Интерфейс wifi что это

Как работает Wi-Fi: все про работу беспроводной сети от WiFiGid!

Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.

История

Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.

Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.

После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.

Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.

Про работу беспроводной технологии в формате видео:

Как работает?

Wi-Fi – это беспроводная технология передачи данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). В принцип работы Wi-Fi положена передача зашифрованных сигналов посредством СВЧ-волн (сверхвысокочастотные волны) на небольшие (десятки метров) расстояния. Схема сети состоит минимум из двух элементов: точка доступа и клиент.

Есть схемы клиент-клиент – без применения точек доступа.

Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически наименьшая пропускная способность беспроводного канала.

Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в зону действия и обнаружении сигнала устройство-клиент делает вывод о возможности подключения к ней (разность технологий может стать тому помехой). Передатчик может и не передавать свой идентификатор, тогда сеть будет невидимой для клиентов. Подключиться к ней можно только посредством ввода SSID и пароля, если она защищена.

При наличии в одной зоне 2-3 сетей с идентичными SSID, устройство-приёмник подключается к той, у которой лучше сигнал.

Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является преимущественно беспроводной маршрутизатор – роутер. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим на примере раздачи интернета в частном доме.

Роутер получает трафик через сетевой кабель, преобразовывает его в радиоволны и распространяет их «по воздуху» в виде радиосигналов сверхвысокой частоты с определёнными параметрами. Приёмник «ловит» эти волны и декодирует их (расшифровывает, извлекает из них информацию, которая кодируется несущей частотой).

Алгоритмы «упаковки» данных описаны в соответствующих стандартах и отличаются от версии к версии. Аналогичным образом осуществляется и передача цифровых данных. Принцип Wi-Fi технологии схож с работой мобильной связи, если не вдаваться в технические подробности.

Интересные факты про Wi-Fi, которые вы не знали:

Частотные диапазоны

Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:

Стандарты

В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных функций.

Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.

Разновидности точек доступа

Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:

Точки доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:

Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:

По способу защиты точки доступа группируются на:

На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.

Достоинства и недостатки

Положительные стороны технологии:

Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:

В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.

Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!

Источник

Все необходимое, чтобы построить сеть Wi-Fi

Содержание

Содержание

Для подключения мобильных гаджетов к сети Интернет понадобится организовать беспроводную сеть Wi-Fi. Скорость доступа и зона покрытия сигнала будут напрямую зависеть от выбранного оборудования.

Что нужно для домашней Wi-Fi-сети

Для квартиры или небольшого офиса с предполагаемым числом пользователей до 7 человек будет достаточно оборудования из нижнего или среднего ценового сегмента. Сердцем беспроводной сети является Wi-Fi-маршрутизатор (роутер). Он используется для создания внутренней локальной сети и предоставляет доступ в Интернет всем подключенным устройствам, в том числе «по воздуху».

В маршрутизаторе имеются два типа портов – WAN и LAN. Порт Wide Area N

etwork используется для подключения роутера к внешней сети (Интернет). Проще говоря, в WAN вставляется сетевой кабель от провайдера. LAN-порты используются для подключения проводным способом других устройств — персонального компьютера, ТВ-приставки, коммутаторов и так далее. Для соединения понадобится сетевой кабель с разъемами RJ-45. В большинстве маршрутизаторов начального класса имеются 1 WAN- и 4 LAN-порта. Этого достаточно для подключения напрямую четырех домашних устройств.

Организовать Wi-Fi-сеть можно даже без ПК, используя только роутер. Потребуется настроить сетевое оборудование для раздачи сигнала и подключить интернет-кабель в WAN-порт.

При покупке Wi-Fi-роутера обращайте внимание на поддерживаемые стандарты беспроводных сетей. Выделяют следующие виды стандарта IEEE 802:

На практике роутеры имеют смежную поддержку. Даже самые бюджетные модели работают с Wi-Fi 802.11 b/g/n. Топовые устройства поддерживают новейший стандарт 11ac. Он обладает теоретическим пределом скорости до 6,7 Гбит/с, но пока только на устройствах с 8 антеннами.

