Wifi a b g n ac что это

Обновлено: 09.01.2025

Разбираемся вместе, что означают a/b/g/n, которые можно встретить при настройке Wi-Fi-роутера, и почему на эти характеристики следует обращать внимание при покупке устройства.

Бонус в конце статьи: режим на роутере, который увеличит скорость Интернета.

Самый первый стандарт не имел никакого буквенного обозначения. Он появился в 1996 году и использовался до 1999 года. Данные по воздуху при применении этого протокола скачивались со скоростью 1 Мбит/с. По современным меркам это чрезвычайно мало. Но тогда никто особо и не пользовался Интернетом. В те годы ещё даже WAP не был развит, а интернет-странички весили не более 20 Кб.

Стандарт использовался в строго специфических целях — для отладки оборудования и удаленной настройки компьютера.

Почему столько стандартов?

У каждой последующей технологии Wi-Fi собственные минусы и плюсы. Разработчики постоянно улучшают первоначальные параметры, пытаясь ускорить быстродействие и стабильность линии.

Разработкой стандартов официально занимаются в Институте электроники и электротехники (IEEE). Специалисты помогают компаниям выпускать совместимые устройства.

Основные разновидности Wi-Fi

802.11а

Относится к первым сертифицированным вариантам, разработанным в 1999 г. Отличием его от первоначального варианта стала возможность использовать частоту 5 ГГц, что позволило возрасти мощности потока до 54 Мбит/с.

скоростью передачи — не выше 11 Мбит/с;
радиусом действия — в 50 м;
частотой — 2,4 ГГц;
невысокой стоимостью по сравнению с другой аппаратурой.

802.11b

Начал применяться в 2001 г. При создании упор делался на показатели тактовой частоты и уровень пропускной способности. Вернулись к использованию частоты в 2,4 ГГц, потому что преимуществ у нее оказалось больше из-за пропускной способности. Разработчикам удалось добиться скорости потока данных в пределах 5,5 — 11 Мбит/с

скоростью при передаче данных — до 54 Мбит/с;
радиусом действия — до 30 м;
частотой — в 5,8 ГГц.

802.11g

Популярность версии связана с совместимостью со стандартом 802.11b и показателями скорости передачи информации. Впервые появилась в 2002 г., сейчас встречается реже. К его преимуществам относят:

невысокое энергопотребление;
неплохую дальность действия — до 50 м;
высокую пробивающую способность.

Устройство функционирует на частоте 2,4 ГГц, со скоростью в 54 Мбит/с.

802.11n

Является усовершенствованным типом 802.11b. Технические возможности устройств достигли уровня, который позволял перерабатывать более тяжелый контент, и обновление было очень кстати. Волны способны проходить через бетонные преграды. Позволяет нескольким аппаратам в доме работать одновременно стабильно и без сбоев.

Одновременно может поддерживать обе частоты, была внедрена разработка MIMO, что обеспечивает скорость передачи до 150 Мбит/с.

Главные характеристики 802.11n:

стабильной скоростью передачи пакета информации — в 200 Мбит/с;
радиусом действия — до 0,1 км;
частотой в 5 или 2,4 ГГц.

802.11ac

Относится к новейшим стандартам, позволяющим получить новое качество интернета. Преимущества:

Одна из самых важных настроек беспроводной сети, это "Режим работы", "Режим беспроводной сети", "Mode" и т. д. Название зависит от маршрутизатора, прошивки, или языка панели управления. Данный пункт в настройках маршрутизатора позволяет задать определенный режим работы Wi-Fi (802.11) . Чаще всего, это смешанный режим b/g/n. Ну и ac, если у вас двухдиапазонный маршрутизатор.

Чтобы определить, какой режим лучше выбрать в настройках маршрутизатора, нужно сначала разобраться, что это вообще такое и на что влияют эти настройки. Думаю, не лишним будет скриншот с этими настройками на примере роутера TP-Link. Для диапазона 2.4 и 5 GHz.

На данный момент можно выделить 4 основных режима: b/g/n/ac. Основное отличие – максимальная скорость соединения. Обратите внимание, что скорость, о которой я буду писать ниже, это максимально возможная скорость (в один канал) . Которую можно получить в идеальных условия. В реальных условиях скорость соединения намного ниже.

IEEE 802.11 – это набор стандартов, на котором работают все Wi-Fi сети. По сути, это и есть Wi-Fi.

