

Использование домашней сети Wi-Fi для объединения всех устройств

Что такое Герц?

Генрих Герц – немецкий физик, убедительно доказавший существование электромагнитных волн в конце 19 века, то что теперь мы считаем само собой разумеющимся.

В его честь была названа единица измерений – Герц – то есть количество гребней радиоволн – или волновых циклов – за 1 секунду.

Наполните ванну водой. Подождите, пока поверхность успокоиться. Теперь добавьте маленькую резиновую уточку. Обратите внимание, что волны распространяются наружу. Выберите любую. Подсчитайте, сколько раз волна достигает высшей точки за секунду. Если это один раз, вы получите 1 Герц; дважды означает, что у вас есть 2 герца и так далее.

Ладно, не утруждайте себя точными подсчетами, это слишком сильно, но вы поняли идею.

Дальше становится немного тяжелее. Это потому, что Wi-Fi использует частоты в ГГц. Например, 5 ГГц означает, что в секунду волна проходит 5 000 000 000 гребней. Это слишком много, чтобы подсчитать, так что поверьте мне на слово!

Чем выше частота, тем меньше расстояние между двумя последовательными гребнями волны, что означает меньшую длину, которую может пройти сама волна. Тем не менее, это также означает, что больше информации вы можете уместить в ней.

И эта информация перемещается между частями оборудования Wi-Fi. Давайте узнаем, что оно из себя представляет.

Оборудование для сетей Wi-Fi

Чтобы использовать Wi-Fi, нам нужен передатчик сигнала и приёмник. Это два конца сетевого соединения. В частности, первый излучает сигналы Wi-Fi, чтобы вторые улавливали их и формировали беспроводную связь.

Для этого вещатель может сделать Wi-Fi открытой сетью, чтобы любые клиенты могли подключаться к ней, или безопасной сетью, в которой только авторизованные клиенты могут подключаться с помощью пароля. (Подробнее об этом в разделе WPA каждого стандарта Wi-Fi ниже.)

Этот режим, который называется «инфраструктура», является основным способом использования Wi-Fi: одна вещательная станция может передавать сигнал на несколько приёмников, но приёмник может одновременно подключаться только к одной вещательной станции.

Технически вы можете настроить два приёмника для подключения в режиме «ad-hoc». Но этот режим имеет мало практического практического применения.

Как правило, вещатель Wi-Fi всегда называется точкой беспроводного доступа (WAP) или точкой доступа (AP) для краткости. Однако чаще вы сталкиваетесь с роутерами Wi-Fi. Это стандартные маршрутизаторы со встроенными точками доступа.

В приёмнике всегда есть Wi-Fi адаптер. В большинстве случаев вы не видите реального адаптера, поскольку он находится внутри устройства (ноутбука или смартфона), которое вы используете. Но если у вас компьютер без встроенного Wi-Fi (или Wi-Fi нужного вам стандарта), вы можете довольно легко добавить или обновить.

Адаптер Wi-Fi рядом с незакрепленным адаптером внутри ноутбука

Устройство – компьютер или мобильный телефон – со встроенной функцией Wi-Fi называется клиентом Wi-Fi или просто устройством Wi-Fi.

Все передатчики и приёмники Wi-Fi имеют антенны. Если вы их не видите, значит, они спрятаны внутри или смешаны с другими (металлическими) частями устройства.

Когда у нас есть вещатель и приемник, скорость соединения Wi-Fi зависит от используемого ими стандарта Wi-Fi.

Объяснение домашнего Wi-Fi и его стандартов

Стандарты Wi-Fi – это то, как мы манипулируем упомянутыми выше частотами. Они необходимы отчасти потому, что мы не можем использовать любые частоты. Они регулируются – оборудование, которое вы покупаете, ограничено определенным спектром.

И регулирование – это хорошо, потому что устройства должны согласовывать множество стандартизированных процедур для успешной связи.

Конечно, вы можете купить собственное любительское радио и заставить его использовать любые частоты, но в наше время это незаконно. Кроме того, ваше устройство может быть бесполезным, поскольку никто не использует для связи с вами те же частоты.

Итак, стандарты Wi-Fi – это определенные спектры, утверждённые Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Каждый раз, когда спектр доступен для использования Wi-Fi, у нас появляется новый стандарт.

С 1999 года появилось шесть основных стандартов Wi-Fi: 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac и 802.11ax (последний имеет расширение под названием 802.11axe).

Новые стандарты всегда быстрее старых, но также обратно совместимы, если используют ту же частоту. Следовательно, по большей части, вы можете использовать Wi-Fi устройства разных поколений вместе.

