Ce este lățimea de bandă Wi-Fi? Totul despre viteza rețelei

Lățimea de bandă a rețelelor Wi-Fi a crescut constant de-a lungul duratei de viață a standardului. De peste două decenii, rețelele fără fir au cunoscut o creștere drastică a vitezei de rețea.

În acest articol, vom explora istoria și evoluția Wi-Fi și vom analiza cum și de ce viteza maximă a tehnologiei a crescut... și continuă să o facă!

Evoluția rețelelor fără fir

Wi-Fi este definit de standardul IEEE 802.11. Standardul original, lansat în 1997, oferea o lățime de bandă de rețea de maximum 2 Mbps. Cea mai recentă versiune, încă nepublicată, a tehnologiei, definită de IEEE 802.11be, care se așteaptă să fie publicată oficial la începutul anului 2024, ar trebui să ofere o capacitate de lățime de bandă de 40 Gbps.

Aceasta este o creștere fenomenală de 20.000 de ori a vitezei lățimii de bandă!!!

Evoluția istorică a lățimii de bandă a rețelelor fără fir

În cele ce urmează sunt ilustrate principalele etape importante ale dezvoltării Wi-Fi și sunt incluse datele, viteza maximă și frecvențele utilizate de fiecare standard. De asemenea, este inclusă denumirea oficială a standardului Wi-Fi care a fost utilizată pentru cele mai recente iterații ale standardului:

• 1997
• 1999
• 1999
• 2003
• 2008
• 2014
• 2019
• 2020
• 2024*

\* Estimat

Ce afectează viteza rețelei Wi-Fi?

Mulți factori ai unei rețele Wi-Fi afectează lățimea de bandă realizabilă a rețelei. Printre cei care afectează cel mai mult lățimea de bandă se numără:

• Benzile de frecvență utilizate
• Lățimea canalului
• Metode de modulare
• Aranjamente de antene
• Puterea procesorului

Benzile de frecvență

Frecvența semnalului fără fir utilizat pentru transmiterea datelor afectează capacitatea maximă a legăturii fără fir. În mod obișnuit, cu cât frecvența este mai mare, cu atât se pot atinge viteze mai mari. Acest lucru se datorează faptului că frecvențele mai mari au o capacitate de date și o capacitate de densitate mai mari.

Benzile de frecvență fără licență

Wi-Fi utilizează benzi de frecvență fără licență, disponibile în majoritatea țărilor din întreaga lume. Fără licență înseamnă pur și simplu că pot fi utilizate liber, fără a obține permisiunea prealabilă de a le folosi, atâta timp cât puterea semnalului rămâne în limitele legale. Aceste benzi de frecvență se găsesc în gamele de 2,4 GHz, 5 GHz și 6 GHz. Gamele specifice sunt:

• 2,4 GHz: 2,401 - 2,495 GHz cu 11 până la 14 canale suprapuse
• 5 GHz: 5.030 - 5.990 GHz cu peste 25 de canale care nu se suprapun
• 6 GHz: 5,945 - 7,125 GHz cu peste 50 de canale care nu se suprapun

Numărul de canale Wi-Fi disponibile pentru fiecare gamă depinde de țara sau regiunea lumii în cauză. Lățimea canalelor pentru toate cele trei game este de 20 MHz.

Următoarea imagine prezintă gama de frecvențe și canalele disponibile în banda de 2,4 GHz.

Observați că există doar trei canale care nu se suprapun, cele marcate cu roșu. Restul sunt suprapuse. Acest lucru ilustrează cât de mică și de inflexibilă este această bandă Wi-Fi specială.

Interferențe

În plus, lățimea de bandă pe care o puteți obține va depinde și de interferențele potențiale pe care un dispozitiv de rețea fără fir le va resimți de la sursele din apropiere pe aceleași frecvențe.

Furnizorii de servicii de internet furnizează adesea conexiunea la internet cu routere wireless care funcționează pe aceleași frecvențe ca și alte dispozitive wireless, astfel încât potențialul de interferență este mare. Banda de 2,4 GHz este foarte aglomerată, în timp ce benzile de 5 și 6 GHz sunt mult mai spațioase, cu un potențial mai mic de interferență și, prin urmare, o lățime de bandă medie mai mare.

Lățimea canalului

Fiecare gamă de frecvențe din spectrul disponibil oferă canale cu o lățime standard de 20 MHz. Cu toate acestea, diverse standarde Wi-Fi oferă posibilitatea de a uni canalele pentru a forma canale wireless mai largi și a mări lățimea de bandă.

Standardele care utilizează legătura de canal

De exemplu, standardul 802.11n, care funcționează în banda de 2,4 GHz, poate uni două canale de 20 MHz într-un canal de 40 MHz, oferind mai multă lățime de bandă clientului. În mod similar, 802.11ax, cunoscut și sub numele de Wi-Fi 6, poate uni mai multe canale într-un canal de 40, 80 sau chiar 160 MHz.

Avantajele și dezavantajele lipirii canalelor

Unirea canalelor este un progres major care a contribuit la obținerea unei lățimi de bandă mai mari pentru rețelele fără fir. Cu toate acestea, unirea canalelor ocupă o mai mare parte din spectrul disponibil, crescând astfel potențialul de interferență cu alte dispozitive.

Tehnici de modulare

Cu cât metoda de modulare este mai eficientă, cu atât mai mare este densitatea de date în cadrul semnalului; astfel, se pot obține viteze mai mari.

Standardul original 802.11 utilizează ca schemă de modulație spectrul de împrăștiere în secvență directă (DSSS) și spectrul de împrăștiere cu salt de frecvență (FHSS), care au fost înlocuite de multiplexarea prin diviziune ortogonală a frecvențelor (OFDM) și de OFDM cu intrări multiple și ieșiri multiple (MIMO-OFDM) în iterațiile ulterioare ale standardului.