Давайте подробно рассмотрим каждый стандарт (по сути, это версии Wi-Fi) :

802.11a – я когда писал о четырех основных режимах, то его не рассматривал. Это один из первых стандартов, работает в диапазоне 5 ГГц. Максимальная скорость 54 Мбит/c. Не самый популярный стандарт. Ну и старый уже. Сейчас в диапазоне 5 ГГц уже "рулит" стандарт ac.
802.11b – работает в диапазоне 2.4 ГГц. Скорость до 11 Мбит/с.
802.11g – можно сказать, что это более современный и доработанный стандарт 802.11b. Работает так же в диапазоне 2.4 ГГц. Но скорость уже до 54 Мбит/с. Совместим с 802.11b. Например, если ваше устройство может работать в этом режиме, то оно без проблем будет подключаться к сетям, которые работают в режиме b (более старом) .
802.11n – самый популярный стандарт на сегодняшний день. Скорость до 600 Мбит/c в диапазоне 2.4 ГГц (при ширине канала 40 MHz и трех независимых антеннах) . Совместимость с 802.11a/b/g.
802.11ac – новый стандарт, который работает только в диапазоне 5 ГГц. Скорость передачи данных до 6,77 Гбит/с (при наличии 8 антенн и в режиме MU-MIMO) . Данный режим есть только на двухдиапазонных маршрутизаторах, которые могут транслировать сеть в диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц.

Скорость соединения

Как показывает практика, чаще всего настройки b/g/n/ac меняют с целью повысить скорость подключения к интернету. Сейчас постараюсь пояснить, как это работает.

Возьмем самый популярный стандарт 802.11n в диапазоне 2.4 ГГц, когда максимальная скорость 150 Мбит/с. Именно эта цифра чаще всего указана на коробке с маршрутизатором. Так же там может быт написано 300 Мбит/с, или 450 Мбит/с. Это зависит от количества антенн на маршрутизаторе. Если одна антенна, то роутер работает в один поток и скорость до 150 Мбит/с. Если две антенны, то два потока и скорость умножается на два – получаем уже до 300 Мбит/с и т. д.

Все это просто цифры. В реальных условиях скорость по Wi-Fi при подключении в режиме 802.11n будет 70-80 Мбит/с. Скорость зависит от огромного количества самых разных факторов: помехи, уровень сигнала, производительность и нагрузка на маршрутизатор, настройки и т. д.

Вот смотрите, практически на всех маршрутизаторах, даже на которых написано 300 Мбит/с скорость WAN порта ограничена в 100 Мбит/с. Больше ну никак не выжать. Даже если ваш провайдер дает 500 Мбит/с. Поэтому, лучше покупать роутеры с гигабитными портами. Можете почитать мою статью, где я рассказывал о всех нюансах в выборе маршрутизатора.

Еще статьи по теме:

По поводу того, какой режим работы беспроводной сети задать в настройках роутера и как это может повлиять на скорость, я расскажу во второй части этой статьи.

Совместимость (роутер/устройство-клиент)

Все роутеры, которые сейчас продаются на рынке, могут работать как минимум в трех режимах – b/g/n. Если роутер двухдиапазонный, то еще и в 802.11ac.

Устройства (а точнее встроенные в них Wi-Fi модули) : телефоны, планшеты, ноутбуки, телевизоры, USB Wi-Fi адаптеры и т. д., так же имеют поддержку определенных стандартов. Практически все новые устройства, которые выходят сейчас на рынок, могут подключаться к Wi-Fi в режиме a/b/g/n/ac (понятно, что актуальны два последних) . В обоих диапазонах (2.4 и 5 GHz) . На каких-то отдельных моделях (например, на дешевых ноутбуках, смартфонах) может не быть поддержки стандарта ac.

А если на ноутбуке есть поддержка только Wi-Fi b/g, а наша Wi-Fi сеть работает в режиме "только n", то наш ноутбук к этой сети уже не подключится. Скорее всего мы увидим ошибку Windows не удалось подключиться к Wi-Fi или Не удается подключиться к этой сети в Windows 10. А решить эту проблему можно установкой в настройках маршрутизатора автоматического режим (b/g/n mixed) .

Недавно я сам столкнулся с такой проблемой. К роутеру ZyXEL никак не получалось подключить ноутбук Toshiba Satellite L300. Все устройства подключались без проблем, а ноутбук никак. Появлялась ошибка "Windows не удалось подключиться к. ". Это в Windows 7. В то же время, ноутбук без проблем подключался к беспроводной сети, которую раздавали с телефона.

Как выяснилось, в настройках Wi-Fi сети рутера ZyXEL был выставлен стандарт 802.11n. А ноутбук старый, и в режиме n работать не может. Поэтому и не подключался. Полная несовместимость. После смены настроек роутера на 802.11 b/g/n ноутбук сразу подключился.

b/g/n/ac в настройках роутера. Какой режим выбрать и как поменять?