Учитывайте тарифный план провайдера. Если он предоставляет скорость в 100 Мбит/с, то нет смысла покупать дорогостоящие модели с IEEE 802.11ac, для этого вполне достаточно роутера с поддержкой 11n/g. Не забывайте, что из-за препятствий реальная скорость может составлять всего 40–60 Мбит/с при номинальной в 150 Мбит/с. Используя в сети компьютер, согласуйте максимальную скорость передачи данных (проводным способом) с аналогичным параметром сетевой карты.

Помимо стандарта и максимальной скорости передачи данных важную роль играет рабочая частота. Покупателям доступны два вида маршрутизаторов — 2,4 и 5 ГГц. Частоту в 2,4 ГГц поддерживает большее количество устройств, а также сигнал менее восприимчив к препятствиям. Недостатком является сильная загруженность, множество других Wi-Fi-роутеров создают помехи. Нередко сигнал в многоэтажках перебивают 5–10 других устройств, поэтому не помогает даже смена канала.

Частота 5 ГГц за счет меньшей распространенности имеет свободный радиоэфир. Главным недостатком является сильное уменьшение сигнала при прохождении через препятствия. Например, деревянная дверь снижает уровень сигнала 5 ГГц в 1,5–2 раза сильнее, чем аналогичный сигнал на частоте в 2,4 ГГц.

Для многокомнатных квартир и офисов с большим количеством мебели, металлическими или деревянными дверьми рекомендуется использовать роутеры на 2,4 ГГц. В актовых залах и офисах с openspace-пространством оптимальным решением станет модель на 5 ГГц, так как она обеспечивает максимальную скорость передачи и стабильность сигнала при прямой видимости. В квартирах можно попробовать поставить роутеры на 5 ГГц только при сильной загруженности частоты 2,4 ГГц, но будьте готовы, что при прохождении через две стены сигнал практически угаснет.

На качество и скорость передачи влияет количество антенн в роутере. Можно ориентироваться на следующие параметры:

К второстепенным характеристикам роутера относится наличие USB портов, функции безопасности (Firewall и тому подобное).

Продвинутая Wi-Fi-сеть

В крупных офисах и на предприятиях одного роутера бывает недостаточно для покрытия всей площади и обеспечения стабильного сигнала. Решить эту проблему можно несколькими способами при помощи дополнительного сетевого оборудования.

Витая пара имеет ограничение длины в 100 метров. При большем показателе сигнал начнет угасать, что выльется в потерю информации. При необходимости установить роутер дальше, чем на 100 метров от источника используйте усиливающее оборудование. В качестве усилителя подойдет обычный коммутатор (switch). Дополнительно устройство позволит подключать большее число компьютеров к локальной сети проводным путем.

Если требуется покрыть несколько отдельных зданий на расстоянии 300–500 метров сетью Wi-Fi, то пригодится оптоволокно с предельной длиной одного сегмента в 1,6 километра. Для преобразований оптического сигнала в электрический и обратно придется купить медиаконвертеры.

Способ надежный, но дорогостоящий и требует специфический знаний при монтажных работах.

К более доступным способам увеличения зоны покрытия Wi-Fi относится использование усилителей Интернет или беспроводного сигнала. Первые работают от 3G и 4G USB модемов, поэтому пригодятся только при использовании мобильного Интернета в качестве источника. Если сеть использует маршрутизатор и проводное подключение, то необходимы именно усилители беспроводного сигнала. Они работают по принципу ретранслятора — ловят Wi-Fi-сигнал и усиливают его, увеличивая общую зону покрытия.

Радиус и скорости передачи зависят от класса устройства. Компактные модели подключаются только к розетке и обеспечивают зону покрытия до 20 метров. Профессиональные и промышленные усилители имеют радиус до 50–100 метров. При покупке следует ориентироваться на параметры, аналогичные маршрутизатору — скорость передачи информации, рабочая частота, поддерживаемые стандарты, число антенн. Сложность настройки низкая — посредством веб-интерфейса или технологии WPS (одновременным нажатием на роутере и усилителе соответствующей кнопки).

