Стандарты wifi таблица. Стандарты Wi-Fi: эволюция беспроводных технологий от 802.11 до Wi-Fi 6

Чтобы понять смысл этой истории, нам надо немного углубиться в протокол 802.11, пока ещё без букв. В нём используются две технологии: псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ) и расширение спектра прямой последовательности.

Хеди Ламарр, голливудская актриса 30–50-х годов, изобрела именно ППРЧ. Она предложила менять несущую частоту передачи по определённому закону, известному отправителю и получателю. Изобретение было сделано для военных и выступало неким усилителем шифрования. То есть мы можем усложнить врагу жизнь, не просто шифруя наши сообщения, но и постоянно прыгая с одной рабочей частоты на другую.

История этого открытия нетипичным, мягко говоря, изобретателем заслуживает отдельной книги.

Псевдослучайная перестройка рабочей частоты

Мы не будем углубляться в историю, просто уточним, что один из методов первого протокола 802.11 ППРЧ был изобретён Ламарр. А О’Салливан уже собрал всё воедино.

Что интересно, ППРЧ позже перекочевала в Bluetooth, а вот в новых стандартах Wi-Fi уже не использовалась.

Что же давал нам тот старинный, почти 25-летний протокол?

1. Можно было передавать данные со скоростями 1 или 2 мегабита в секунду.
2. Передача осуществлялась через инфракрасные сигналы или частоту диапазона 2,4 ГГц.

Инфракрасная составляющая Wi-Fi как-то не прижилась, равно как и сама идея передачи информации по ИК, а вот радиоверсия накрыла весь мир.

Становление на крыло

Стандарт 802.11b у всех на слуху как устаревшее, но ещё поддерживаемое поколение Wi‑Fi. Но почему b? Где же a?

Стандарт 802.11a также существовал. Он вышел в 1999 году. Это была надстройка над 802.11, сильно опередившая своё время. Дело в том, что в 802.11a впервые включили в работу полосу 5 ГГц. Инженеры уже тогда предсказывали, что 2,4 ГГц забьют почти моментально и это вызовет проблемы с работой множества устройств в ограниченном пространстве.

Однако об это своё новаторство стандарт 802.11a и споткнулся. Существующие технологии не позволяли обеспечить нормальную связь на 5 ГГц, всё работало крайне нестабильно. А производство адаптеров для частоты 5 ГГц выходило дороже, чем для 2,4 ГГц. Стандарт пытались довести до ума, но параллельно с ним вышел 802.11b, который и забрал себе основную часть потребителей. 802.11a ещё какое-то время пожил в корпоративных сетях, а потом ушёл в прошлое окончательно.

А вот 802.11b стал настоящим хитом. Он работал в поддиапазоне 2,4 ГГц. Именно там появляется знакомая нам таблица из 13 частотных каналов с шириной в 5 МГц.

Псевдослучайную перестройку рабочей частоты заменили методом DSSS. Увы, детище Хеди Ламарр было не про скорость, поэтому ушло в прошлое практически сразу.

График частот Wi-Fi 2,4 ГГц

Однако скорость 802.11b была крайне скромной. Абсолютный максимум, практически недостижимый на практике, составлял всего лишь 11 Мбит/с. В случае ухудшения радиоусловий скорость соединения падала до 5,5, 2 или 1 Мбит/с. Но в начале нулевых у пользователей и запросы были скромнее. Такой полосы вполне хватало для комфортного сёрфинга, обмена файлами и просмотра почты. А вот возможность перемещаться с ноутбуком по дому или офису без проводов оценили моментально.

Опасения разработчиков 802.11a сразу не подтвердились. До 2007 года просто не было такого числа мобильных устройств, которые могли бы забить всю полосу 2,4 ГГц. Лишь с появлением iPhone и лавинообразным ростом смартфонов мы ощутили все прелести толкучки в эфире.

С этим же стандартом связаны первые попытки поставить беспроводной модуль куда-то помимо смартфонов и ноутбуков. Но чайники с Wi-Fi — это пока ещё диковинка для гиков, равно как и смарт-часы или детские игрушки.

Однако в сознании пользователей появляется сдвиг: жить без проводов куда удобнее и практичнее. Этот сдвиг порождает запрос рынку.

Рынок отвечает в 2003 году выходом стандарта 802.11g. Принципиальной новинки не получилось — скорее это было логичное развитие уже заложенных технологий. Максимальная скорость при этом возросла до 54 Мбит/с.

Повторим, ожидания пользователей тогда были куда скромнее. Увеличение средней скорости в 5 раз вполне устроило всех, и Wi-Fi продолжил своё победное шествие. Но пока это лишь дало возможность избавиться от проводов дома и в офисе. Все остальные кейсы были единичными и скорее нестандартными примерами использования технологии.

А потом случилось немыслимое…

Прорыв

Это сегодня десять беспроводных гаджетов в каждой квартире — обычное дело. В первой половине нулевых далеко не в каждом помещении был хотя бы один. Самые частые пользователи беспроводки — ноутбуки. Следом за ними шли КПК — карманные персональные компьютеры, прародители современных смартфонов. Но КПК стоили дорого и считались устройствами крайне специфичными, для определённых людей и под определённые задачи.

В 2007 году расстановка сил на рынке резко изменилась. Выходит iPhone, который заставляет пользователей полностью пересмотреть своё отношение к телефону и взаимодействию с ним.

Отныне телефон — не просто звонилка с будильником и змейкой. Со временем он становится полноценной заменой компьютера. Появляются огромные смартфоны — планшеты. Резко растёт рынок умных гаджетов — плееров, часов, фотоаппаратов, которые тоже умеют пользоваться беспроводными технологиями.

И если у телефона ещё есть пусть и дорогой, но канал в сеть — мобильная связь, то гаджетам тут ловить вообще нечего.

