802.11x: объяснение стандартов и скоростей Wi-Fi

Термин Wi-Fi является синонимом беспроводных локальных сетей, несмотря на то, что это особый товарный знак, принадлежащий Wi-Fi Alliance, группе, занимающейся сертификацией того, что продукты соответствуют стандартам беспроводной связи IEEE.

В соглашении об именах IEEE все стандарты, которые определяют протоколы для реализации беспроводных локальных сетей, подпадают под зонтик 802.11. Отдельные стандарты назначаются в алфавитном порядке: 802.11a, 802.11b и т. д. Благодаря широкому распространению беспроводных локальных сетей новые стандарты продолжают разрабатываться быстрыми темпами, создавая запутанную алфавитную кашу.

Стремясь помочь широкой общественности немного лучше понять стандарты, Wi-Fi Alliance в 2018 году начал переводить технические названия стандартов в легко запоминающуюся числовую систему (Wi-Fi 5, Wi-Fi 6), которая отражает название сотовых технологий (3G, 4G, 5G).

Ниже приводится объяснение стандартов Wi-Fi, разбитых на четыре раздела: популярные базовые стандарты, будущие стандарты, которые все еще находятся в стадии разработки, стандарты, разработанные для нишевых приложений, и исторические стандарты, которые, возможно, больше не используются. Вы также можете просмотреть временную шкалу этих стандартов  на веб-сайте IEEE.

Основные стандарты беспроводной локальной сети

Wi-Fi 5 (802.11ac)

Старые домашние беспроводные маршрутизаторы, скорее всего, совместимы со стандартом 802.1ac и работают в диапазоне частот 5 ГГц. Благодаря технологии Multiple Input, Multiple Output (MIMO) — несколько антенн, работающих как на передающих, так и на принимающих устройствах, для уменьшения ошибок и повышения скорости - этот стандарт поддерживает скорость передачи данных до 3,46 Гбит/с.
Некоторые поставщики маршрутизаторов включают технологии, которые поддерживают частоту 2,4 ГГц через 802.11n или Wi-Fi 4, обеспечивая поддержку старых клиентских устройств, которые могут иметь радио модули 802.11b/g/n, а также обеспечивают дополнительную пропускную способность для повышения скорости передачи данных. Новые домашние маршрутизаторы и новые устройства теперь поддерживают Wi-Fi 6 и/или 6E.

Wi-Fi 6 и 6E (802.11ax): высокоэффективная беспроводная сеть

Стандарт 802.11ax, известный как High Efficiency WLAN, направлен на повышение производительности в плотных условиях, таких как спортивные стадионы и аэропорты, при этом работая в диапазоне частот 2,4 ГГц и 5 ГГц. Wi-Fi 6 обещает как минимум 4-кратное увеличение пропускной способности по сравнению с 802.11n и 802.11ac благодаря более эффективному использованию спектра. Стандарт был опубликован в мае 2021 года.

Wi-Fi 6E расширяет протокол до полосы частот 6 ГГц и может использовать до 14 дополнительных каналов по 80 МГц или семь дополнительных каналов по 160 МГц для таких приложений, как видео высокой четкости и виртуальная реальность. По словам Wi-Fi Alliance, устройства, использующие 6E, могут обеспечить более высокую производительность сети и одновременно поддерживать больше пользователей Wi-Fi даже в плотных и перегруженных средах. Дополнительные варианты использования включают унифицированные коммуникации, облачные вычисления и теле присутствие, а также ускорение подключения нового поколения к сетям 5G.

Wi-Fi 7 (802.11be): Чрезвычайно высокая пропускная способность

Преемником Wi-Fi 6 и 6E является  стандарт 802.11be , обозначенный Wi-Fi Alliance как Wi-Fi 7. Эта версия все еще находится на стадии разработки, окончательное утверждение ожидается в 2024 году (хотя продукты, вероятно, появятся раньше). после утверждения проектов протоколов).

Этот протокол ориентирован на работу внутри и вне помещений со стационарными и мобильными скоростями в частотных диапазонах 2,4, 5 и 6 ГГц, а его целью является поддержка максимальной пропускной способности не менее 30 Гбит/с (с потенциалом достижения 46 Гбит/с) при обеспечении обратной связи. совместимость.

Более высокая пропускная способность сможет поддерживать видеотрафик в диапазоне разрешений от 4K до 8K (несжатый диапазон 20 Гбит/с), а также приложения с высокой пропускной способностью и малой задержкой, такие как дополненная реальность, виртуальная реальность, удаленный офис и облачные вычисления.

Обсуждаемые функции  включают в себя использование полосы пропускания 320 МГц (удвоение максимального размера канала 160 МГц) и более эффективное использование несмежного спектра, многодиапазонную/многоканальную агрегацию, удвоение пространственных потоков за счет расширения MIMO с восьми до 16), координация нескольких точек доступа, улучшенная адаптация канала и протокол повторной передачи. Версия Draft 2.0 была представлена ​​в июле 2022 г., утверждение проекта ожидается к ноябрю 2022 г., а окончательное утверждение ожидается к марту 2024 г.

Стандарты Wi-Fi в разработке

802.11az: Позиционирование следующего поколения (NGP)

В январе 2015 года была сформирована исследовательская группа для удовлетворения потребностей «станции в определении ее абсолютного и относительного положения по отношению к другой станции или станциям, с которыми она связана или не связана». Целями группы будет определение модификаций управления доступом к среде и физических уровней, которые позволят «определять абсолютное и относительное положение с большей точностью по сравнению с протоколом точного измерения времени (MTM), выполняемым на том же физическом типе, в то время как сокращение использования существующей беспроводной среды и энергопотребления, а также возможность масштабирования до плотных развертываний». Окончательное утверждение ожидается к декабрю 2022 года.