Для создания зоны покрытия на открытых пространствах не обойтись без усиливающих антенн. К главным характеристикам товаров этой категории относятся:

Антенна способна предоставить зону покрытия на открытых площадях радиусом до 300 метров. В зависимости от удаленности антенны от источника выбирайте антенные Wi-Fi-кабели нужной длины с учетом разъемов.

Для организации доступа

В больших офисах пригодятся точки доступа Wi-Fi. Не стоит путать их с маршрутизаторами. Точки доступа не предназначены для полноценной настройки сети. Они, как правило, имеют 1–2 порта для входящего трафика и играют роль обычного «беспроводного удлинителя», расширяя уже существующую сеть.

Обратите внимание, что во многих моделях применяется технология PoE (Power over Ethernet), которая позволяет передавать электрическую энергию для питания посредством витой пары. Это позволяет не привязываться к расположению розеток в офисе. Точки доступа актуальны в помещениях с числом пользователей в несколько десятков или даже сотен.

Для подключения к беспроводной сети может понадобиться Wi-Fi-адаптер. Он играет роль антенны и подключается к ПК, ноутбуку или другому устройству через интерфейс USB.

Обращайте внимание на поддерживаемые стандарты, рабочую частоту (2,4 или 5 Ггц) и мощность антенны. Для работы часто требуется установка дополнительного программного обеспечения, поэтому обязательно проверьте список поддерживаемых ОС (OS X, Linux, разные системы Microsoft).

Источник

Кое-что о Wi-Fi

Недавно побывал на конференции на тему “Построение беспроводных сетей”. Не смотря на то, что довольно длительный период работаю администратором, мне не каждый день приходится разворачивать беспроводные сети. Спешу с вами поделиться некоторыми нюансами. Всех заинтересованных приглашаю под кат.

Wi-Fi не имеет четкой границы распространения

Это значит что никто не проведя необходимой оценки не сможет дать вам гарантии что связь будет работать даже в пределах одного кабинета или комнаты.
Бывали случаи что в офисе раз в сутки пропадала связь где-то на пол часа. Сотрудник тех-поддержки производителя точки доступа попался опытный, по этому узнав время когда чаще всего ложилась связь (а чаще всего это случалось с 12-00 и до 14-00), предположил что виною всему является микроволновка. В данном офисе микроволновки в помине не было, но она была в соседнем, как раз за стеной к которой была привинчена точка доступа.
Здесь так же следует вспомнить всевозможные Wi-Fi-джаммеры, которыми могут воспользоваться ваши конкуренты, заплатив соседям за то, чтоб они включали её время от времени.

Ввиду этого не рекомендуется использовать беспроводные сети как замену корпоративной ЛВС на витой паре или оптике. Либо делать это в крайнем случае, если проложить кабель не представляется возможным. Например если необходимо связать два недалеко расположенных офиса за городом.
Беспроводную сеть лучше всего рассматривать как замечательное дополнение к “традиционным” сетям. Например для организации гостевого доступа для своих клиентов.

Необходимо так же учесть, что сети Wi-Fi могут не одинаково хорошо работать с разными протоколами транспортного уровня. Так, например, протоколы TCP и UDP могут работать замечательно, а вот IPX из рук вон плохо.

Для того, чтобы понять как именно следует строить сеть, а так же попытаться определить возможную причину неисправности нужно слегка разобраться в существующих стандартах и их уязвимых местах.
На данный момент думаю, есть смысл рассматривать стандарты 802.11g и 802.11n.

802.11g

Стандарт работает на частотах 2,4-2,4835 ГГц и позволяет передавать данные с канальной скоростью 54-1 Мбит/сек, совместим со стандартом 802.11b. Для удобства передачи данных частота поделена на так называемые каналы.