“

Всем ясно: нужна технология, способная переварить относительно большое число устройств, дать им хорошую скорость и при этом не иметь помегабайтной тарификации.

Стандарт 802.11g идеально подходил на эту роль, пока объём трафика не начал расти в геометрической прогрессии.

Уже наметилась толкучка в 2,4 ГГц. Но пока низкая скорость оставалась большей проблемой.

Потому выход нового стандарта 802.11n в 2009 году становится настоящей революцией.

Это не очередная надстройка над предыдущими поколениями. Тут уже появляются собственные наработки, которые серьёзно увеличивают скорость и стабильность в тех же радиоусловиях. Что же появилось?

1. Теперь полосу частот можно склеивать вплоть до 40 МГц. В хорошем эфире это даёт значительный выигрыш в скорости.
   
2. И наоборот, полосу можно сузить и получить выигрыш в стабильности.
   
3. Появляется прообраз MU-MIMO, разделение пространственных потоков. Теперь мы можем вести передачу на двух каналах (или даже четырёх), разнесённых не по частоте, а физически.
   
4. 802.11n умеет работать как в 2,4 ГГц, так и в 5 ГГц. Кому-то может показаться, что «пятёрка» не слишком прижилась в четвёртом поколении стандарта, но это не так. Жители частного сектора наверняка сталкивались с радиомостами от вышки до их крыши. Огромная часть таких радиомостов работала именно в 5 ГГц.
   

В совокупности всё это дало максимальную скорость соединения в 600 Мбит/с. Уже реально разогнаться быстрее Fast Ethernet! Радиомодуль круче кабеля!

Из-за массовости серьёзно снижается стоимость чипа. Привет, Wi-Fi в чайниках!

Умные весы Huawei с модулем Wi-Fi

Чипы четвёртого поколения стали появляться буквально везде. Один только умный дом от Xiaomi сколько шума наделал. Широчайшая линейка датчиков присутствия, затопления, системы управления светом, камеры. Производители бытовой техники активно встраивают чипы в стиральные машинки и холодильники. Дачников радуют системами контроля влажности почвы и автоматического полива. Nikon и Canon дают возможность управлять своими зеркалками без пульта и проводов. Радиомосты умудряются запихнуть на Крайний Север, где они помогают держать связь на отдалённых объектах. Торговые комплексы стремились оснастить свою территорию покрытием 802.11n, чтобы привлечь посетителей. Офисные комплексы стремительно избавлялись от проводов, позволяя сотрудникам использовать ноутбуки и даря свободу перемещения внутри помещений.

Новинку подхватили даже медики и промышленность. Первые активно внедряли консультации через видеосвязь. И неважно, о чём шла речь: об обычном приёме или о сложной операции. Промышленники же начали разворачивать сети датчиков для мониторинга станков и рабочих помещений. На заводах опыт был не всегда удачный, т. к. промышленность часто связана с серьёзными помехами в радиоэфире. И всё же куда могли — ставили. Очень уж удобно было. Даже камеры наблюдения — и те стали беспроводными. Подводить к ним простое питание удобнее, чем питание с линком. Появились вопросы, которые раньше почти не задавались. К примеру, возник огромный спрос на корпоративные решения. Скажем, большому выставочному комплексу требовалось бесшовное покрытие с единой авторизацией. Такая задача решалась уже через единый контроллер управления всеми точками.

А ещё стандарты b, g и n обладали огромным преимуществом обратной совместимости друг с другом. Да, появление старого устройства b в современной радиосети n сильно тормозило её пропускную способность. И всё же это было удобно. Древние ноуты спокойно цеплялись к современным точкам доступа. И это также был крайне важный фактор.

Ребрендинг

Прогнозы разработчиков 802.11а сбылись в четвёртом поколении Wi-Fi. Хотя n и работал в двух диапазонах, бóльшая часть пользователей знает его всё же по 2,4 ГГц. И вот эти частоты очень быстро закончились. Уже к 2015 году в среднем российском панельном доме можно было поймать 40–50 сетей. Пользователи толкались и роняли скорость друг друга. А старые устройства b и g подливали масла в огонь, ещё больше снижая ёмкость и так заполненного радиоэфира.

Стало ясно, что бесконечно расширять ёмкость 13 каналов в 2,4 ГГц не получится. Да, определённый задел по технологиям ещё оставался, но всё же разработчики решили вернуться к старой идее 5 ГГц и перевести часть пользователей туда. Благо развитие технологий передачи и производства уже позволяло это сделать.

Так родился стандарт 802.11ac. Он вышел в 2013 году. Из новинок в нём можно отметить более ёмкую модуляцию 256-QAM и развитие технологии MU-MIMO. И всё же главный финт ушами нового поколения — повторный уход в 5 ГГц и использование этого диапазона уже по полной.

“

Фокус удался. В эфире стало значительно свободнее. Ведь в 5 ГГц гораздо больше каналов, чем в 2,4 ГГц. Точная цифра каналов «пятёрки» зависит от страны и местной регуляторики, но это определённо больше 13.

Толчок, данный n-стандартом, было уже не остановить.

Самый заштатный ТРК, расположенный в глубинке, считал своим долгом развернуть собственную Wi-Fi-сеть.

Гости на ресепшене гостиницы интересовались не наличием Wi-Fi в их номере, а лишь способом подключения к нему. Сам Wi-Fi в номере считался чем-то заложенным по умолчанию.

Стремительно начали развиваться технологии умного дома, огромная часть оборудования для которого производилась с Wi-Fi-модулями. Теперь это была уже не игрушка для гиков, миллионы людей буквально впитали все прелести удалённого контроля дома или квартиры, где даже розетку можно отключить из приложения с другого конца земного шара.

Конечно, для IoT 802.11ac ещё был слабоват. Интернету вещей не требовались космические скорости, а вот возможность работы тысяч датчиков на ограниченном пространстве ему была необходима. Кроме того, 802.11ac был весьма энергозатратным, устройствам с батарейным питанием он был противопоказан. Но даже тут находились решения, связанные с переводом передатчика в сон.

