Зміст
Пропускна здатність мереж Wi-Fi постійно зростала протягом усього часу існування стандарту. Понад два десятиліття бездротові мережі переживають стрімке зростання швидкості.
У цій статті ми розглянемо історію та еволюцію Wi-Fi і проаналізуємо, як і чому максимальна швидкість технології зросла... і продовжує зростати!
Еволюція бездротових мереж
Wi-Fi визначається стандартом IEEE 802.11. Оригінальний стандарт, випущений у 1997 році, забезпечував максимальну пропускну здатність мережі 2 Мбіт/с. Остання, ще не випущена версія технології, визначена стандартом IEEE 802.11be, яка, як очікується, буде офіційно опублікована на початку 2024 року, має забезпечити пропускну здатність 40 Гбіт/с.
Це феноменальне збільшення швидкості передачі даних у 20 000 разів!!!
Історичний розвиток пропускної здатності бездротових мереж
Нижче проілюстровано основні віхи розвитку Wi-Fi, включаючи дати, максимальну швидкість і частоти, що використовуються кожним стандартом. Також включено офіційну назву стандарту Wi-Fi, яка використовується для останніх ітерацій стандарту:
- 1997
- 1999
- 1999
- 2003
- 2008
- 2014
- 2019
- 2020
- 2024*
\* Орієнтовно.
Що впливає на швидкість мережі Wi-Fi?
Багато факторів мережі Wi-Fi впливають на досяжну пропускну здатність мережі. До них відносяться ті, які впливають на пропускну здатність найбільше:
- Використовувані частотні діапазони
- Ширина каналу
- Методи модуляції
- Розташування антен
- Потужність процесора
Діапазони частот
Частота бездротового сигналу, що використовується для передачі даних, впливає на максимальну пропускну здатність бездротового з'єднання. Як правило, чим вища частота, тим вищих швидкостей можна досягти. Це пов'язано з тим, що вищі частоти мають більшу пропускну здатність і щільність передачі даних.
Неліцензовані смуги частот
Wi-Fi використовує неліцензовані смуги частот, які доступні в більшості країн світу. Неліцензовані просто означає, що їх можна вільно використовувати без отримання попереднього дозволу на використання, якщо рівень сигналу залишається в межах дозволеного законом. Ці смуги частот знаходяться в діапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц і 6 ГГц. Конкретні діапазони такі:
- 2,4 ГГц: 2,401 - 2,495 ГГц з 11-14 каналами, що перекриваються
- 5 ГГц: 5.030 - 5.990 ГГц з більш ніж 25 каналами, що не перекриваються
- 6 ГГц: 5,945 - 7,125 ГГц з більш ніж 50 каналами, що не перекриваються
Кількість доступних каналів Wi-Fi для кожного діапазону залежить від країни або регіону світу. Ширина каналу для всіх трьох діапазонів становить 20 МГц.
На наступному зображенні показано діапазон частот і канали, доступні в діапазоні 2,4 ГГц.
Зверніть увагу, що є лише три канали, які не перекриваються, ті, що позначені червоним кольором. Решта перекриваються. Це ілюструє, наскільки вузьким і негнучким є цей конкретний діапазон Wi-Fi.
Перешкоди
Крім того, ширина смуги пропускання, яку ви зможете досягти, також залежатиме від потенційних перешкод, яких зазнає бездротовий мережевий пристрій від сусідніх джерел, що працюють на тих самих частотах.
Інтернет-провайдери часто забезпечують підключення до Інтернету за допомогою бездротових маршрутизаторів, які працюють на тих самих частотах, що й інші бездротові пристрої, тому потенціал перешкод дуже великий. Діапазон 2,4 ГГц дуже переповнений, тоді як діапазони 5 і 6 ГГц набагато просторіші, з меншим потенціалом перешкод і, отже, вищою середньою пропускною здатністю.
Ширина каналу
Кожен діапазон частот у доступному спектрі забезпечує канали стандартної ширини 20 МГц. Однак різні стандарти Wi-Fi передбачають можливість об'єднання каналів для формування ширших бездротових каналів з метою збільшення пропускної здатності.
Стандарти з використанням канального склеювання
Наприклад, стандарт 802.11n, що працює в діапазоні 2,4 ГГц, може об'єднати два канали 20 МГц в один канал 40 МГц, надаючи клієнту більшу пропускну здатність. Аналогічно, 802.11ax, також відомий як Wi-Fi 6, може об'єднати кілька каналів в канал шириною 40, 80 або навіть 160 МГц.
Плюси та мінуси склеювання каналів
Об'єднання каналів - це основний прогрес, який допоміг досягти більшої пропускної здатності бездротових мереж. Однак, об'єднання каналів займає більше доступного спектру, збільшуючи тим самим потенційну можливість виникнення перешкод для інших пристроїв.
Методи модуляції
Модуляція - це метод, за допомогою якого інформація кодується в бездротовому сигналі. Чим ефективніший метод модуляції, тим вища щільність даних у сигналі, а отже, тим вища швидкість передачі даних.
Оригінальний стандарт 802.11 використовує пряму послідовність розширення спектра (DSSS) і розширення спектра зі стрибкоподібною перебудовою частоти (FHSS) як схему модуляції. У наступних ітераціях стандарту вони поступилися місцем ортогональному мультиплексуванню з частотним поділом каналів (OFDM) і мультиплексуванню з багатьма входами і багатьма виходами (MIMO-OFDM).