Из изображения понятно что каналов всего 14, но в зависимости от страны, в которой мы находимся, разрешенными для использования могут быть только некоторые из них. Так например в Украине и России разрешено использовать с 1 по 13 канал, в Японии все 14. Но меньше всего повезло Франции и Испании, им разрешено использовать только 4 канала (2.457 — 2.472 ГГц). Так что если ваша точка доступа имеет каналов меньше 13, то возможно что она была ввезена серым путем, или на нее была залита прошивка не для вашего региона.

Еще одним подводным камнем при настройке беспроводной сети является перекрытие смежных каналов друг другом, что так же видно из рисунка, приведенного выше.
Ведь логично предположить что при настройке двух смежных точек доступа, достаточно просто их настроить на разные каналы. Например 1 и 2, или 1 и 3. Ан нет, так как эти каналы пересекаются друг с другом, то наши точки доступа, настроенные таким образом, будут создавать помехи друг для друга. То есть если нам доступно 13 каналов, то максимум рядом мы можем настроить 3 точки доступа стандарта b и g, которые будут нормально сосуществовать, например на 1, 6 и 11 канал. К сожалению в больших бизнес-центрах, где находятся десятки разных фирм и десятки точек доступа, и настроить идеально связь будет тяжело. Если же все точки доступа находящиеся в здании под вашим контролем и необходимо как-то сделать так чтобы они ужились все вместе, можно попробовать сбавить немного мощность вещания смежных точек.

Просмотреть ситуацию в эфире можно с помощью opensource-программы inSSIDer и ей подобных (NetStumbler, WiFi Hopper итп)

Это скриншот, полученный мной из inSSIDer, в Ubuntu 10.10. Вы видите что программа отображает найденные сети, каналы, на которых они вещают, их MAC-адреса, уровень сигнала каждой, производителя и метод шифрования, используемый AP. Так же программа чертит очень наглядные графики, по которым легко определить какие именно точки доступа мешают друг другу.

Теперь давайте взглянем на стандарт 802.11n. Устройства 802.11n могут работать в двух диапазонах, 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц. Стандарт обратносовместим со стандартами 802.11g (а соответственно и 802.11b) и 802.11a (на частоте 5,0 ГГц). На частотах в 5,0 ГГц доступно 24 непересекающихся каналов. Теоретически канальная скорость передачи данных при использовании 802.11n может достигать 300 Мбит/сек (600 Мбит/сек при использовании 4-х антенн, но необходимо понимать за счет чего получилось увеличить скорость до таких показаний.

Объединение каналов (20/40 Coexistence Mechanism)

Стандарт 802.11n позволяет объединять смежные каналы для увеличения скорости передачи данных за момент времени.

Объединение каналов возможно использовать в обоих диапазонах, но так как в диапазоне 2,4 ГГц доступно только 3 непересекающихся канала, использовать данную возможность в этом диапазоне крайне не рекомендуется. Так же нужно отметить что согласно стандарта, если в диапазоне 2,4 ГГц на котором используется канал удвоенной ширины появляется устройство, работающее на канале стандартной ширины, то устройство 802.11n обязано перейти на работу с каналом стандартной ширины.

Позволяет передавать и принимать данные с использованием нескольких антенн одновременно. При использовании 4-х антенн теоретически возможно достигнуть канальной скорости в 600 Мбит/сек.

Short Guard Interval

Для разделения передаваемых сигналов используется небольшой интервал между передаваемыми данными. Чтобы уменьшить время приходящееся на служебную информацию было принято решение использовать укороченный GI. При зашумленности канала или слабом сигнале это так же является узким местом. Так как пакет приходит поврежденным и его приходится дублировать, возможно так же не увеличение скорости, а совершенно наоборот.
Стандартная ширина интервала:

Использование SGI:

Получается что для того, чтобы достигнуть канальной скорости в 300 Мбит/сек при двух антеннах, или 600 Мбит/сек при четырех, нужно обеспечить минимальную зашумленность канала при максимальном уровне сигнала, и только при использовании всех трех вышеизложенных технологий (объединение каналов, укороченный GI и MIMO). Короче говоря 300 и 600 Мбит/сек — это сферический конь в вакууме. Для наглядности приведу таблицу взятую из Википедии:

Если предположить что нам таки удалось раскачать нашу сетку до 300 Мбит/сек, то эффективная скорость передачи данных все равно будет около 100 Мбит/сек, ведь как мы помним Wi-Fi обладает большой избыточностью. Если добавить сюда шифрование, то скорость может упасть еще процентов на 7. И весь этот канал так же делится между всеми клиентами AP. Поэтому количество подключенных узлов и характер передаваемых данных имеет очень большое значение. Так, например 8-10 человек — любителей веб-сёрфинга вполне мирно могут сосуществовать на одной точке доступа. Но если среди них найдется парочка торрентистов, то они могут очень испортить всем остальным удовольствие. Если же в качестве клиентов у вас выступают какие-то специфичные контроллеры, которые раз в час/сутки передают небольшой объем информации, то уместить таких узлов на одной точке можно гораздо больше.

Большинство современных точек доступа, роутеров и других устройств помимо основного режима — точки доступа, могут выступать так же в роли моста, репитера, итп. Так вот, стандартом поддерживается только основной режим — режим точки доступа, по этому если вы планируете использовать свои устройства в других режимах, то крайне желательно подбирать сопряженные устройства одного производителя и одной модели. То же касается и фирменных технологий типа Super G итп.

Преграды

Предположим у нас есть точка доступа прикрученная к стене, а с другой стороны стены, на расстоянии метров пяти находится клиент с ноутбуком.

Преграда в виде стены толщиной в каких-то 10-20 сантиметров благодаря такому острому углу может вылиться в непроницаемые несколько метров железобетона. Сильно ухудшать сигнал могут так же зеркала из-за своего металлизированного покрытия. Массивные сейфы, расположенные между точкой и клиентом, так же могут свести на нет сигнал даже на небольшом расстоянии.

Это то, что касается сетей внутри помещения. Если же мы пытаемся прокинуть сигнал снаружи, здесь так же необходимо учитывать множество факторов: препятствия ну пути прохождения сигнала, погодные условия и даже время года. Например если сеть разворачивали зимой, а в конце весны деревья покрылись листвой, и слабый, но более-менее приемлемый сигнал совсем сошел на нет.

Антенны

Прежде всего, антенна — пассивный усилитель. Это значит, что она может расширять зону вещания одного направления только за счет другого. Каждая антенна имеет одну важную характеристику — диаграмму направленности.
Допустим вы развернули в своем офисе беспроводную сеть. Сигнал, на этаже, на котором установлена точка доступа, приемлемый. Но вот этажом выше, прямо над AP находится еще один клиент, у которого прием очень слабый. Вы решаете поставить более мощную антенну, на первом этаже сигнал становится вообще замечательным, а вот на втором этаже ситуация еще ухудшилась. Все потому, что мы не учли диаграмму направленности. У стандартной всенаправленной антенны, которыми обычно комплектуются беспроводные устройства диаграмма направленности может выглядеть примерно так:

У направленной антенны по-другому:

Многие точки доступа помимо внешней антенны, имеют еще внутреннюю. При этом по-дефолту в качестве источника, используется та, с которой в данный момент идет более уверенный сигнал. По этому если вдруг вы решите заменить стандартную антенну, направленной внешней, необходимо так же указать в настройках точки доступа, какую именно антенну необходимо использовать. Если этого не сделать, то мы рискуем ловить более мощный, но не интересующий нас сигнал на внутреннюю антенну. На SOHO-точках данная опция может быть не реализована в веб-интерфейсе, но не стоит отчаиваться, очень часто возможно переключиться на нужную антенну через ssh или telnet. В любом случае стоит выкачать User Manual и изучить.

Зона Френеля

Так же стоит упомянуть о зоне Френеля. Не особо вдаваясь в технические подробности, можно сказать что это особая зона, в виде вытянутого за концы овала между нашими устройствами, в которую ничего не должно попадать.

В данной статье я постарался раскрыть общие проблемы, не зависящие от производителя оборудования. Надеюсь по прочтению вы узнали для себя что-то новое. Если есть какие-то ошибки или неточности — пишите.

Источник