Как правило, по умолчанию стоит автоматический режим. 802.11b/g/n mixed, или 802.11n/ac mixed (смешанный) . Это сделано для обеспечения максимальной совместимости. Чтобы к маршрутизатору можно было подключить как очень старое, так и новое устройство.

Я не тестировал, но не раз слышал и читал, что установка режима 802.11n (Only n) для диапазона 2.4 ГГц, разумеется, позволяет прилично увеличить скорость Wi-Fi. И скорее всего так и есть. Поэтому, если у вас нет старых устройств, у которых нет поддержки 802.11n, то рекомендую поставить именно этот стандарт работы беспроводной сети. Если есть такая возможность в настройках вашего маршрутизатора.

А для диапазона 5 ГГц я все таки оставил бы смешанный режим n/ac.

Вы всегда можете протестировать. Замеряем скорость интернета на устройствах в смешанном режиме, затем выставляем "Только 802.11ac", или "Только 802.11n" и снова замеряем скорость. Всегда сохраняйте настройки и перезагружайте маршрутизатор. Ну и не забывайте, какие настройки вы меняли. Чтобы в случае проблемы с подключением устройств можно было вернуть все обратно.

Смена режима Wi-Fi (mode) на роутере TP-Link

В настройках маршрутизатора TP-Link перейдите в раздел "Беспроводной режим" (Wireless) – "Настройки беспроводного режима".

Пункт пеню: "Режим", или "Mode" в зависимости от языка панели управления.

Если у вас двухдиапазонный маршрутизатор TP-Link, то для смены режима работы диапазона 5 GHz перейдите в соответствующий раздел.

И новая панель управления:

Я уже давно заметил, что на TP-Link в зависимости от модели и прошивки могут быт разные настройки режима беспроводной сети. Иногда, например, нет варианта "11n only". А есть только "11bg mixed", или "11bgn mixed". Что не очень удобно, так как нет возможности выставить работу в определенном режиме для увеличения скорости.

Режим беспроводной сети на роутере ASUS

Зайти в настройки роутера ASUS можно по адресу 192.168.1.1. Дальше открываем раздел "Беспроводная сеть". На этой странице находится нужная нам настройка.

На моем ASUS RT-N18U есть три варианта:

"Авто" – это b/g/n. Максимальная совместимость.
"N Onle" – работа только в режиме n, максимальная производительность. Без поддержки устаревших устройств.
"Legacy" – это когда устройства могут подключаться по b/g/n, но скорость стандартf 802.11n будет ограничена в 54 Мбит/с. Не советую ставить этот вариант.

Точно так же меняем настройки для другого диапазона. Выбрав в меню "Частотный диапазон" - "5GHz". Но там я советую оставить "Авто".

Смена стандарта Wi-Fi сети на ZyXEL Keenetic

Откройте настройки роутера ZyXEL и снизу перейдите в раздел "Wi-Fi сеть". Там увидите выпадающее меню "Стандарт".

Не забудьте нажать на кнопку "Применить" после смены параметров и выполнить перезагрузку устройства.

Беспроводной режим на D-link

Открываем панель управления маршрутизатора D-link по адресу 192.168.1.1 (подробнее в этой статье), или смотрите как зайти в настройки роутера D-Link.

Так как у них есть много версий веб-интерфейса, то рассмотрим несколько из них. Если в вашем случае светлый веб-интерфейс как на скриншоте ниже, то откройте раздел "Wi-Fi". Там будет пункт "Беспроводной режим" с четырьмя вариантами: 802.11 B/G/N mixed, и отдельно N/B/G.

Настройка "802.11 Mode".

Диапазон радиочастот на роутере Netis

Откройте страницу с настройками в браузере по адресу http://netis.cc. Затем перейдите в раздел "Беспроводной режим".

Там будет меню "Диапаз. радиочастот". В нем можно сменить стандарт Wi-Fi сети. По умолчанию установлено "802.11 b+g+n".

Ничего сложного. Только настройки не забудьте сохранить.

Настройка сетевого режима Wi-Fi на роутере Tenda

Настройки находятся в разделе "Беспроводной режим" – "Основные настройки WIFI".

Пункт "Сетевой режим".

Можно поставить как смешанный режим (11b/g/n), так и отдельно. Например, только 11n.

Если у вас другой маршрутизатор, или настройки

Дать конкретные инструкции для всех устройств и версий программного обеспечения просто невозможно. Поэтому, если вам нужно сменить стандарт беспроводной сети, и вы не нашли своего устройства выше в статье, то смотрите настройки в разделе с названием "Беспроводная сеть", "WiFi", "Wireless".