Типи модуляції
Незабаром ми поговоримо трохи більше про MIMO. Що стосується OFDM, то він постійно вдосконалюється завдяки використанню все більш щільних типів модуляції, що дозволяє упакувати більше даних в один і той же сигнал. Ці типи модуляції називаються квадратурною амплітудною модуляцією (QAM).
Дивіться також: Вирішено: Чому мій телефон не підключається до WiFi?Найновіший стандарт Wi-Fi, визначений 802.11b, передбачає використання 4096-QAM або 4K-QAM, який, по суті, передає 12 біт даних на один імпульс бездротового сигналу, де 12 біт даних можуть передавати до 4096 різних значень. Порівняйте це з одним, двома або трьома бітами даних на один імпульс бездротового сигналу, що передавалися в ранніх стандартах WI-Fi.
Розташування антен
Антени відіграють важливу роль у забезпеченні більшої пропускної здатності завантаження і вивантаження для швидкості бездротового мережевого з'єднання. Технологія під назвою "множинний вхід, множинний вихід" або MIMO використовується для збільшення швидкості бездротової локальної мережі, використовуючи переваги так званого багатопроменевого поширення. Це явище, яке відбувається з бездротовими сигналами в результаті їхнього відбиття від різних твердих об'єктів.
Що робить MIMO?
MIMO використовує кілька антен для прийому кількох відбитих сигналів, що дозволяє надсилати і приймати кілька сигналів даних одночасно по одному радіоканалу. 802.11n, перший стандарт, що використовує MIMO, дозволяє передавати до чотирьох одночасних потоків даних. Очікується, що стандарт 802.11be дозволить передавати до 16 одночасних потоків даних. Само собою зрозуміло, що це призводить до більшої пропускної здатності і більш високої швидкості передачі даних,і додаткову пропускну здатність.
MIMO може використовуватися з технікою модуляції для досягнення швидкості завантаження і пропускної здатності, які визначені стандартами бездротового зв'язку.
Потужність процесора
Модуляція, MIMO, управління каналами і щільність даних вимагають обчислювальної потужності. Точки доступу, маршрутизатори і клієнти повинні мати процесорні можливості для обробки сигналів на більш високих швидкостях, щоб досягти підвищеної пропускної здатності бездротових з'єднань, обіцяної стандартами, які їх описують.
На щастя, все більша і більша потужність процесора використовується у все менших і менших пристроях, забезпечуючи більшу пропускну здатність для декількох пристроїв у бездротовій мережі.
Практичні переваги збільшення пропускної здатності WiFi
Не будемо себе обманювати: більша пропускна здатність завжди краща за будь-яких обставин. Але які переваги мають особливе значення для бездротового зв'язку? Ось кілька факторів, що впливають на збільшення пропускної здатності.
Дивіться також: Як передавати файли за допомогою Samsung WiFi TransferШвидкість інтернету, що надається інтернет-провайдерами
Швидкість Інтернету зростає з тих пір, як з'явилися перші комутовані модеми. Сьогодні місцевий інтернет-провайдер може забезпечити швидкість дротового з'єднання понад 1 Гбіт/с у багатьох частинах світу. Щоб скористатися перевагами такої швидкості, вимоги до пропускної здатності бездротового з'єднання повинні бути не меншими за наявну швидкість підключення до Інтернету.
Вимогливі мережеві програми
Багато сучасних мережевих додатків і сервісів вимагають величезної пропускної здатності. Потокове відео, потокова музика, обмін великими файлами, віртуальна і доповнена реальність і сучасні ігри часто вимагають величезних інтернет-ресурсів.
Наша постійно зростаюча цифрова активність на пристроях, що використовують бездротову мережу, а також той факт, що все більше пристроїв потребують більше даних, збільшує попит на швидкість бездротового зв'язку.
Яке майбутнє чекає на швидкість бездротового зв'язку?
Здається, немає жодних ознак того, що існує якась природна межа для збільшення швидкості бездротового зв'язку. Різні фактори сприяють цьому безперервному зростанню, і серед них - такі:
Розширення неліцензійного спектру
Уряди постійно звільняють все більше частотних спектрів для використання Wi-Fi. Це включає частоти в діапазонах 900 МГц, 3,65 ГГц і 60 ГГц. Хоча на даний момент вони не є безліцензійними, Федеральна комісія зв'язку США (FCC) та інші регуляторні органи по всьому світу планують відкрити нові діапазони в міру зростання попиту на них.
Прогресивні технології пристроїв
Дводіапазонний Wi-Fi і дводіапазонний маршрутизатор - це лише два приклади технологій і пристроїв, які ще кілька років тому вважалися інноваціями. Сьогоднішні бездротові пристрої набагато досконаліші, з величезними обчислювальними потужностями і антенними пристроями. Очікується, що в найближчі роки ці інновації зростатимуть, забезпечуючи більшу швидкість і пропускну здатність.
Збільшення попиту
Швидкість Інтернету і більш вимогливі додатки продовжуватимуть вимагати більшої пропускної здатності, що в майбутньому ще більше підвищить вимоги до пропускної здатності бездротових мереж.
Висновок
Коли ми говоримо про пропускну здатність Wi-Fi, ми маємо на увазі багато речей, але найбільш важливими є пропускна здатність і швидкість завантаження підключеного пристрою. Це найважливіший показник, за яким користувачі оцінюють якість бездротового з'єднання. З розвитком технологій ми побачимо постійно зростаючі швидкості, про які ще десять років тому ми могли тільки мріяти.