Имейте в виду, что беспроводные устройства подключаются с использованием стандарта, который они поддерживают, и вы не можете сказать, какой из них используется, если не протестируете скорость, не используете определенное оборудование или не просматриваете состояние через приложение. Сигналы Wi-Fi невидимы. Буквально, вы не можете выявить их, взглянув на пространство вокруг себя.

Если вы находите приведенные выше название стандартов Wi-Fi странными и труднопроизносимыми, вы не одиноки. В том виде, в каком они есть, трудно сказать, что есть что. Здесь в игру вступает относительно новое соглашение о названиях.

Соглашение об именовании стандартов Wi-Fi

3 октября 2018 года Wi-Fi Alliance представил новое соглашение об именах сетей Wi-Fi с использованием простых чисел.

В частности, 802.11ax называется Wi-Fi 6 – это 6-е поколение, 802.11ac теперь называется Wi-Fi 5 и т.д. (расширение 802.11axe называется Wi-Fi 6E – о них вы узнаете ниже).

Это новое соглашение об именовании является долгожданным изменением. Вам больше не нужно задаваться вопросом, что лучше: ac, n или ax. И вполне логично, что большее число рядом с Wi-Fi означает более новый и быстрый стандарт.

Коротко о стандартах Wi-Fi

В приведенной ниже таблице указаны все стандарты Wi-Fi и их краткие характеристики.

Название Стандарт Запуск Max скорость на поток Рабочие каналы Протокол безопасности Полосы частот
N/A 802.11b 1999 11 Мбит/с 20 МГц Open WEP 2.4 ГГц
N/A 802.11a 2000 54 Мбит/с 20 МГц Open WEP 5 ГГц
N/A 802.11g 2003 54 Мбит/с 20 МГц Open WEP 2.4 ГГц
Wi-Fi 4 802.11n или Wireless N 2009 150 Мбит/с 20 МГц
40 МГц
Open WEP
WPA
2.4 ГГц
5 ГГц
Wi-Fi 5 802.11ac 2012 433 Мбит/с

20 МГц
40 МГц
80 МГц

Open WEP
WPA
WPA2
5 ГГц
N/A 802.11bad 2015 Multi-Gig 2,16 ГГц Open WEP
WPA
WPA2
60 ГГц
Wi-Fi 6 802.11ax 2019 1200 Мбит/с 20 МГц
40 МГц
80 МГц
160 МГц
Open WEP
WPA
WPA2
WPA3
2.4 ГГц
5 ГГц
Wi-Fi 6E 802.11axe или 6ГГц 2021 1200 Мбит/с 20 МГц
40 МГц
80 МГц
160 МГц
OWE
WPA2
6 ГГц

Обратите внимание, что все упомянутые здесь скорости Wi-Fi являются теоретическими. В реальном мире они сильно отличаются и всегда значительно ниже из-за помех, расстояний, совместимости устройств, а также накладных расходов.

По моему опыту, обычно можно рассчитывать на две трети от теоретических скоростей. И это также общая пропускная способность Wi-Fi, разделяемая между подключенными устройствами.

Кроме того, имейте в виду, что скорость соединения Wi-Fi между двумя сторонами основана на том же принципе, что и сетевое соединение – это всегда скорость самой медленной стороны. Например, если вы используете клиент Wi-Fi 6 с роутером Wi-Fi 5, скорость соединения будет такими же, как у последнего.


Диапазоны Wi-Fi и их тонкости (частота, каналы и потоки)

Диапазоны Wi-Fi – это радиочастоты, на которых сигналы Wi-Fi проходят между точкой доступа и клиентом. Когда дело доходит до Wi-Fi, нам нужно знать следующие диапазоны: 2,4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц.

Опять же, существует полоса 60 ГГц, но она вряд ли полезна или вообще не используется – подробнее о стандарте 802.11ad ниже.

Помимо базовых скоростей, упомянутых в таблице выше, наиболее важными и общими атрибутами каждого из этих диапазонов являются их покрытие. Давайте разберемся!

Охват сигналом Wi-Fi в теории

Радиоволновой вещатель излучает сигналы наружу в виде сферы вокруг себя.

Чем ниже частота, тем дальше может распространяться волна. Радиоприёмники AM и FM используют частоту, измеряемую в мегагерцах – вы можете слушать одну и ту же станцию на обширной территории, например, в целом регионе или городе.

Wi-Fi использует частоты 2,4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц – все они невероятно высокие. В результате они имеют гораздо меньший радиус действия по сравнению с радио. Это не говоря уже о том, что домашняя Wi-Fi-станция имеет ограниченную мощность.