Tipuri de modulație

Vom vorbi puțin mai mult despre MIMO în scurt timp. În ceea ce privește OFDM, acesta s-a îmbunătățit continuu prin utilizarea unor tipuri de modulație din ce în ce mai dense, ceea ce are ca rezultat împachetarea unui număr mai mare de date în același semnal. Aceste tipuri de modulație se numesc modulație de amplitudine în cuadratură (QAM).

Cel mai recent standard Wi-Fi definit de 802.11be este prevăzut să utilizeze 4096-QAM sau 4K-QAM, care, în esență, furnizează 12 biți de date pe impuls de semnal wireless, unde 12 biți de date pot furniza până la 4096 de valori diferite. Comparați acest lucru cu unul, doi sau trei biți de date pe impuls de semnal wireless furnizate în primele standarde WI-Fi.

Aranjamente de antene

Antenele joacă un rol major în furnizarea unei capacități mai mari de descărcare și încărcare pentru vitezele de conectare la rețelele wireless. O tehnică numită multiple-in, multiple-out sau MIMO este utilizată pentru a crește viteza unei rețele LAN wireless, profitând de ceea ce se numește propagare prin mai multe căi. Acesta este un fenomen care apare cu semnalele wireless, care rezultă din reflectarea lor pe diverse obiecte solide.

Ce face MIMO?

MIMO utilizează mai multe antene pentru a recepționa mai multe semnale reflectate, permițând trimiterea și recepționarea simultană a mai multor semnale de date pe același canal radio. 802.11n, primul care a utilizat MIMO, permite până la patru fluxuri de date simultane. Se așteaptă ca standardul 802.11be să ofere până la 16 fluxuri de date simultane. Inutil să mai spunem că acest lucru are ca rezultat o capacitate mai mare și viteze mai rapide,și o lățime de bandă suplimentară.

MIMO poate fi utilizat împreună cu tehnica de modulație pentru a atinge vitezele de încărcare și capacitatea de descărcare definite de standardele wireless.

Puterea procesorului

Punctele de acces, routerele și clienții trebuie să dispună de capacități CPU care să proceseze semnalele la viteze mai mari pentru a realiza aceste conexiuni îmbunătățite de lățime de bandă fără fir promise de standardele care le descriu.

Din fericire, puterea tot mai mare a procesorului este încorporată în dispozitive din ce în ce mai mici, oferind o lățime de bandă mai mare pentru mai multe dispozitive dintr-o rețea fără fir.

Beneficiile practice ale unei lățimi de bandă WiFi mai mari

Să nu ne amăgim: o lățime de bandă mai mare este întotdeauna mai bună în orice situație. Dar ce beneficii sunt de o importanță deosebită pentru tehnologia wireless? Iată câteva dintre factorii care determină o lățime de bandă mai mare.

Viteza de internet furnizată de furnizorii de servicii de internet

Viteza internetului a crescut încă de la apariția primelor modemuri dial-up. Astăzi, furnizorul local de internet poate oferi viteze de conexiune prin cablu care depășesc 1 Gbps în multe părți ale lumii. Pentru a profita de aceste viteze, cerințele de lățime de bandă wireless trebuie să atingă cel puțin viteza de conexiune la internet disponibilă.

Aplicații de rețea exigente

Multe dintre aplicațiile și serviciile de rețea actuale necesită o lățime de bandă imensă: streamingul video, streamingul de muzică, partajarea de fișiere mari, realitatea virtuală și augmentată și jocurile moderne necesită adesea resurse imense de internet.

Activitatea noastră digitală în continuă creștere pe dispozitive care utilizează tehnologia fără fir și faptul că tot mai multe dispozitive necesită mai multe date determină o creștere a cererii de viteze wireless.

Ce ne rezervă viitorul în ceea ce privește vitezele wireless?

Nu pare să existe niciun indiciu privind o limită naturală a creșterii vitezei de comunicare fără fir. La această creștere continuă contribuie diverși factori, printre care se numără:

Extinderea spectrului fără licență

Guvernele eliberează în permanență mai multe spectre de frecvențe pentru utilizarea Wi-Fi, inclusiv frecvențe în gamele de 900 MHz, 3,65 GHz și 60 GHz. Deși acestea nu sunt în prezent nelicențiate, există planuri ale Comisiei Federale pentru Comunicații (FCC) și ale altor organisme de reglementare din întreaga lume de a deschide noi game pe măsură ce cererea crește.

Tehnologii de avansare a dispozitivelor

Wi-Fi dual-band și routerul dual-band sunt doar două exemple de tehnologii și dispozitive considerate inovații cu doar câțiva ani în urmă. Dispozitivele wireless de astăzi sunt mult mai avansate, cu puteri de procesare și aranjamente de antene imense. Se așteaptă ca această inovație să crească, oferind mai multă viteză și lățime de bandă în anii următori.

Creșterea cererii

Viteza internetului și aplicațiile tot mai exigente vor continua să impună cerințe mai mari de lățime de bandă, ceea ce nu va face decât să sporească și mai mult cerințele de lățime de bandă pentru rețelele fără fir în viitor.

Concluzie

Viteza se referă la mai multe lucruri atunci când vorbim despre lățimea de bandă Wi-Fi. Cu toate acestea, capacitatea de încărcare și viteza de descărcare a unui dispozitiv conectat sunt cele mai importante. Aceasta este cea mai importantă măsură prin care utilizatorii judecă calitatea unei conexiuni wireless. Pe măsură ce tehnologia progresează, vom vedea viteze din ce în ce mai mari, la care puteam doar să visăm chiar și în urmă cu un deceniu.