В общем, когда казалось, что больше Wi-Fi быть уже не может, его становилось ещё больше.

В 2018 году Wi-Fi Alliance понимает, что технология Wi-Fi ориентирована во многом на обычных людей. Эти люди начинают путаться в сложных обозначениях. Поэтому было принято решение упростить названия.

Сейчас это выглядит так:

• 802.11n → Wi-Fi 4,
  
• 802.11ac → Wi-Fi 5,
  
• 802.11ax → Wi-Fi 6.

Ранее значок Wi-Fi на устройстве никак не сообщал о поколении. По задумке Wi-Fi Alliance, новые иконки сообщают пользователю, каким поколением он пользуется

Предполагалось, что простое обозначение поколения цифрой поможет пользователям лучше ориентироваться в происходящем. Новинка прижилась, хотя и старые обозначения b/g/n/ac/ax до сих пор используются в обиходе.

Вторая революция

Нельзя сказать, что 5 ГГц так же быстро заполнился устройствами, как 2,4 ГГц. Но разработчики не стали ждать очередного обострения, и в 2019 году выходит новейший стандарт Wi-Fi 802.11ax, он же Wi-Fi 6.

По доброй традиции это не расширение предыдущего поколения, а уже привычная нам революция.

Несколько слов о том, почему революция стала возможной.

У разработчиков накопился огромный опыт. Они прекрасно понимали все слабые места предыдущих поколений. И знали, что нужно исправлять в первую очередь.

На их стороне был рынок. Wi-Fi настолько прочно вошёл в жизнь людей, что была стопроцентная гарантия — технология взлетит.

И пожалуй, важнейшая причина. Технологии не стояли на месте. Обычная точка доступа сейчас может позволить себе впечатляющие вычислительные мощности вкупе с новейшими антеннами. Всё это позволило разработчикам сделать действительно потрясающую вещь. Кратко пройдёмся по новинкам.

Внедрена технология OFDMA. Раньше все пользователи занимали в эфире определённый временной слот и ждали своей очереди, если слот принадлежал не им. Это можно сравнить с проездом фур через узкие ворота. У каждой фуры своё время проезда, независимо от того, пустая она или полная. На этом терялась куча ёмкости. Ведь один пользователь мог качать торрент, а второй сёрфить в сети. Но каждому полагался свой временной слот, и часть из них использовалась неоптимально. OFDMA устранила эту проблему.

В качестве примера можно привести выставочный комплекс «Казань Экспо». Владельцы стендов представляют там множество новинок, которые завязаны на беспроводную сеть комплекса. Кто-то гонит VR, а кто-то лишь синхронизирует базу данных. Для поддержки такого объёма трафика на территории экспоцентра установили 337 высокоскоростных точек доступа с поддержкой Wi-Fi 6. Эта сеть позволяет держать до 4000 одновременных подключений с хорошей адаптивной скоростью. Такие числа — вынужденная мера, ведь площадь «Казань Экспо» примерно 143 тысячи м². Популярная конференция может пропустить через себя порядка 300 тысяч участников. К примеру, прошедшая в 2019 году конференция WorldSkills собрала 270 тысяч специалистов. И это не просто случайные гости, это люди, которым близки высокие технологии, это люди с мощными гаджетами и серьёзными запросами на полосу пропускания. Они создают дополнительную нагрузку плюсом к экспонентам. И если бы не Wi-Fi 6, трудно представить, как было бы возможно удовлетворить запросы такой публики

Полностью раскрыт потенциал технологии MU-MIMO. То есть теперь мы можем передавать информацию по разнесённым в пространстве потокам. И число этих потоков увеличилось до 8. Это позволяет разгонять беспроводную сеть до 9 Гбит/с. Преимущество оценили, в частности, в Национальной комиссии по водным ресурсам Мексики. В их кампусе была развёрнута сеть Wi-Fi 6 на основе точек доступа Huawei AirEngine 8760-X1-Pro. Она имеет 16 встроенных двухдиапазонных интеллектуальных антенн и поддерживает до 16 пространственных потоков. Такая точка может пропускать через себя максимальный трафик огромного числа пользователей. До прихода Wi-Fi 6 в кампусе работало четвёртое поколение, и специалисты отмечают, что на новом оборудовании сеть не только увеличила свою пропускную способность, но и стала значительно проще архитектурно. Ведь спланировать сеть четвёртого поколения для высоких нагрузок — та ещё задача.

Target Wake Time (TWT) позволяет не поддерживать постоянное соединение с точкой доступа, а передавать данные лишь тогда, когда в этом есть необходимость. Таким образом, бóльшую часть времени передатчик находится в режиме сна и не расходует драгоценный заряд батареи.

Интересный пример использования этой технологии демонстрирует шведская компания ShoreLink. Эта морская судоходная и логистическая компания работает в четырёх шведских портах и обеспечивает доставку 5 млн тонн товаров ежегодно. При логистике контейнеров активно используются различные датчики, информация с которых помогает чётко отправить товар из каждого контейнера в пункт назначения. Интернет вещей на основе Wi-Fi 6 тут пришёлся как нельзя кстати.

Точка доступа AP7060DN на башне в порту Лулео, Швеция

Точка доступа AP7060DN на башне в порту Лулео, Швеция

Не будем забывать, что порт — не самое спокойное место в плане погодных условий. Поэтому для покрытия были использованы точки доступа Huawei AirEngine 8700 Series. Помимо всех преимуществ шестого поколения, они крайне устойчивы к внешним факторам, т. к. имеют защиту IP68. Что ещё раз подтверждает — Wi-Fi уже давно перестал быть историей внутри помещений и может быть использован в самых суровых условиях.