Но, у этих диапазонов есть следующее общее: чем выше частота (в Гц), тем выше полоса пропускания (скорость) и тем короче охват. Невозможно точно определить фактическое покрытие каждого из диапазонов, потому что оно сильно колеблется и сильно зависит от окружающей среды.

Тем не менее, ниже приведены мои оценки дальности действия домашних вещателей Wi-Fi, основанные на личном опыте, в хороших условиях, то есть на открытом воздухе в солнечный день.

Примечание. Сигнал Wi-Fi не исчезает внезапно. Он постепенно ухудшается по мере удаления от вещателя. Расстояния, упомянутые ниже, указаны, когда у клиента всё еще есть сигнал, достаточно сильный для значимого соединения.

  • 2,4 ГГц: этот диапазон имеет наилучшую дальность до 55 метров. Однако, это самый популярный диапазон, который также используется устройствами без Wi-Fi, такими как беспроводные телефоны или пульты от телевизора. Его реальная скорость сильно страдает от помех и других вещей. В результате эта полоса сейчас работает, в основном, как резервная, где дальность важнее скорости.
  • 5 ГГц: эта полоса имеет гораздо более высокие скорости, чем полоса 2,4 ГГц, но более короткий охват, максимальная дальность составляет около 46 метров.
  • 6 ГГц: это новейший диапазон, доступный с Wi-Fi 6E. Он имеет ту же максимальную скорость, что и диапазон 5 ГГц, но с меньшими помехами и накладными расходами. В результате его фактическая скорость в реальном мире выше. В свою очередь, из-за более высокой частоты он предоставляет около 70% покрытия от 5 ГГц и достигает 35 метров.

Некоторые могут счесть эти цифры завышенными, другие будут утверждать, что их роутер способен на большее, но вы можете использовать их в качестве основы для расчета покрытия в вашей ситуации.

Покрытие сигналом Wi-Fi в реальной жизни

В реальных условиях, скорее всего, охват Wi-Fi от вашего роутера будет намного меньше, чем вам хотелось бы. Это связано с тем, что сигналы Wi-Fi чувствительны к помехам и препятствиям.

В то время как новый диапазон 6 ГГц, как правило, не страдает от помех, за исключением случаев, когда вы используете несколько вещателей поблизости, в двух других диапазонах есть множество вещей, которые могут повредить их охвату.

Кроме того, обратите внимание, что охват Wi-Fi (и проникновение сигнала), как правило, одинаковы у вещателей с аналогичными характеристиками, и различаются (от модели к модели) только устойчивыми скоростями и стабильностью сигнала.

Распространенные источники помех на частоте 2,4 ГГц
  • Другие вещатели Wi-Fi 2,4 ГГц поблизости
  • Беспроводные телефоны 2,4 ГГц
  • Люминесцентные лампы
  • Bluetooth-радио
  • Микроволновые печи
Распространенные источники помех на частоте 5 ГГц
  • Другие близкие вещатели Wi-Fi на частоте 5 ГГц
  • Беспроводные телефоны 5 ГГц
  • Радары
  • Цифровые спутники
Препятствия и блокировка сигнала

Что касается препятствий, стены являются наиболее распространенной проблемой, поскольку они повсюду. Различные типы стен по-разному блокируют сигналы Wi-Fi, но ни одна стена не усиливает Wi-Fi. Крупные объекты, такие как крупная бытовая техника или лифты, тоже создают проблемы.

Вот мои приблизительные оценки того, насколько стена блокирует сигналы Wi-Fi – используйте меньшее число для 2,4 ГГц и высокое для 5 ГГц, добавьте еще 10%-15% к 5 ГГц, если вы используете диапазон 6 ГГц:

  • Тонкая пористая (дерево, гипсокартон и т.п.) стена: блокирует от 10% до 30% сигналов Wi-Fi – радиус действия роутера будет намного меньше, если вы разместите его рядом со стеной.
  • Толстая пористая стенка: от 20% до 40%
  • Тонкая непористая (бетон, металл, керамическая плитка, кирпич с раствором и т.п.) стена: от 30% до 50%
  • Толстая непористая стенка: от 50% до 90%

Опять же, эти цифры приблизительны, но вы можете использовать их, чтобы иметь представление о том, как далеко сможет добраться сигнал, когда вы размещаете вещатель Wi-Fi в определенном месте вашего дома.

Простое правило: чем больше стен, тем хуже покрытие.

Wi-Fi каналы

Каналы Wi-Fi, в двух словах, представляют собой небольшую часть каждого диапазона Wi-Fi. Они как полосы на автомобильной дороге.