802.11bd - связь нового поколения между транспортными средствами

Одна из концепций, связанных с миром интеллектуальных транспортных средств, заключается в том, что автомобили, находящиеся в непосредственной близости, могут создавать специальные автомобильные сети для обмена информацией, связанной с безопасностью и управлением дорожным движением. 802.11bd определяется как поправка к 802.11p для повышения надежности, задержки и пропускной способности. Окончательное утверждение ожидается к декабрю 2022 года.

802.11bf - определение WLAN

Этот стандарт исследует использование беспроводной локальной сети, которая может воспринимать беспроводные сигналы для обнаружения характеристик предполагаемой цели в заданной среде, таких как дальность, скорость, угол, движение, присутствие или близость или жесты. Объектами могут быть люди или животные, а окружающей средой может быть комната, дом, транспортное средство или офис. Первоначальный проект ожидается в сентябре 2022 года, а окончательное утверждение ожидается в период с июля по сентябрь 2024 года.

802.11bh - рандомизированные и изменяющиеся MAC-адреса

Стандарт 802.11aq формализовал конфиденциальность MAC-адресов для станций 802.11, что включает в себя изменение их MAC-адресов и/или использование рандомизированных MAC-адресов. Однако это может иметь широкий спектр последствий, влияющих не только на сети 802.11, но и на многие связанные с ними службы. Эта рабочая группа была сформирована для разработки поправки для смягчения этих воздействий, продолжая при этом защищать преимущества конфиденциальности пользователей, обеспечиваемые рандомизированными и/или меняющимися MAC-адресами. Первоначальный проект этих изменений ожидается к сентябрю 2022 года.

802.11bi - повышенная конфиденциальность данных

Целью этой поправки является указание модификаций спецификации управления доступом к среде (MAC) 802.11 для создания новых механизмов, которые решают и улучшают конфиденциальность пользователей. Пользователи и правительства обеспокоены защитой личной информации, такой как местонахождение, перемещения, контакты и действия. Соответствие стандарту 80.211 недостаточно защищает пользователей от отслеживания и профилирования атак. Первоначальный проект предложения ожидается к марту 2023 года.

Нишевые стандарты Wi-Fi

802.11ah:  низкий уровень Wi-Fi

Стандарт 802.11ah определяет работу нелицензируемых сетей в полосах частот ниже 1 ГГц (как правило, полоса 900 МГц), за исключением полос телевизионного белого пространства. В США это включает 908-928 МГц, с другими частотами в других странах. Целью стандарта 802.11ah является создание сетей Wi-Fi с расширенным диапазоном, которые выходят за рамки обычных сетей в диапазоне 2,4 ГГц и 5 ГГц (помните, что более низкая частота означает больший диапазон) со скоростью передачи данных до 347 Мбит/с.

Кроме того, стандарт направлен на снижение энергопотребления, что полезно для устройств Интернета вещей для связи на больших расстояниях без использования большого количества энергии. Но он также может конкурировать с технологиями Bluetooth в домашних условиях из-за более низкого энергопотребления. Протокол был утвержден в сентябре 2016 г. и опубликован в мае 2017 г.

802.11ad: высокая пропускная способность, короткие расстояния

Утвержденный в декабре 2012 года стандарт 802.11ad очень быстр — он может обеспечить скорость передачи данных до 6,7 Гбит/с на частоте 60 ГГц, но это достигается за счет расстояния — этого можно добиться только в том случае, если ваше клиентское устройство находится в пределах 3,3 метра ( всего 11 футов) от точки доступа.

802.11ay: новое поколение 60 ГГц

Этот стандарт поддерживает максимальную пропускную способность не менее 20 Гбит/с на частоте 60 ГГц (802.11ad в настоящее время обеспечивает скорость до 7 Гбит/с), а также увеличивает диапазон и надежность. Стандарт был опубликован в июле 2021 года.

Исторические стандарты Wi-Fi

802.11n (Wi-Fi 4)

Первый стандарт, определяющий MIMO, 802.11n, был утвержден в октябре 2009 года и позволяет использовать две частоты — 2,4 ГГц и 5 ГГц со скоростью до 600 Мбит/с. Когда вы слышите, как поставщики беспроводных локальных сетей используют термин «двухдиапазонный», это означает возможность доставки данных на этих двух частотах.

802.11g

Утвержденный в июне 2003 года, стандарт 802.11g стал преемником стандарта 802.11b, способным развивать скорость до 54 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц, что соответствует скорости 802.11a, но в более низком частотном диапазоне . 

802.11а

Первая «буква» после утверждения стандарта 802.11 в июне 1997 года предусматривала работу на частоте 5 ГГц со скоростью передачи данных до 54 Мбит/с. Вопреки здравому смыслу, 802.11a появился позже, чем 802.11b, что вызвало некоторую путаницу на рынке, поскольку люди ожидали, что стандарт с «b» в конце будет обратно совместим со стандартом с «a» в конце. Неа.

802.11b

Выпущенный в сентябре 1999 года, скорее всего, вашим первым домашним маршрутизатором был стандарт 802.11b, работающий на частоте 2,4 ГГц и обеспечивающий скорость передачи данных до 11 Мбит/с.

802.11-1997

Первый стандарт, обеспечивающий скорость передачи данных до 2 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц. Он обеспечивал колоссальные 66 футов в помещении (330 футов на открытом воздухе), поэтому, если у вас был один из этих маршрутизаторов, вы, вероятно, использовали его только в одной комнате.