Beamforming. Использование фазированной антенной решётки: точка доступа как бы формирует луч, который направлен на конкретного пользователя и следит за ним в пространстве. Это увеличивает эффективность использования спектра и улучшает качество сигнала для конечного потребителя. Нечто подобное уже использовалось в пятом поколении, но нынешнее развитие технологий позволяет нам лучше раскрыть потенциал стандарта.

В качестве примера можно привести офис ВТБ на Трубной улице в Москве. Изначально здание не было рассчитано на использование беспроводных технологий в таком количестве. Как следствие — там много «тёмных углов». А современные реалии удалёнки накладывают на банк определённые ограничения. Чтобы преодолеть все возникшие проблемы, в здании полностью обновили телекоммуникационное оборудование. Вместо 4 линков по 1 Gbps здание с опорной сетью банка соединили через 4 линка по 10 Gbps. В качестве точек доступа использовали AP7060DN. Эти устройства поддерживают скорость до 6 Гбит/с для сервисов, требующих высокой пропускной способности: интерактивного обучения с применением технологий виртуальной и дополненной реальности, потокового HD-видео качества 4K/8K, мультимедиа, облачных рабочих столов и других корпоративных сервисов беспроводного доступа.

Камо грядеши?

Ценность Wi-Fi сейчас ни у кого не вызывает сомнений. Пожалуй, главный вопрос, который могут задать читатели: пришло ли время обновлять инфраструктуру до Wi-Fi 6, или годик-другой это ещё потерпит? Ведь шестое поколение требует именно аппаратного обновления оборудования.

Ответ здесь однозначный: современное развитие технологий происходит с такой скоростью, что через год-другой Wi-Fi 6 будет у подавляющего числа пользователей. А перестройка инфраструктуры требует времени. Поэтому процесс необходимо начинать уже сейчас.

Теги:

• wi-fi 6
• 802.11
• huawei

Хабы:

• Блог компании Huawei
• Сетевые технологии
• Беспроводные технологии
• История IT
• Сетевое оборудование

| Информационные технологии

Цель

Стандарт и рекомендации, описанные в этом документе, обеспечат единообразие точек доступа к беспроводной сети в Университете.

Разработка стандарта беспроводной сети

Имеющееся оборудование беспроводной сети поддерживает различные уровни отраслевых стандартов связи. В настоящее время стандарт IEEE 802.11b/g широко применяется в отрасли и обеспечивает необходимый баланс диапазона, пропускной способности сети и поддержки мобильности устройств для эффективного удовлетворения большинства потребностей университетского сообщества. По мере появления новых стандартов, таких как усовершенствования IEEE 802.11, они будут оцениваться и внедряться, если они предлагают улучшения безопасности и пропускной способности по сравнению с 802.11b/g.

Цель университета — предлагать самые передовые технологии, гарантируя, что университетское сообщество получит выгоду от стабильного и надежного обслуживания. Pitt IT продолжит оценивать доступные отраслевые стандарты и оборудование для беспроводных сетей, чтобы гарантировать, что университет соответствует этой цели.

Определения

Беспроводная точка доступа

Аппаратное устройство беспроводной связи, которое создает центральную точку беспроводного подключения. Точка беспроводного доступа во многом похожа на «концентратор» в том смысле, что общая пропускная способность распределяется между всеми пользователями, для которых устройство поддерживает активное сетевое соединение.

Беспроводной порт

Сетевой порт, установленный для подключения точки беспроводного доступа к проводной сети Университета. Беспроводные порты обеспечивают передачу данных и питание точки беспроводного доступа и четко отличаются от обычных сетевых портов прикрепленной желтой предупреждающей этикеткой. Поскольку беспроводные порты передают как данные, так и электроэнергию, обычные устройства конечных пользователей могут быть серьезно повреждены, если они подключены к этому типу порта.

Программное обеспечение беспроводного клиента или встроенный запросчик 802.1x

Pitt IT предоставляет клиентское программное обеспечение, которое позволяет компьютеру использовать аутентификацию 802.1x для проводных и беспроводных сетей. Некоторые операционные системы имеют встроенную поддержку 802. 1x и могут использоваться для доступа к сетям университета. Клиентское программное обеспечение, предоставленное университетом, будет предварительно настроено для поддержки конкретной настройки Wi-Fi PittNet.

Зона покрытия

Географическая зона, в которой достижимо приемлемое качество беспроводной услуги. Зоны покрытия для подобных устройств могут существенно различаться из-за наличия строительных материалов, помех, препятствий и расположения точки доступа.

Помехи

Ухудшение качества радиосигнала беспроводной связи, вызванное электромагнитным излучением другого источника, включая другие точки беспроводного доступа, сотовые телефоны, микроволновые печи, медицинское и исследовательское оборудование и другие устройства, генерирующие радиосигналы. Помехи могут либо ухудшить беспроводную передачу, либо полностью исключить ее, в зависимости от мощности сигнала, генерируемого нарушающим устройством.

Конфиденциальность

Условие, которое достигается путем успешного сохранения конфиденциальности личной информации, информации об учащихся, сотрудниках и/или пациентах, передаваемой по беспроводной сети.

Безопасность

Безопасность особенно важна в беспроводных сетях, поскольку данные передаются с использованием радиосигналов, которые без применения специальных механизмов шифрования данных могут быть легко перехвачены.

Инфраструктура беспроводной сети

Совокупность всех точек беспроводного доступа, антенн, сетевых кабелей, источников питания, портов, оборудования и программного обеспечения, связанных с развертыванием сети беспроводной связи.

Проводная эквивалентная конфиденциальность (WEP)

Протокол безопасности для беспроводных сетей, определенный в стандарте 802.11b. WEP предназначен для обеспечения того же уровня безопасности, что и проводная сеть. Недавние отчеты показывают, что использование только WEP недостаточно для обеспечения конфиденциальности, если только оно не используется в сочетании с другими механизмами шифрования данных.