Соединение Wi-Fi должно использовать определенный канал в каждый момент времени. Ширина канала (или пропускная способность) определяет скорость соединения. Это как велосипедная дорожка медленнее, чем автомобильная, но быстрее, чем тротуар для пешеходов.

Наглядное объяснение разницы между стандартами Wi-Fi
Диапазон 6 ГГц намного шире, чем 5 ГГц и 2,4 ГГц, и ему не нужно использовать каналы DFS, которые должны использоваться существующими 5 ГГц для обеспечения производительности 160 МГц

Каналы измеряются в мегагерцах (МГц). Есть четыре уровня ширины, включая 20 МГц, 40 МГц, 80 МГц, 160 МГц (Wi-Fi 7 обещает добавить пятый уровень – 320 МГц).

Нам нужно несколько смежных каналов, чтобы получить более широкий канал. Таким образом, канал 40 МГц включает в себя два последовательных канала 20 МГц, канал 80 МГц требует двух смежных каналов 40 МГц (или четырёх каналов 20 МГц) и т.д.

В результате диапазон Wi-Fi может включать в себя либо больше низких каналов, либо меньше высоких каналов. Ширина канала 160 МГц настолько широка, что у нас может быть только два таких канала из диапазона 5 ГГц. Самое главное, что оба требуют использования каналов DFS.

Что такое DFS

Каналы с динамическим выбором частоты (DFS)

Каналы DFS, доступные только в диапазоне 5 ГГц, являются специальными каналами, которые делят воздушное пространство с радарными сигналами, имеющими «преимущественное право проезда». Таким образом, канал DFS похож на велосипедную дорожку, по которой вы можете проехать на своей машине, но только тогда, когда поблизости нет велосипедистов.

Обычно эти каналы работают так же, как и любые другие каналы. Однако, при наличии сигналов радара, что часто случается, если вы живете в десятках километров от аэропорта или метеостанции, роутер переместит свои сигналы на следующий незанятый канал DFS.

Во время этого процесса переключения каналов ваше устройство может ненадолго отключиться.

Не все клиенты поддерживают DFS, поэтому большинство роутеров не используют эти каналы по умолчанию из соображений совместимости.

160 МГц против 160 МГц (80+80) каналов

Чтобы избежать DFS, некоторые чипы Wi-Fi имеют режим 160 МГц (80+80), объединяющий два несмежных канала 80 МГц в один – как в случае с Netgear RAX120.

Подход 160 МГц (80+80) является своего рода «хаком» и не обеспечивает такой же производительности, как реальный канал 160 МГц.

Перекрывающиеся каналы

Перекрывающиеся каналы – это те, которые могут использоваться несколькими типами трафика – это как велосипед может двигаться по полосе, предназначенной для автомобилей – и, как правило, более восприимчивы к помехам.

С другой стороны, неперекрывающиеся каналы подобны полосам, явно предназначенным для определенного типа движения, такого как железная дорога или полоса для общественного транспорта.

Wi-Fi потоки

Потоки Wi-Fi, часто называемые пространственными потоками или потоками данных, – это то, как распространяется сигнал Wi-Fi. Поток определяет базовую скорость полосы частот в стандарте Wi-Fi. Чем больше потоков может обрабатывать группа, тем выше её скорость.

Вы можете думать о потоках как о транспортном средстве, которое использует дорогу. В зависимости от размера грузового отсека (или количества прицепов, которые он может тянуть), транспортное средство может перевозить больше или меньше товаров за одну поездку.

В зависимости от характеристик оборудования соединение Wi-Fi использует один поток, два потока (2×2), три потока (3×3) или четыре потока (4×4). Прямо сейчас 4×4 является самым высоким, хотя в будущем их может стать ещё больше.

Обратите внимание, что здесь мы говорим о количестве потоков одного диапазона. Начиная с Wi-Fi 6 – подробнее ниже – многие поставщики оборудования объединяют потоки всех диапазонов в вещателе в большее число, например, 8 потоков или 12 потоков. Это совершенно неверно, так как соединение Wi-Fi происходит в одном диапазоне за раз, подобно тому, как транспортное средство может использовать только одну полосу дороги за раз.

Как видно из приведенной выше таблицы, каждый диапазон и стандарт Wi-Fi имеют разную базовую скорость одиночного потока. Но во всех случаях концепция множественных потоков остается неизменной.

Это похоже на то, что, хотя и автомобиль, и велосипед могут буксировать прицеп по своей дороге, размеры их прицепов различаются.

Важное примечание: в конкретном Wi-Fi-соединении количество используемых потоков меньшее из вовлеченных сторон. Например, если вы используете роутер 4×4 с клиентом 2×2, у вас будет соединение 2×2.

