Съдържание
Широчината на честотната лента на Wi-Fi мрежите непрекъснато се увеличава през целия период на съществуване на стандарта. В продължение на повече от две десетилетия безжичните мрежи отбелязват драстично увеличение на скоростта на мрежата.
В тази статия ще разгледаме историята и еволюцията на Wi-Fi и ще анализираме как и защо максималната скорост на технологията се е увеличила... и продължава да се увеличава!
Еволюция на безжичните мрежи
Wi-Fi се определя от стандарта IEEE 802.11. Оригиналният стандарт, публикуван през 1997 г., осигурява максимална пропускателна способност на мрежата от 2 Mbps. Най-новата, все още непубликувана версия на технологията, определена от IEEE 802.11be, която се очаква да бъде официално публикувана в началото на 2024 г., се очаква да осигури пропускателна способност от 40 Gbps.
Това е феноменално 20 000-кратно увеличение на скоростта на лентата!!
Историческа прогресия на честотната лента на безжичните мрежи
По-долу са показани основните етапи от развитието на Wi-Fi и са включени датите, максималната скорост и честотите, използвани от всеки стандарт. Включено е и официалното име на стандарта Wi-Fi, което се използва за най-новите итерации на стандарта:
- 1997
- 1999
- 1999
- 2003
- 2008
- 2014
- 2019
- 2020
- 2024*
\* Оценка
Какво влияе на скоростта на Wi-Fi мрежата?
Много фактори на една Wi-Fi мрежа влияят върху постижимата честотна лента на мрежата. Тези, които влияят най-много върху честотната лента, включват:
Вижте също: Настройка на безжичната ограда Petsafe - окончателно ръководство- Използвани честотни ленти
- Ширина на канала
- Методи за модулация
- Разположение на антените
- Мощност на процесора
Честотни ленти
Честотата на безжичния сигнал, използван за предаване на данни, оказва влияние върху максималния капацитет на безжичната връзка. Обикновено колкото по-висока е честотата, толкова по-високи скорости могат да бъдат постигнати. Това е така, защото по-високите честоти имат по-голям капацитет за предаване на данни и възможност за плътност.
Нелицензирани честотни ленти
Wi-Fi използва нелицензирани честотни ленти, които са налични в повечето страни по света. Нелицензираните просто означават, че те могат да се използват свободно, без да се получава предварително разрешение за използването им, стига силата на сигнала да е в рамките на законовите ограничения. Тези честотни ленти се намират в диапазоните 2,4 GHz, 5 GHz и 6 GHz. Конкретните диапазони са следните:
- 2,4 GHz: 2,401 - 2,495 GHz с 11 до 14 припокриващи се канала
- 5 GHz: 5.030 - 5.990 GHz с над 25 непокриващи се канала
- 6 GHz: 5,945 - 7,125 GHz с над 50 непокриващи се канала
Броят на наличните Wi-Fi канали за всеки обхват зависи от съответната държава или регион на света. Широчината на канала и за трите обхвата е 20 MHz.
На следващото изображение са показани честотният обхват и каналите, които са достъпни в честотната лента 2,4 GHz.
Обърнете внимание, че има само три непокриващи се канала - тези, отбелязани в червено. Останалите се припокриват. Това показва колко малка и негъвкава е тази конкретна Wi-Fi лента.
Интерференция
В допълнение, каква широчина на честотната лента можете да постигнете, зависи и от потенциалните смущения, които безжичното мрежово устройство ще изпитва от близките източници на същите честоти.
Доставчиците на интернет услуги често предоставят интернет връзката си с безжични маршрутизатори, които работят на същите честоти като други безжични устройства, така че потенциалът за смущения е голям. 2,4-гигахерцовият обхват е много пренаселен, докато 5- и 6-гигахерцовите обхвати са много по-просторни, с по-малък потенциал за смущения и следователно с по-висока средна честотна лента.
Ширина на канала
Всеки честотен диапазон в наличния спектър предоставя канали със стандартна ширина от 20 MHz. Различните стандарти за Wi-Fi обаче предоставят възможност за свързване на каналите, за да се формират по-широки безжични канали с цел увеличаване на честотната лента.
Стандарти, използващи свързване на канали
Например стандартът 802.11n, работещ в честотната лента 2,4 GHz, може да свърже два канала с честота 20 MHz в един канал с честота 40 MHz, което осигурява по-голяма честотна лента на клиента. По същия начин 802.11ax, известен също като Wi-Fi 6, може да свърже няколко канала в канал с широчина 40, 80 или дори 160 MHz.
Плюсове и минуси на свързването на канали
Свързването на каналите е значителен напредък, който спомогна за постигането на по-голяма широчина на честотната лента за безжичните мрежи. Свързването на каналите обаче заема по-голяма част от наличния спектър, като по този начин увеличава възможността за смущения с други устройства.
Техники за модулация
Модулацията е методът, чрез който информацията се кодира в безжичния сигнал. Колкото по-ефективен е методът на модулация, толкова по-голяма е плътността на данните в сигнала; по този начин се постигат по-високи скорости.
В оригиналния стандарт 802.11 като схема за модулация се използва разпръснат спектър с директна последователност (DSSS) и разпръснат спектър с прескачане на честотата (FHSS). В по-късните итерации на стандарта те отстъпват място на ортогонално мултиплексиране с честотно разделяне (OFDM) и OFDM с множество входове и изходи (MIMO-OFDM).