Если не найдете, то напишите модель своего роутера в комментариях. И желательно прикрепить еще скриншот с панели управления. Подскажу вам где искать эти настройки.

Несмотря на то, что беспроводные сети Wi-Fi прочно вошли в нашу жизнь, и большинство из нас использует их каждый день, простому пользователю бывает очень легко потеряться в разнообразии терминов и определений. В этой статье мы постараемся раскрыть основные из них, а также доступно рассказать о стандартах, методах шифрования и режимах работы таких сетей.

Основные понятия

Прежде, чем начать, ознакомимся с основными терминами, используемыми в этой статье:

Аутентификация — проверка подлинности пользователя при подключении к точке доступа. Чаще всего производится с помощью введённого пароля, но существуют и другие способы, например, фильтрация по MAC-адресу.
MAC-адрес — физический адрес устройства, привязанный к его сетевому модулю.
SSID — идентификатор беспроводной сети, её имя, используемое для обнаружения другими устройствами. Вещание SSID может быть выключено, тогда для подключения к Wi-Fi потребуется его ввести вручную.
BSSID — MAС-адрес точки доступа.

Стандарт IEEE 802.11

Среди технических характеристик любого современного смартфона, планшета, а зачастую и другого гаджета, можно увидеть подобную строку: «Wi-Fi 802.11a/b/g/n». Давайте разберёмся, какую информацию содержит в себе такое обозначение.

Огромное количество стандартов из области радиотехники и электроники было разработано и поддерживается некоммерческой организацией IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Название института читается как I triple E («ай трипл и»). Среди почти тысячи стандартов IEEE существует целое семейство, посвящённое локальным вычислительным сетям — IEEE 802. В свою очередь, семейство IEEE 802 делится на подсемейства, одно из которых — IEEE 802.11, — целиком посвящено беспроводным сетям. Эти сети широко известны под брендом Wi-Fi (от английского Wireless Fidelity — «беспроводная чёткость»), который был предложен и продвигается объединением Wi-Fi Alliance. Таким образом, можно считать, что обозначения Wi-Fi и IEEE 802.11 в большинстве случаев равнозначны. Осталось разобраться в том, какое значение имеют буквы, которые обычно перечисляются через знак слэша после номера стандартов.

IEEE 802.11a. Фактически, каждая буква вместе с номером семейства, например, IEEE 802.11a означает отдельный стандарт. Как правило, буквы присваиваются стандартам в алфавитном порядке по мере их разработки, поэтому можно легко определить, какой из них новее. Первым из высокоскоростных стандартов как раз и был упомянутый выше 802.11а, представленный в 1999 году (однако первые устройства с его поддержкой появились только в 2001), работающий на частоте 5 ГГц и скорости до 54 Мбит/с.

IEEE 802.11b. Одновременно с 802.11a был представлен и 802.11b, но, несмотря на букву, он был всего лишь расширением изначального 802.11 и поддерживал скорости до 11 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц.

IEEE 802.11g. В 2003 году представлен обратно совместимый с 802.11b стандарт 802.11g, который позволил устройствам обмениваться информацией на скорости до 54 Мбит/с при частоте 2,4 ГГц.

IEEE 802.11y. Не получил распространения в России и Европе, но применяется в США. Значительно отличается от остальных тем, что работает на частоте 3,6 ГГц, что позволяет увеличить радиус передачи до 5 км при скорости 54 Мбит/с.

IEEE 802.11n. Перечисленные выше стандарты дали хороший толчок развитию беспроводных Wi-Fi сетей, но на данный момент все они считаются устаревшими и с каждым годом используются всё меньше, хотя обратную совместимость с 802.11a/b/g и сейчас сохраняет большинство оборудования. На сегодняшний день наиболее распространённым и универсальным стандартом считается представленный в 2009 году 802.11n. Этот стандарт применяется для сетей на частоте как 2,4 ГГц, так и 5 ГГц, причём теоретически способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с при применении технологии MIMO, которая подразумевает использование сразу нескольких антенн для одновременной передачи и приёма данных.

IEEE 802.11aс. Недавно (официально был принят в начале 2014 года) стали внедрять в устройства новый стандарт Wi-Fi — 802.11ac, который при частоте 5 ГГц и восьми MIMO-антеннах способен обеспечить скорость до 6,77 Гбит/с. Пока IEEE 802.11ac поддерживают не очень много устройств, но постоянно выходят новые гаджеты и сетевое оборудование с его поддержкой.