Группы против каналов против потоков

Полосы, каналы и потоки – это элементы, которые сбивают с толку пользователей Wi-Fi.

Итак, ещё раз, вот моя грубая аналогия:

Полоса Wi-Fi похожа на дорогу, где каналы – это полосы движения, а потоки – это транспортные средства. На одной дороге более широкие полосы предназначены для более крупных транспортных средств. Транспортные средства с большим грузовым пространством (2×2, 3×3 и т.д.) могут перевозить больше грузов (данных) за одну поездку (соединение).

Соединение Wi-Fi происходит на одном канале (полосе) одной полосы (дороги) за раз, но чем больше каналов и полос, тем больше вариантов и больше аппаратных устройств вы можете использовать одновременно для доставки с лучшей скоростью.

Фактическая передача данных всегда имеет наименьший знаменатель. Это похоже на то, как велосипед может перевозить только одного человека на относительно небольшой скорости, даже если вы едете на нём по левой полосы открытой автомагистрали.


Эволюция технологии Wi-Fi

Теперь, когда вы знаете, как работает Wi-Fi, давайте выясним, как он работает в разных стандартах. Помимо более высоких скоростей, каждая новая версия Wi-Fi получает больше функций и лучшую безопасность.

Опять же, поскольку ранние стандарты уже устарели, мы начнём с Wi-Fi 4.

Wi-Fi 4 (802.11n)

Wi-Fi 4, также известный как Wireless-N, использует ширину канала 20 МГц и 40 МГц и до трёх потоков (3×3). Один поток обеспечивает скорость 150 Мбит/с (40 МГц).

Wi-Fi 4 – это когда у нас также есть:

  • Два диапазона
  • Комбинированное обозначение скоростей
  • MIMO
  • Использование методов безопасности WPS и Wi-Fi Protected Access (WPA)

Двухдиапазонный

Это когда вещатель Wi-Fi работает на частотах 2,4 ГГц и/или 5 ГГц, одновременно.

Двухдиапазонный режим необходим для обеспечения совместимости. Некоторые устройства Wi-Fi используют только диапазон 2,4 ГГц, а другие – 5 ГГц. Таким образом, для взаимозаменяемости устройств, независимо от их стандарта, необходима двухдиапазонная поддержка.

Двухдиапазонный вещатель имеет две точки доступа, по одной на каждый диапазон. Аналогичным образом двухдиапазонный клиент имеет два беспроводных приёмника.

Имейте в виду, что «двойной» не означает, что вы увидите два аппаратных блока. Вместо этого одна физическая точка доступа (или роутер, или адаптер) имеет внутри два аппаратных компонента.

Двухдиапазонные вещатели (роутеры, точки доступа), как правило, являются параллельными (или настоящими) двухдиапазонными, что означает, что они могут работать в обоих диапазонах одновременно. Когда-то существовали выбираемые двухдиапазонные вещатели, поддерживающие устаревшие стандарты 802.11a и 802.11b/g, которые в моменте работали на одном диапазоне.

Все приёмники (адаптеры, клиенты) – двухдиапазонные или нет – могут подключаться к вещательной станции только с использованием одного диапазона за раз. Это похоже на то, что автомобиль может проезжать только по одной полосе дороги в определенный момент времени.

Комбинированное обозначение скорости

Для Wi-Fi 4 поставщики сетевых услуг используют обозначения N, где N – это сокращение от 802.11n.

Например, двухдиапазонный двухпоточный (2×2) роутер Wi-Fi 4 они назвали маршрутизатором N600. Число, следующее за N, представляет собой суммарную максимальную скорость обоих диапазонов (300 Мбит/с на 2,4 ГГц и 300 Мбит/с на 5 ГГц). Точно так же роутеры с тремя потоками (3×3) теперь классифицируются как N900.

Этот тип именования используется в более новых стандартах Wi-Fi.

MIMO

MIMO означает множественный вход и множественный выход. Это позволяет паре передатчика и приёмника одновременно обрабатывать несколько потоков данных. Чем больше потоков, тем быстрее соединение.

Опять же, MIMO началось с Wi-Fi 4 (802.11n) и работает в диапазонах частот 2,4 ГГц и 5 ГГц. Позже MIMO стали называть однопользовательским MIMO или SU-MIMO благодаря внедрению MU-MIMO или многопользовательского множественного ввода и множественного вывода в Wi-Fi 5.

Защищенная настройка Wi-Fi (WPS)

Впервые представленный на Cisco в 2006 году, WPS стал популярным с Wi-Fi 4. Это быстрый способ позволить клиенту подключиться к сети Wi-Fi, нажав кнопку на роутере, а затем на клиенте.