WPA

Сокращение от Wi-Fi Protected Access, стандарта Wi-Fi, который был разработан для улучшения функций безопасности WEP. Эта технология отличается улучшенным шифрованием данных с помощью протокола целостности временного ключа (TKIP) и аутентификацией пользователей с помощью расширяемого протокола аутентификации (EAP), PEAP — MSChapV2. PittNet Wi-Fi использует протокол WPA.

802.1x

Этот стандарт повышает безопасность локальных сетей, предоставляя структуру аутентификации, позволяющую пользователям проходить аутентификацию в центральном органе, таком как LDAP или Active Directory. В сочетании с технологиями доступа 802.11 он обеспечивает эффективный механизм управления доступом к беспроводной локальной сети.

802.11a

Расширение стандарта 802.11, разработанное IEEE для технологии беспроводной сети. Стандарт 802.11a применяется к беспроводным локальным сетям и поддерживает максимальную скорость соединения 54 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц. Эта спецификация не имеет обратной совместимости со стандартом 802.11b/g и требует специальных беспроводных адаптеров.

802.11b

Расширение стандарта 802. 11, разработанное IEEE для технологии беспроводной сети. Стандарт 802.11b применяется к беспроводным локальным сетям и поддерживает максимальную скорость соединения 11 Мбит/с с откатом до 5,5, 2 и 1 Мбит/с в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Этот стандарт был ратифицирован в 1999 году.

802.11g

Расширение стандарта 802.11, обеспечивающее максимальную скорость соединения 54 Мбит/с при сохранении совместимости со стандартом 802.11b в диапазоне 2,4 ГГц. стандарт 802.11b.

802.11i

Расширение стандарта 802.11, обеспечивающее повышенную безопасность по сравнению с доступной в рамках расширений 802.11. Это расширение обеспечивает улучшенные методы шифрования и интеграцию протокола аутентификации IEEE 802.1x, а также передовые механизмы шифрования, такие как AES (Advanced Encryption Standard), для дополнительной, полностью совместимой реализации 802.11i.

802.11n

Использует несколько антенн передатчика и приемника (также называемых MIMO с несколькими входами и выходами) для увеличения пропускной способности и дальности передачи данных. Этот стандарт был ратифицирован в 2009 году.. Предварительно стандартное оборудование имеется в продаже и не совместимо с Wi-Fi PittNet.

Режим инфраструктуры

Режим работы для беспроводных сетей, в котором каждое устройство конечного пользователя настроено на связь с точкой доступа к беспроводной сети, через которую осуществляется доступ к сетевым службам.

Ad Hoc Mode

Режим работы беспроводной службы, в котором устройства конечных пользователей взаимодействуют друг с другом в конфигурации «одноранговый». Режим Ad hoc не требует использования точки доступа к беспроводной сети.

Использование

Перед установкой любых беспроводных устройств ИТ-отдел Pitt проверит требования к использованию для рассматриваемой области, чтобы определить оптимальное количество точек беспроводного доступа, необходимых для эффективной поддержки всех пользователей в этой области одновременно. При проведении обследования площадки будут учитываться конфигурация помещения, строительные материалы, предполагаемое количество обслуживаемых устройств конечных пользователей и потенциальные источники радиочастотных помех.

Pitt IT будет предоставлять поддержку только для установок в режиме инфраструктуры. Для этих установок требуется как минимум одна точка беспроводного доступа. Беспроводной режим Ad Hoc не будет поддерживаться.

В целях предотвращения проблем, вызванных радиопомехами, для обеспечения целостности ресурсов Университета и максимально широкой доступности надежных услуг беспроводной связи, Университет остается единственным владельцем всех нелицензируемых спектров радиочастот, доступных для использования на любой из его кампусов и связанной с ними собственности.

Пропускная способность сети

Максимальная пропускная способность сети, доступная через одну беспроводную точку доступа в соответствии со стандартом 802.11b/g, составляет 54 Мбит/с и используется всеми пользователями, подключенными к этой точке доступа. Стандартный проводной сетевой порт обеспечивает коммутируемую выделенную полосу пропускания 100 Мбит/с.

В проводной сети пропускная способность на пользователя выше, поскольку прямая конкуренция за пропускную способность устраняется для пользователей коммутируемых портов и каждому пользователю выделяется выделенная скорость 100 Мбит/с. Поскольку пользователи доступа к беспроводной сети совместно используют доступную полосу пропускания, производительность сети может снизиться, поскольку к точке доступа подключаются дополнительные пользователи беспроводной сети. Приложения, интенсивно использующие полосу пропускания, уменьшат доступную общую полосу пропускания для всех пользователей в зоне покрытия. Фактическая пропускная способность в зонах покрытия беспроводной сети зависит от количества пользователей и типов приложений, используемых на клиентских компьютерах. Клиентские компьютеры, использующие только адаптеры 802.11b, значительно снизят доступную полосу пропускания из-за того, что стандарт 802.11b/g был разработан для поддержки обратной совместимости. Таким образом, Pitt IT рекомендует, чтобы клиентские адаптеры поддерживали 802.11b/g в качестве предпочтительного метода доступа. Установка беспроводной сети хорошо подходит для операций с низкой пропускной способностью, таких как просмотр веб-страниц и электронная почта. Действия с высокой пропускной способностью, включая потоковое видео, совместное использование MP3 и видеоконференции, скорее всего, приведут к снижению производительности и не должны поощряться университетскими подразделениями до тех пор, пока не появятся отраслевые стандарты и оборудование для поддержки этих действий. Современная технология беспроводной сети позволяет 15-25 пользователям эффективно использовать одну точку беспроводного доступа, несмотря на заявления поставщиков о том, что гораздо большее количество пользователей может ассоциироваться с одной точкой беспроводного доступа. Дополнительную информацию см. в разделе «Руководство по использованию полосы пропускания».

