Opi erottamaan erilaiset WiFi-verkot ja niiden taajuudet

Wi-Fi-määritelmä

Se on joukko standardoituja langattomia viestintäprotokollia, joihin on totuttu käyttää Internetiä tai luoda paikallisia verkkoja ilman kaapeleita . Tiedot välitetään radioaaltojen avulla tietyillä taajuuksilla, jolloin fyysistä yhteyttä ei tarvita laitteiden välillä.

WiFi ei todellakaan ole tekniikan nimi (sen oikea nimi on IEEE 802.11), se on kauppanimi WiFi Alliancen perustama . Tämä on voittoa tavoittelematon organisaatio, joka vastaa tällaisen teknologian kehittämisestä. Tällä hetkellä tähän organisaatioon kuuluu yli 800 yritystä ympäri maailmaa.

Alkuperä ja erinomaiset virstanpylväät

Vaikka WiFi-tekniikka on moderni ratkaisu, sillä on mielenkiintoinen alkuperä. Tämän tekniikan alkuperä löytyy a ALOHA Systemsin luoma langaton verkkojärjestelmä että kytkeä Ishayoiden opettaman saarella Havaijilla vuonna 1971.

- Federal Communications Commission (FCC) Yhdysvalloista vuonna 1985 esitteli a verkko yleiseen käyttöön kaistanleveydillä 900 MHz, 2.4 GHz ja 5.8 GHz. Myöhemmin näitä taajuuskaistoja kutsuttiin ISM-kaistat . Se osuu yhteen kehityksen kanssa IBM:n Token Ring LAN verkkoon, joka mahdollistaa tietokoneiden yhdistämisen tiedonsiirtoa varten.

Vuonna 1988 kehitettiin ensimmäinen IBM-teknologiaan perustuva langaton ATM-järjestelmä, joka päätyi nimeksi waveLAN. Myöhemmin, vuonna 1989, siitä tuli IEEE 802.11 LAN/MAN -standardi.

Vic Hayes, niin sanottu "WiFi:n isä", loi ensimmäisen työryhmän IEEE 801.11 -standardi langattomille lähiverkoille. Myöhemmin tässä tekniikassa saavutettiin seuraavat edistysaskeleet:

• 1994: Tohtori Alex Hills esittelee langattomiin verkkoihin liittyvän projektin, jossa hän tarjoaa langattoman yhteyden yhteensä 7 rakennukseen
• 1996: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization otti käyttöön langattoman verkon, joka perustuu IEEE 802.11 -protokollaan
• 1997: Ensimmäinen virallinen ja kaupallinen versio WiFi-tekniikasta julkaistaan ​​maksiminopeudella 2 Mb/s
• 1999: Nopeus kasvaa 11 Mb/s:iin 2.4 GHz:n taajuudella (IEEE 802.11b). Kuukautta myöhemmin 54 GHz:n kaistalla saavutetaan 5 MB/s nopeus
• 2003: 108 Mb/s nopeus saavutetaan 2.4 GHz:n kaistalla (IEEE 802.11g)
• 2009: Ensimmäistä kertaa 2.4 GHz ja 5 GHz taajuudet yhdistettiin samanaikaisesti jopa 600 Mb/s nopeuksilla (IEEE 802.11n)
• 2014: 6933 5 MB/s nopeus saavutetaan 802.11 GHz:n kaistalla (IEEE XNUMXac)
• 2019: He onnistuvat nostamaan nopeuden 9608 Mb/s:iin (802.11ax). Huomaa, että tässä tapauksessa on kaksi kauppanimeä. WiFi 6 tukee vain 2.4 GHz ja 5 GHz taajuuksia ja WiFi 6E lisää 6 GHz taajuutta ensimmäistä kertaa
• 2022: Julkaisi WiFi 7 (802.11be) -standardin, joka nostaa nopeuden 46,120 2.4 Mb/s:iin ja yhdistää 5 GHz, 6 GHz ja XNUMX GHz kaistat ensimmäistä kertaa yhdeksi standardiksi.

IEEE 802.11 -standardi

Teknologian yhtenäistä käyttöä varten on normaalia luoda a sertifioitu ja säännelty standardi . Tämän ansiosta jokainen valmistaja voi kehittää ratkaisuja, jotka voivat toimia ilman ongelmia. Tämä on tärkeää ennen kaikkea viestintäverkoissa, koska muuten se voi olla kaaosta.