WPS избавляет вас от необходимости вручную вводить пароль Wi-Fi, но в некоторых случаях может представлять угрозу безопасности. Тем не менее, он сохраняется в более поздних стандартах.

Защищенный доступ Wi-Fi (WPA)

Wi-Fi 4 также стал периодом широкого распространения новой настройки Wi-Fi Protected Access (WPA).

Официально доступный с 2003 года, WPA заменил метод безопасности Wired Equivalent Privacy (WEP), перегруженный уязвимостями.

WPA использует общую конфигурацию, называемую WPA-PSK (Pre-Shared Key). Ключи безопасности, используемые в этом методе, имеют длину 256 бит, что намного лучше, чем 64-битные и 128-битные ключи WEP.

Первоначально для шифрования WPA использует протокол целостности временного ключа (TKIP), который использует динамическую систему ключей для каждого пакета, которая более безопасна, чем система фиксированных ключей WEP. Позже WPA получил ещё более совершенный стандарт шифрования под названием Advanced Encryption Standard (AES).

На протяжении всего своего существования WPA позволяет пользователям выбирать между TKIP и AES. Помимо WPA, оборудование Wi-Fi 4 также поддерживает WEP для обратной совместимости, поскольку некоторые устаревшие клиенты не поддерживают WPA.

Несмотря на безопасность, WPA уязвим для взлома, особенно с помощью упомянутого выше WPS.

Wi-Fi 5 (802.11ac)

Этот стандарт работает только в диапазоне 5 ГГц и имеет базовую скорость одного потока около 433 Мбит/с (80 МГц) и может доставлять до четырех потоков одновременно (4×4), следовательно, скорость составляет около 1733 Мбит/с (4 ×433 Мбит/с).

Некоторые вещатели Wi-Fi 5 поддерживают новую частоту 160 МГц, чтобы обеспечить ещё более высокую скорость. Однако очень немногие клиенты Wi-Fi 5 поддерживают такую ширину канала.

В диапазоне 5 ГГц стандарт обратно совместим с Wi-Fi 4. Кроме того, роутер / точка доступа Wi-Fi 5 всегда включает в себя точку доступа Wi-Fi 4 в диапазоне 2,4 ГГц. По этой причине любой вещатель Wi-Fi 5 будет поддерживать всех существующих клиентов Wi-Fi.

Wi-Fi 5 добавил:

  • Традиционный трёхдиапазонный подход
  • MU-MIMO
  • Формирование луча
  • Метод безопасности WPA2
  • Сетчатую систему Wi-Fi

Традиционный трёхдиапазонный

Традиционно это означает, что вещатель работает в трёх диапазонах – один 2,4 ГГц и два 5 ГГц, и все они работают одновременно. Трёхдиапазонный вещатель может одновременно обслуживать больше клиентов с частотой 5 ГГц, чем двухдиапазонный маршрутизатор, прежде чем замедлится.

С появлением Wi-Fi 6E появился новый тип трехдиапазонного подключения – подробнее ниже.

Комбинированное обозначение Wi-Fi 5

Подобно обозначению N выше, сетевые поставщики теперь объединяют скорости всех диапазонов в новые имена для роутеров Wi-Fi 5. Эти имена начинаются с AC, где AC является сокращением от 802.11ac.

В результате вы найдёте множество таких устройств, как AC3100 (например, Asus RT-AC88U), AC5400 (TP-Link C54X), AC2200 (Synology MR2200ac) и многие другие.

Разные поставщики могут использовать разные числа в зависимости от того, как они решили округлить общую пропускную способность в большую или меньшую сторону, в основном, в маркетинговых целях. Таким образом, они не последовательны во всей отрасли.

Имейте в виду, что числа, следующие за AC, представляют собой не максимальную скорость отдельного соединения, а общую пропускную способность всех диапазонов.

Это как сцепить два автомобиля – один с максимальной скоростью 100 км в час, а второй – 140 км в час – и ожидать, что такая сцепка поедет со скоростью 240 км в час.

Формирование луча

Формирование луча – это функция, при которой вещатель автоматически фокусирует свои сигналы в определенном направлении приёмника для повышения эффективности и, следовательно, скорости.

Формирование луча доступно только на стороне вещателя, и обычно трудно оценить его эффективность.

Защита WPA2

Ставший коммерчески доступным в 2006 году, WPA2 представляет собой улучшенную версию WPA. Самым большим изменением является обязательное использование метода шифрования AES и введение режима встречного шифрования с протоколом кода аутентификации сообщений с цепочкой блоков (CCMP) в качестве замены TKIP.