Вижте също: Как да поправя: Безжичното зарядно устройство на Samsung не работи?Видове модулация
Скоро ще говорим малко повече за MIMO. Що се отнася до OFDM, той непрекъснато се усъвършенства чрез използването на все по-плътни видове модулация, което води до събиране на повече данни в един и същ сигнал. Тези видове модулация се наричат квадратурна амплитудна модулация (QAM).
Най-новият Wi-Fi стандарт, дефиниран от 802.11be, предвижда да използва 4096-QAM или 4K-QAM, което по същество осигурява 12 бита данни на импулс на безжичен сигнал, като 12 бита данни могат да осигурят до 4096 различни стойности. Сравнете това с един, два или три бита данни на импулс на безжичен сигнал, осигурени в ранните WI-Fi стандарти.
Разположение на антените
Антените играят основна роля за осигуряване на по-голям капацитет за изтегляне и качване на данни при скоростта на връзката с безжична мрежа. За увеличаване на скоростта на безжичната LAN мрежа се използва техника, наречена multiple-in, multiple-out или MIMO, като се използва предимството на така нареченото многопътно разпространение. Това е явление, което се проявява при безжичните сигнали в резултат на отразяването им от различни твърди обекти.
Какво прави MIMO?
MIMO използва множество антени за получаване на множество отразени сигнали, което позволява изпращането и получаването на множество сигнали за данни едновременно по един и същ радиоканал. 802.11n, първият, който използва MIMO, позволява до четири едновременни потока данни. Очаква се стандартът 802.11be да осигури до 16 едновременни потока данни. Излишно е да казваме, че това води до по-голям капацитет и по-високи скорости,и допълнителна честотна лента.
MIMO може да се използва заедно с техниката за модулация, за да се достигне скоростта на качване и капацитетът на изтегляне, определени от безжичните стандарти.
Мощност на процесора
Модулацията, MIMO, управлението на каналите и плътността на данните изискват изчислителна мощ. Точките за достъп, маршрутизаторите и клиентите трябва да разполагат с процесорни възможности за обработка на сигналите с по-висока скорост, за да постигнат тези подобрени безжични връзки, обещани от стандартите, които ги описват.
За щастие все по-голяма процесорна мощ се вгражда във все по-малки устройства, които осигуряват по-голяма широчина на честотната лента за множество устройства в безжична мрежа.
Практически ползи от увеличената честотна лента на WiFi
Нека не се заблуждаваме. По-голямата широчина на честотната лента винаги е по-добра при всякакви обстоятелства. Но кои предимства са от особена важност за безжичните мрежи? Ето няколко от факторите, които стимулират по-голямата широчина на честотната лента.
Скорост на интернет, предоставяна от доставчиците на интернет услуги
Скоростта на интернет се увеличава още от появата на първите модеми за комутируем достъп. Днес в много части на света местният доставчик на интернет може да осигури кабелна връзка със скорост, надвишаваща 1 Gbps. За да се възползвате от тези скорости, изискванията за безжична честотна лента трябва да достигнат поне наличната скорост на интернет връзката.
Взискателни мрежови приложения
Много от съвременните мрежови приложения и услуги изискват огромна пропускателна способност. Поточното предаване на видео, стриймингът на музика, споделянето на големи файлове, виртуалната и разширената реалност и модерните игри често изискват огромни интернет ресурси.
Постоянно нарастващата цифрова активност на устройствата, използващи безжични технологии, както и фактът, че повече устройства изискват повече данни, увеличават търсенето на безжични скорости.
Какво е бъдещето на безжичните скорости?
Изглежда, че няма индикации за някакъв естествен лимит на увеличаването на скоростта на безжичната комуникация. За това непрекъснато увеличаване допринасят различни фактори, които включват:
Разширяване на нелицензирания спектър
Правителствата непрекъснато освобождават все повече честотни спектри за използване на Wi-Fi. Това включва честоти в диапазоните 900 MHz, 3,65 GHz и 60 GHz. Въпреки че понастоящем те не са нелицензирани, Федералната комисия по комуникациите (FCC) и други регулаторни органи по света планират да отворят нови диапазони, тъй като търсенето се увеличава.
Усъвършенстване на технологиите за устройства
Двулентовият Wi-Fi и двулентовият маршрутизатор са само два примера за технологии и устройства, считани за иновации само преди няколко години. Днешните безжични устройства са много по-усъвършенствани, с огромни изчислителни мощности и разположение на антените. Очаква се тези иновации да се увеличат, осигурявайки по-голяма скорост и широчина на честотната лента през следващите години.
Увеличаване на търсенето
Скоростта на интернет и по-взискателните приложения ще продължат да изискват по-голяма широчина на честотната лента. Това само ще увеличи изискванията за широчина на честотната лента на безжичните мрежи в бъдеще.
Заключение
Скоростта се отнася за много неща, когато говорим за честотната лента на Wi-Fi. Най-важни обаче са капацитетът за качване и скоростта на изтегляне на свързаното устройство. Това е най-важният показател, по който потребителите оценяват качеството на безжичната връзка. С напредването на технологиите ще виждаме все по-големи скорости, за които можехме само да мечтаем дори преди десетилетие.