Kuka on vastuussa valvoa ja hallita nämä standardit vuonna Sähkö- ja elektroniikkainsinöörien instituutti (IEEE) Yhdysvaltojen.

Meillä on IEEE 802 -standardisarja, joka perustuu näihin kolmeen peruspilariin:

• Lähiverkon (LAN) tekninen Standardit
• Media Access Protocol Suite (MAC)
• Fyysinen kerros (PHY) toteuttaa langaton lähialue (WLAN) tietoliikenne

Koska WiFi-tekniikka perustuu tähän tekniikkaan, se on luokiteltu IEEE 802 -standardiin. Teknisellä tasolla sitä kutsutaan IEEE 802.11:ksi ja siihen on lisätty kirjaimia versioiden erottamiseksi.

Koska tätä nimeä on vaikea muistaa, WiFi Alliance alkoi vuonna 2008 perustaa kauppanimeä "WiFi 4" IEEE 802.11n -standardille. Vasta vuonna 2014, WiFi 5:llä, tämä nimitys alkoi yleistyä.

Mitkä ovat nykyiset WiFi-standardit

Tätä viestintäprotokollaa tukevien laitteiden määrä on kasvanut paljon. Esimerkiksi älypuhelimien tai tablettien saapuminen on aiheuttanut sen, että se on joutunut mukauttamaan tukemaan suurta määrää samanaikaisesti kytkettyjä laitteita. Pelaaminen on myös saanut standardia päivitettyä tarjoamaan käyttäjälle parhaan suorituskyvyn.

Näemme, mitä eroja näiden versioiden välillä on, kun ajatellaan WiFi Alliancen havaitsemia tarpeita.

Wi-Fi 7

Luonnos 802.11be-standardista, joka määrittää tämän tekniikan eri näkökohdat, esitetään maaliskuussa 2021 . Marras-joulukuussa 2022 esitellään ensimmäiset WiFi 7 -laitteet, joita aletaan markkinoida vuonna 2023. Vuoteen 2024 mennessä tämän uuden standardin on arvioitu olevan standardoitu.

Meidän on pidettävä mielessä, että tällä hetkellä (maaliskuu 2023) 802.11be-standardi ei ole lopullinen standardi, vaan se on luonnosvaiheessa. Tämä tarkoittaa, että on ehdokkaita teknologioita, jotka sisältyvät lopulliseen standardiin, ja muita ehdokkaita, joita voidaan lisätä tai ei.

Ehdokasominaisuudet

Nämä näkyvät projektin lupapyynnössä:

• 320 MHz: n kaistanleveys ja tehokkaampi ei-viereisen spektrin käyttö
• Yhdistäminen ja monikaistainen/monikanavainen toiminta
• 16 spatiaalista virtaa ja parannuksia Moninkertainen tulo Moninkertainen lähtö (MIMO) protokollat
• Useiden tukiasemien (AP) koordinointi
• Enhanced Link Adaption and Retransmission Protocol
• Tarvittaessa mukauttaminen 6 GHz:n taajuuden erityiset sääntelystandardit
• Integrointi Time Sensitive Networks (TSN) IEEE 802.1Q -laajennukset alhaisen latenssin reaaliaikaista liikennettä varten

Wi-Fi 6

- IEEE 802.11ax -standardi otetaan käyttöön vuonna 2019 , lisää tehokkuuteen keskittyviä ominaisuuksia. Se keskittyy suorituskyvyn optimointiin alueilla, joilla on paljon laitteita, kuten ostoskeskuksissa. Tämä on mahdollista spektrin parantamiseksi lisäämällä ortogonaalista taajuusjakoista monikäyttöä (OFDMA)

Tärkeimmät uudet ominaisuudet ovat:

• OFDMA: kuten sanoimme, se on ortogonaalisen taajuusjaon monikäyttö. Vaikka se on olemassa aiemmissa versioissa, ne sallivat jaettavat kanavat tarjota pääsy eri käyttäjille ja laitteille. Näin voit vähentää viivettä ja parantaa tehokkuutta, kun useita laitteita on yhdistetty. Mahdollistaa tehokkaamman tiedonsiirron, kun yhteys ei ole hyvä.
• MU-MIMO: mahdollistaa lähetyksen samanaikaiset tietovirrat useille laitteille , kun sitä ennen tehtiin yksitellen. Reititin voi nyt lähettää ja vastaanottaa tietoja useille laitteille kerralla nopeammin sen sijaan, että jonottaisi ja menisi yksitellen.
• BSS väritys: Tämä on erityinen uudelleenkäyttötekniikka käyttää merkintöjä tai "värejä" verkkojen tunnistamiseen. Sitä käytetään, jotta tukiasemat voivat tehdä päätöksiä siitä, sallitaanko langattoman median samanaikainen käyttö vai ei. Vähennä häiriöitä.
• Pienempi energiankulutus: sisältää Tavoiteajankohta (TWT) teknologiaa. Tähän asti laitteet ovat etsineet ajoittain uusia tiedonsiirtoja. Nyt reititin ja laite voivat neuvotella odotetuista käyttöajoista. Tämä mahdollistaa vähentää energiankulutusta.

WiFi 6E

Se on todella yksinkertainen "pieni" päivitys IEEE 802.11ax -standardi. Se erottuu lisäämällä kaupallista tukea 6 GHz taajuus, jota ei tuettu. Tämä toteutus paranee teoreettisesti huippunopeus jopa 30 %.

Wi-Fi 5

Uusi 802.11ac-standardi alkoi olla lähetetty vuonna 2014 ja erottuu natiivisti 5 GHz:n taajuuden lisäämisestä. Kaupallisesti sitä kutsutaan WiFi 5:ksi, mutta sillä ei ole mitään tekemistä uuden taajuuskaistan kanssa. Se erottuu parantamalla kaistanleveyttä, parantamalla erikoisvirtauksia ja modulaatiota.

Sen lisäämät tärkeimmät ominaisuudet ovat:

• Laajennettu kanavalinkki: lisää valinnainen 160 MHz kanavakaista ja pakollinen 80 MHz asemille
• MIME
  • Tuki jopa kahdeksalle erikoisstreamille
  • Downlink multiurio jopa neljälle kaistalle
  • Useita STA:ita, joissa jokaisessa on yksi tai useampi antenni, jotka lähettävät tai vastaanottavat itsenäisiä datavirtoja
  • Special Division Multiple Access (SDMA), joita ei ole taajuudella erotettu, mutta jotka on erityisesti erotettu analogisesti MIMO:n kanssa
  • MU-MIMO-downlink lisätty erikoistilaksi
• Modulaatio
  • 256-QAM lisätty erikoistilaksi
  • Epätyypillinen 1024-QAM-tila voidaan tarjota, mikä mahdollistaa 25 % suuremman tiedonsiirtonopeuden verrattuna 256-QAM:iin
• Muita ominaisuuksia
  • Säteenmuodostus standardoidulla äänellä ja palautteella valmistajien välisen yhteensopivuuden takaamiseksi
  • MAC-muutokset
  • 20, 40, 80 ja 160 MHz kanavien rinnakkaiselo
  • Neljä uutta PPDU-otsikkokenttää

Eri versioiden vertailu

Ero 2.4 GHz, 5 GHz ja 6 GHz taajuuksien välillä

Et ehkä tiedä sitä, mutta taajuus, johon olemme yhteydessä, on erittäin tärkeä. Toiminnassa ja suorituskyvyssä on merkittäviä eroja taajuuksien välillä. Teemme niistä yhteenvedon seuraavassa taulukossa melko yksinkertaisella tavalla.

2.4 GHz:n kaistaa pidetään parhaana yleiseen käyttöön, selaamiseen ja vastaaviin. 5 GHz ja 6 GHz kaistat ovat keskittyneet enemmän pelaamiseen ja suuriin tiedonsiirtoihin. Sinun on pidettävä mielessä, että peitto on aina parempi matalalla taajuudella kuin korkealla taajuudella. Jos aaltojen täytyy kulkea kahden seinän läpi, 2.4 GHz:n kaista tarjoaa paremman peiton ja suorituskyvyn kuin 5 GHz ja 6 GHz kaistat.