Аппаратное обеспечение Wi-Fi 5 по-прежнему поддерживает WPA для обратной совместимости. Поддержка WEP также была доступна изначально, но постепенно прекращалась в более новом оборудовании.

Хотя WPA2 гораздо более безопасен, чем WPA, он не на 100% защищен от взлома, а также подвержен взлому, опять же с использованием WPS. Однако, вероятность взлома WPA2 минимальна.

MU-MIMO

Эта функция является частью Wi-Fi 5 Wave 2 – расширенной версии 802.11ac. MU-MIMO позволяет нескольким устройствам одновременно получать различные потоки данных.

В частности, в сети MIMO вещатель одновременно обрабатывает только одного клиента Wi-Fi в порядке очереди. Поэтому, если у вас несколько клиентов, они должны оставаться в очереди и по очереди получать пакеты данных.

С другой стороны, в сети MU-MIMO вещатель может одновременно обслуживать до четырёх (возможно, больше в будущем) клиентов Wi-Fi.

Важно отметить, что даже в сети MIMO роутер может довольно быстро переключаться между клиентами, и в большинстве случаев вы вообще не будете испытывать никаких задержек или замедлений.

Следовательно, если у вас немного – до дюжины или около того – одновременно активных клиентов, вы не увидите преимуществ MU-MIMO. Кроме того, эта функция работает только на нисходящем канале и только в диапазоне 5 ГГц.

Большинство роутеров, если не все, и точки доступа поддерживают MU-MIMO.

Сетчатая система Wi-Fi

Сетчатые системы Wi-Fi используют несколько вещателей, чтобы сформировать бесшовную сеть для покрытия большого объекта. Этот тип решения Wi-Fi начинается с Wi-Fi 5, в частности, с eero, впервые представленного в 2016 году.

Сетчатые системы бывают разных видов, чтобы обеспечить разные скорости и степени покрытия для удовлетворения различных потребностей.

802.11ad

Впервые представленный в 2009 году как WiGig, этот стандарт изначально жил сам по себе и не хотел становится частью экосистемы Wi-Fi до 2013 года.

802.11ad работает на частоте 60 ГГц и обеспечивает сверхбыструю скорость беспроводной связи до 7 Гбит/с.

Тем не менее, дальность действия составляет менее 3 метров. Он не может проникать через стены или объекты, что делает его непрактичным в качестве стандарта беспроводной сети.

Стандарт 802.11ad некоторое время был доступен как док-станция для ноутбука – быстрый способ подключения устройств на близком расстоянии, в пределах прямой видимости. Из-за этого крайнего недостатка этот стандарт не получил широкого распространения.

Роутеры 802.11ad, такой как Netgear Nighthawk X10, всегда включает точки доступа 802.11ac и 802.11n для работы с существующими клиентами Wi-Fi. Но, вы можете пропустить этот стандарт.

Wi-Fi 6 (802.11ax)

802.11ax – это последнее поколение Wi-Fi, коммерческое использование которого началось в 2019 году.

Этот новый стандарт работает в диапазонах 5 ГГц и 2,4 ГГц. В первом случае он поддерживает канал 160 МГц и имеет базовую скорость одного потока 600 Мбит/с.

Пока что среди вещателей у нас есть роутеры 4×4, которые могут обеспечивать до 4800 Мбит/с в беспроводной полосе пропускания. Со стороны приёмников у нас есть только 2×2.

Скорости Wi-Fi 6 – дело сложное, и я написал на эту тему длинный пост. Помимо этого, в этом стандарте есть несколько новых заслуживающих внимания функций, в том числе:

  • OFDMA
  • Целевое время пробуждения
  • WPA3

OFDMA – больше эффективности

В Wi-Fi 6 используется новая технология, называемая множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) – громкое название для мультиплексирования с частотным разделением.

В частности, этот метод делит каждый канал на множество собственных подканалов с разными частотами. Эти «мини»-частоты накладываются друг на друга для повышения эффективности.

Вы можете рассматривать OFDMA как улучшенную версию MU-MIMO. Если MU-MIMO – это как наличие нескольких барменов за стойкой (а не только одного, как в MIMO), OFDMA значительно продвигается вперед, используя роботов-барменов: каждый может обслуживать множество клиентов одновременно.

Целевое время пробуждения – лучшее время автономной работы

Wi-Fi 6 ещё больше увеличивает срок службы батареи, чем Wi-Fi 5 (802.11ac), отчасти потому, что для передачи того же объема данных требуется меньше времени. Однако, наиболее важно то, что у него есть новая функция, называемая планированием времени пробуждения или целевым временем пробуждения (TWT).