Руководство по беспроводным сетям

Оборудование

Интеграция точек доступа к беспроводной сети или другого оборудования беспроводной связи в сеть Университета Питтсбурга будет выполняться только ИТ-отделом Pitt.

Студенты, преподаватели, сотрудники и подразделения университетов могут приобрести сертифицированные Wi-Fi адаптеры интерфейса беспроводной сети по своему выбору для подключения устройств конечных пользователей к беспроводным сетям университета.

Университетские подразделения должны будут удалить любое оборудование инфраструктуры беспроводной сети (маршрутизаторы и мосты Wi-Fi), не установленное ИТ-отделом Pitt.

Точки доступа к беспроводной сети будут подключены к проводной сети университета с помощью специально выделенного беспроводного порта, который будет установлен специально для этой цели. Университетские подразделения и отдельные лица не могут отключать беспроводную точку доступа от связанного с ней беспроводного порта или создавать помехи для каких-либо компонентов узла беспроводной точки доступа, включая антенны, антенные кабели или кабели управления. Беспроводные порты специально настроены для подачи электроэнергии на беспроводную точку доступа и могут привести к необратимому повреждению неправильно подключенного устройства конечного пользователя.

Установки беспроводной сети в университетах состоят из необходимых беспроводных точек доступа, сертифицированных Wi-Fi. Требуемое количество точек доступа будет определяться первоначальными оценками спроса на пользователей и размером зоны покрытия. Если количество обслуживаемых пользователей превышает практическое количество пользователей, которые могут подключиться к одной точке доступа с достаточной пропускной способностью, доступной каждому пользователю, могут быть установлены дополнительные точки доступа. В местах с высокой плотностью пользователей, таких как классы и лекционные залы, будут установлены дополнительные точки доступа для удовлетворения требований к использованию. Все устройства точек беспроводного доступа будут установлены и обслуживаться ИТ-отделом Pitt.

Надежность сети

Чтобы обеспечить надежную работу университетской сети, ИТ-подразделение Pitt расследует сообщения о конкретных беспроводных устройствах, которые, как предполагается, вызывают помехи и проблемы с производительностью, таким же образом, как ИТ-подразделение Pitt расследует сообщения о подключенных конкретных устройствах. к проводным портам, которые подозреваются в нарушении работы. Хотя Pitt IT не будет активно отслеживать контент, передаваемый по радиочастотам беспроводной сети Университета, при расследовании сообщений о потенциально мешающих устройствах, оборудование для обнаружения беспроводной сети будет использоваться для обнаружения несанкционированного оборудования беспроводной сети. Подразделения должны будут удалить любое такое оборудование, обнаруженное в контролируемом подразделением пространстве Университета.

Услуга беспроводного доступа предоставляется на основе предполагаемых данных об использовании, собранных в ходе первоначальных обследований объекта, проведенных ИТ-отделом Pitt. По мере увеличения числа пользователей эффективная производительность беспроводной сети может снижаться.

Текущие отраслевые стандарты службы беспроводной сети не обеспечивают достаточную пропускную способность для эффективной поддержки приложений и сетевых служб, интенсивно использующих полосу пропускания. Pitt IT запрещает использование обслуживающих приложений (файловые, веб-серверы, медиа-серверы) в сети PittNet Wi-Fi.

Отдел ИТ компании Pitt будет решать проблемы, возникающие при использовании услуг беспроводной сети, в соответствии со следующим списком приоритетов: общедоступный, академический, исследовательский, административный и персональный.

Безопасность

Для доступа к беспроводным сетям Университета все авторизованные пользователи во всех областях должны пройти аутентификацию в сети, используя назначенное им имя пользователя и пароль для университетской вычислительной учетной записи, с помощью предоставленного университетом программного обеспечения беспроводного клиента или запрашивающего устройства 802. 1x. Журналы доступа к сети будут вестись с указанием имени пользователя, времени доступа и продолжительности использования для всех пользователей, которые получают доступ к сети с помощью беспроводных подключений. Эта информация будет предоставлена ​​уполномоченным государственным органам, если Университет будет обязан раскрыть такую ​​информацию.

Беспроводная технология, развернутая в Университете Питтсбурга, включает использование WPA (Wi-Fi Protected Access), который обеспечивает улучшенное шифрование данных с помощью протокола целостности временного ключа (TKIP) и аутентификацию пользователя с помощью расширяемого протокола аутентификации (EAP). Для обеспечения дополнительной безопасности все беспроводные сети Университета будут требовать аутентификации конечных пользователей в сети при подключении любого беспроводного устройства конечного пользователя с помощью запрашивающего устройства 802.1x или предоставленного программного обеспечения беспроводного клиента. Каждый пользователь должен будет пройти аутентификацию в сети, используя свою учетную запись University Computing и пароль. Центральная служба каталогов Университета будет использоваться в качестве основы для аутентификации служб, включая доступ к беспроводной сети.

Использование WPA и 802.1x для аутентификации пользователей обеспечит повышенный уровень безопасности действий пользователей беспроводной сети Университета. Теперь, когда протокол Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) и даже Advanced Encryption Standard (AES) могут быть практически развернуты, ИТ-отдел Pitt в какой-то момент в будущем прекратит поддержку старых и менее безопасных методов безопасности. Были опубликованы отчеты, демонстрирующие недостатки протокола WEP и утверждающие, что его не следует использовать для защиты конфиденциальных данных, таких как идентифицируемая информация о пациенте, платежная ведомость и данные учащихся. Благодаря использованию более новых и усовершенствованных механизмов шифрования и протоколов аутентификации пользователей эти недостатки устраняются. Хотя безопасность беспроводной сети теперь так же надежна, как и проводная сеть, университет будет предотвращать беспроводной доступ к такого рода данным, если такие данные хранятся в защищенных центральных службах. Устройствам, использующим беспроводную сеть в своей области для повседневных операций, не будут предоставляться исключения через брандмауэры Pitt IT для получения собственного доступа к конфиденциальной информации через PittNet Wi-Fi без использования VPN (Pitt VPN или IPSec).