TWT позволяет адаптеру Wi-Fi быстро переходить в спящий режим при простое (даже очень короткое время) и автоматически просыпаться при необходимости. Это похоже на автомобиль, который автоматически глушит двигатель на красный свет и автоматически заводится, когда вы нажимаете на газ.

WPA3

Это последний метод безопасности, который был представлен в 2018 году, чтобы «покончить с WPA2». Изначально не все устройства Wi-Fi 6 поддерживают WPA3, но все будут поддерживать после обновления прошивки.

Некоторое новейшее оборудование Wi-Fi 5 также поддерживает этот метод в качестве опции.

Wi-Fi 6Е

Wi-Fi 6E – это новейший стандарт Wi-Fi, ставший коммерчески доступным в 2021 году. На самом деле, это не стандарт сам по себе, а расширение Wi-Fi 6.

Wi-Fi 6E имеет все атрибуты Wi-Fi 6, но с одним исключением: он использует полностью новую полосу частот 6 ГГц. В результате он имеет большее пространство спектра и может передавать до семи каналов 160 МГц или четырнадцати каналов 80 МГц.

С точки зрения скорости Wi-Fi 6E имеет такую же максимальную скорость, как и Wi-Fi 6, но ему проще обеспечить эту скорость. В свою очередь, Wi-Fi 6E имеет меньший радиус действия, чем Wi-Fi 6.

Как и переход на диапазон 5 ГГц в Wi-Fi 4, Wi-Fi 6E требует нового оборудования. В результате у нас теперь есть новый тип трёхдиапазонной сети, где аппаратные устройства должны включать все три диапазона (2,4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц), чтобы они всегда могли работать друг с другом.

Обязательный протокол WPA3 и Enhance Open (OWE)

С точки зрения безопасности, WPA3 стал обязательным для Wi-Fi 6E. Все устройства с частотой 6 ГГц должны использовать его и больше не поддерживают WPA2 или какие-либо более ранние методы защиты.

Однако, для обратной совместимости вещатели Wi-Fi 6E по-прежнему поддерживают WPA2 и даже WPA для своих диапазонов 5 ГГц и 2,4 ГГц.

Кроме того, для тех, кто не хочет защищать свою сеть Wi-Fi паролем, Wi-Fi 6E теперь использует расширенный открытый протокол Wi-Fi Alliance Wi-Fi CERTIFIED, который: «Обеспечивает защиту в сценариях, когда аутентификация пользователя нежелательна или распространение учетных данных нецелесообразно». Примерами таких мест являются отели, кафе или аэропорты.

Идея Enhanced Open, которую некоторые поставщики также называют оппортунистическим беспроводным шифрованием (OWE), заключается в том, что каждое подключение к открытой сети Wi-Fi шифруется с помощью известного механизма шифрования.

В результате стороны, поддерживаемые OWE, получают защиту от взлома. Однако, когда клиент, не являющийся OWE, подключается к вещательному устройству OWE, он будет рассматривать его как обычную открытую сеть.

Планируется, что Wi-Fi 6E станет широко доступен с начала 2022 года.


5.0/1

Аватар Krokusha
2022-01-28 в 08:03
0
Если я использую беспроводной адаптер WiFi 6 с роутером WiFi 5, потеряю ли я скорость? По сравнению с использованием адаптера Wi-Fi 5. Адаптеры WiFi 6 и WiFi 5 сейчас находятся в одном ценовом диапазоне, поэтому покупка адаптера WiFi 6 должна быть более надёжной в будущем. Я не планирую обновлять свой роутер WiFi 5. Поэтому я хочу использовать адаптер Wi-Fi 6 на своём Wi-Fi 5.
Аватар GeekNavt
2022-01-28 в 08:03
0
Да, можно безопасно перейти на WiFi 6 на стороне клиента, не делая этого на стороне роутера. И наоборот.
Аватар Zvelh
2022-01-28 в 08:02
0
Почему двойной поток называется 2×2, трёхпоточный – 3×3 и четырёхпоточный – 4×4? Легко подумать, что это означает, что существует 4 потока, 9 потоков и 16 потоков, соответственно.

Почему не используют более простое обозначение – двухпоточный (2×1), трёхпоточный (3×1) и четырёхпоточный (4×1)?
Аватар GeekNavt
2022-01-28 в 08:02
0
Следуя вашей логике, можно было их обозначить как 2,3,4, так как x1 является избыточным. Но, чтобы ответить на ваш вопрос, потоки работают в обоих направлениях, отправляя и получая данные.