Студенты, преподаватели, сотрудники и подразделения университета должны соблюдать условия всех применимых политик допустимого использования университета, руководств по использованию сети и всех применимых местных, государственных и федеральных правил при использовании оборудования, подключенного к сети университета, независимо от того, является ли физическое лицо использует беспроводные или проводные сетевые соединения. Информация о нарушениях таких правил будет доведена до сведения группы реагирования Университета на компьютерные инциденты и может быть направлена ​​в соответствующий университет или государственные органы.

Студенты, преподаватели, сотрудники и подразделения университетов должны знать, что использование беспроводных сетевых подключений может увеличить риск того, что конфиденциальная информация может быть перехвачена неуполномоченными или непреднамеренными сторонами. Этот риск присущ технологии беспроводной сети, независимо от мер безопасности, которые могут быть реализованы Университетом. Пользователи должны избегать отправки или получения конфиденциальных или других конфиденциальных данных через беспроводные соединения, когда это возможно.

Беспроводное использование

Некоторые службы могут оказывать негативное влияние на беспроводную сеть, поскольку они вызывают высокий уровень активности в сети. Такие услуги могут негативно повлиять на производительность вашей беспроводной сети и на производительность сети других пользователей беспроводной сети. Беспроводная сеть является общим ресурсом, что означает, что полоса пропускания, доступная каждому пользователю точки доступа, будет снижаться по мере использования услуг с высокой пропускной способностью. Если студенту, преподавателю или сотруднику требуется услуга, требующая высокой пропускной способности, следует использовать проводное сетевое соединение.

В следующем списке приведены примеры использования высокой пропускной способности. Обратите внимание, что этот список не является исчерпывающим.

Вы не можете использовать компьютер, подключенный к беспроводной сети, в качестве сервера любого типа, например:

• Веб-серверы
• Одноранговые серверы для обмена файлами
• FTP-серверы
• Многопользовательские игровые серверы

На незащищенном компьютере могут возникнуть проблемы, которые также приведут к высокой нагрузке на полосу пропускания. Ниже приведены примеры возможных проблем:

• Заражение червями или вирусами
• Скомпрометированные системы, на которых запущены ftp, IRC или другие службы или вредоносные программы-шпионы

Некоторые действия могут также использовать чрезмерную пропускную способность беспроводной сети. Ниже приведены некоторые примеры действий пользователей, которые потребляют большое количество трафика:

• Переустановка операционной системы
• Загрузка и установка приложений
• Выполнение резервного копирования системы
• Перенос больших файлов (изображений, видео, музыки, баз данных) в другие системы

Воздушное пространство

Проблемы могут возникнуть, если другие устройства используют тот же диапазон радиочастот (2,4 ГГц), что и беспроводная сеть. Из-за возможности конфликтов всем пользователям важно понимать, какие технологии разрешены в нашей среде, а какие запрещены.

Для предоставления услуг беспроводной сети на самом высоком уровне качества все неклиентские устройства, использующие диапазон 2,4 ГГц, должны быть выведены из эксплуатации в любом здании Университета. Только устройства, входящие в сеть Wi-Fi PittNet, смогут использовать диапазон 2,4 ГГц.

Сюда входят любые устройства, которые используются в качестве беспроводной базовой станции или маршрутизатора, например, базовая станция Apple Airport или любой другой беспроводной маршрутизатор. Беспроводные телефоны, камеры и аудиодинамики, использующие частотный диапазон 2,4 ГГц или 5 ГГц, также не следует использовать в зонах с беспроводным покрытием.

Если вы считаете, что у вас уже есть система, которая может использовать для передачи радиочастоты 2,4 ГГц, обратитесь в круглосуточную службу технической поддержки по телефону 412-624-HELP (4357), чтобы определить, не будут ли такие устройства мешать работе беспроводной сети в вашем область.

Pitt IT-обязанности

1. Разработка и поддержка стандарта беспроводной связи и руководств по беспроводной связи.
2. Установка и техническое обслуживание всего оборудования, поддерживающего услуги беспроводной сети в Университете Питтсбурга.
3. Исследование и решение проблем помех беспроводной связи.
4. Развертывание, управление и настройка доступа к беспроводной сети в общественных местах, классах и офисных помещениях.
5. Разработка и внедрение протоколов и методов безопасности беспроводной сети.
6. Обеспечение обучения пользователей вопросам безопасности беспроводной сети и допустимому использованию услуг беспроводной сети.
7. Мониторинг производительности и безопасности для всех установленных точек беспроводного доступа и предоставление статистических данных о производительности подразделениям Университета по запросу.
8. Мониторинг развития технологий беспроводных сетей и оценка их потенциального использования в беспроводной инфраструктуре университета.
9. Реагирование на проблемы, о которых сообщается в круглосуточную службу поддержки ИТ, в соответствии со стандартными процедурами и уровнями обслуживания.

Обязанности пользователя беспроводной сети

1. Соблюдение стандарта беспроводной сети и соответствующих правил и политик, установленных Университетом Питтсбурга.
2. Внедрение рекомендуемого программного обеспечения безопасности, настроек оборудования, исправлений и протоколов на оборудовании конечного пользователя, используемом для доступа к беспроводным сетям Университета.
3. Соблюдение всех соответствующих политик и процедур Университета, а также федеральных, государственных и местных законов, касающихся безопасности важных и конфиденциальных данных при работе с такими данными в беспроводных сетях Университета.
4. Установка адаптеров беспроводного сетевого интерфейса в соответствии с опубликованными инструкциями.
5. Принятие на себя ответственности за поддержку и устранение неполадок при использовании адаптеров беспроводного сетевого интерфейса, не поддерживаемых ИТ-подразделением Pitt.
6. Немедленно сообщите об известном неправомерном использовании беспроводной сети или связанного с ней оборудования в круглосуточную службу технической поддержки.

Объяснение стандартов 802.11 | Черный ящик

Быстрее. дальше. Лучше. Эволюция 802.11.

Взрыв мобильных устройств продолжает стимулировать не только цифровую трансформацию предприятий, но и то, как работают сотрудники этих предприятий. Ожидается, что в 2022 году рынок Интернета вещей вырастет на 18% до 14,4 млрд активных подключений. Прогнозируется, что к 2025 году, когда ослабнут ограничения на поставку и дальнейшее ускорение роста, будет около 27 миллиардов подключенных IoT-устройств. ¹

Задумайтесь: какое устройство у вас всегда с собой? Ваш телефон. Но у вас, вероятно, также есть планшет и ноутбук, которые вы используете для доступа к рабочим приложениям. У большинства людей есть три мобильных устройства, и Wi-Fi является критически важным компонентом того, как мы соединяемся на границе, будь то офис, ваша машина, аэропорт или даже ваш кухонный стол.

Мобильность меняет то, как мы работаем и где мы работаем. Основой этого преобразования стали стандарты беспроводной связи IEEE: от исходного стандарта, который заставил многих из нас смотреть на прялку и ждать подключения, до последнего предложенного стандарта, который обеспечит всем нам одновременный беспроводной доступ. Теперь конечным пользователям требуется возможность подключения любого устройства в любое время и в любом месте — быстро и с высокой доступностью. Вопрос в том, может ли ваша беспроводная сеть это обеспечить?

В этом учебном пособии будет расшифрован алфавитный набор наиболее распространенных стандартов IEEE 802.11, а также описано, как они развивались с течением времени и какие стандарты необходимы вашему предприятию для осуществления цифровой трансформации. Одно примечание: Wi-Fi Alliance добавил в стандарты названия поколений, чтобы их было легче запомнить и понять, аналогично обозначениям 3G/4G/5G, используемым для сотовых сетей. Эти обозначения перечислены ниже.

Стандартный	Выпущено	Частота (ГГц)	Скорость	Диапазон
IEEE 802.11	1997	2,4	2 Мбит/с	В помещении: 20 м На открытом воздухе: 100 м
Wi-Fi 1/IEEE 802.11a	1999	5/3,7	54 Мбит/с	В помещении: 35 м На открытом воздухе: 120/5000 м
Wi-Fi 2/IEEE 802.11b	1999	2,4	11 Мбит/с	В помещении: 35 м На открытом воздухе: 120 м
Wi-Fi 3/IEEE 802.11g	2003	2,4	54 Мбит/с	В помещении: 38 м На открытом воздухе: 140 м
Wi-Fi 4/IEEE 802. 11n	2009	2,4/5	600 Мбит/с	В помещении: 70 м На открытом воздухе: 250 м
Wi-Fi 5/IEEE 802.11ac	2013	2,4/5	450 Мбит/с/1300 Мбит/с	В помещении: 46 м На улице: 92 м
IEEE 802.11ad (WiGig)	2012	60	6,7 Гбит/с	В помещении: 9,1 м
IEEE 802.11ah (HaLow)	2016	0,9	347 Мбит/с	1 км
Wi-Fi 6/IEEE 802.11ax	2019	2,4/5 ГГц	450 Мбит/с/10,53 Гбит/с	30 футов (9,1 м)
Wi-Fi 7/IEEE 802. 1be	2024 оценка	320 МГц	30 Гбит/с	Подлежит уточнению

Wi-Fi 1/2/802.11/a/b . Это был первоначальный стандарт, созданный в 1997 году. Он обеспечивал скорость передачи данных всего 2 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц, что было слишком медленно для большинства приложений. Версия A (5 ГГц) увеличила скорость передачи данных до 54 Мбит/с. Версия Б (1999) вернулся к частоте 2,4 ГГц и увеличил скорость передачи данных до 11 Мбит/с.

Wi-Fi 3/802.11g . Выпущенный в 2003 году, это был следующий значительный стандарт беспроводной связи со скоростью 54 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц, что делало его обратно совместимым с 802.11b.

Wi-Fi 4/802.11n . Утвержденный в 2009 году, Wi-Fi 4 позволяет работать как на частотах 2,4, так и на 5 ГГц, что в то время изменило правила игры. Это был первый стандарт, использующий MIMO (Multiple In, Multiple Out) и предлагающий лучшую скорость, 300 Мбит/с, больший радиус действия, большую устойчивость к помехам и обратную совместимость с Wi-Fi 2 и 3.

Wi-Fi 5/802.11ac . Представленный в 2013 году, AC обеспечивает скорость 1 300 Мбит/с на частоте 5 ГГц и скорость 450 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц. Точки доступа Wi-Fi 5 широко используются в крупных корпоративных сетях в качестве дополнения к DAS и беспроводным сетям малых сот. Точки доступа Wi-Fi 5 также обеспечивают основное беспроводное подключение в небольших компаниях, торговых точках и, скорее всего, в вашем доме.

Wi-Fi 6/802.11ax. Выпущенный в 2019 году стандарт 802.11ax меняет правила игры с точки зрения Wi-Fi. Wi-Fi 6 в четыре-десять раз быстрее, чем Wi-Fi 5, с максимальной скоростью передачи данных 1,3 Гбит/с. AX работает на частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц и обратно совместим с Wi-Fi 4 и 5. Для достижения значительного увеличения скорости и емкости Wi-Fi 6 уровней MU-MIMO (многопользовательский, множественный -выход) с OFDMA (технология множественного доступа с ортогональным частотным разделением). Это позволяет большому количеству устройств использовать одну и ту же точку доступа одновременно, а не последовательно значительно увеличивать скорость, емкость и пропускную способность при одновременном снижении задержки.