IEEE 802.11ad. Наконец, упомянем о последней разработке IEEE и Wi-Fi Alliance — стандарте 802.11ad. Ожидается, что благодаря ему скорость передачи информации достигнет 7 Гбит/с. Работать соответствующее оборудование будет на частоте 60 ГГц, что повлечёт за собой значительные физические ограничения: радиоволны соответствующей длины не смогут проникать сквозь стены и диапазон действия такой сети ограничится одной комнатой. 802.11ad будет применяться для работы беспроводных мониторов и передачи больших объёмов данных, например, мультимедийных файлов на проигрыватели, а если понадобится беспроводное подключение на большем расстоянии, точка доступа будет переключаться для работы в в частотах 2,4 / 5 ГГц.

Wi-Fi остается одной из наиболее перспективных технологий беспроводной связи. Она стремительно развивается и принимает в себя новые беспроводные решения, позволяющие увеличить скорость передачи данных. Даже с развитием LTE-сетей, Wi-Fi не остается в стороне, а скорее получает дополнительную ветку развития, разгружая трафик в наиболее востребованных участках сети.

Wi-Fi для применения внутри помещений в рамках установленной законодательством мощности излучения не требует получения разрешения на использование частот. Кроме того, организация Wi-Fi-сети в условиях дома или небольшого офиса довольно проста, благодаря чему, зачастую, можно обойтись своими силами. Тем не менее, при проектировании сети с высокими требованиями к качеству связи, плотности покрытия и пропускной способности, как правило, прибегают к помощи специалистов. Развертывание Wi-Fi-сети занимает на порядок меньше времени по сравнению с прокладкой СКС до рабочих мест. Именно за простоту настройки, развертывания, относительную дешевизну и удобство, Wi-Fi по праву считают одной из перспективных и активно развивающихся технологий.

Требования к Wi-Fi-оборудованию описаны в наборе стандартов IEEE 802.11. С выпуском каждого нового стандарта, к 802.11 добавлялась буква, например, 802.11a/b/n и т.д. На сегодняшний день насчитывается несколько десятков разновидностей стандартов Wi-Fi. Не все стандарты были направлены на увеличение скорости передачи данных, некоторые из них затрагивают вопросы безопасности (например, 802.11i), другие включали описание работы роуминга (802.11r) и т.д.

При этом следует отметить, что не все перечисленные стандарты Wi-Fi служат для организации беспроводных локальных сетей как привычные нам роутеры, работающие в диапазонах 2.4 и 5 ГГц (стандарты 802.11 a/b/g/n/ac). Такие стандарты как 802.11ad и 802.11ay изначально планировалось выпустить для передачи данных на небольшие расстояния – от 1 до 10 метров – и, в перспективе, использовать их для организации высокоскоростных интерфейсов передачи данных, например для подключения мониторов к ПК и передачи изображения в формате 8K. Однако, в результате развития 5G-сетей и переходом в диапазон до 100 ГГц, устройства с поддержкой 802.11ad стали применяться для организации радиодоступа вне помещений (но для таких частот должны быть обеспечены условия прямой видимости).

Таким образом, у Wi-Fi большое будущее, которое позволит использовать данную технологию в совершенно разных приложениях. Несомненно, данная технология найдет свое место как в 5G-сетях, IoT-решениях, так и в VR-приложениях:

Применимость различных стандартов Wi-Fi

Диапазон 2.4 ГГц

Большинство обычных клиентских маршрутизаторов и бытовых Wi-Fi-устройств работает в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц (802.11 b/g/n) и 5 ГГц (802.11 a/n/ac).

В диапазоне 2,4 ГГц стандартами определено 14 каналов. Некоторые из них могут быть недоступны в ряде стран (например, 14 канал разрешен для использования только в Японии). Каналы с номерами 1, 6 и 11 считаются полностью не пересекающимися по частотам и называются, как ни странно, "непересекающимися". Но на деле всегда остается "неучтенка", и если точки доступа расположены достаточно близко друг к другу, то и непересекающиеся каналы становятся пересекающимися:

Каждый канал занимает ширину в 20 МГц. В некоторых случаях, стандартами разрешено использовать ширину канала равную 40 МГц (см. раздел Агрегация каналов). Номера каналов и их центральные частоты приведены на рисунке.

Каналы Wi-Fi в диапазоне 2.4 ГГц

Использование непересекающихся каналов удобно в том случае, когда требуется организовать равномерное радиопокрытие таким образом, чтобы рядом расположенное оборудование не мешало друг другу, увеличивая тем самым стабильность и качество связи:

Одним из недостатков диапазона 2,4 ГГц является его высокая загруженность и малое количество каналов. Помехи для Wi-Fi-сети могут создавать не только другие Wi-Fi-устройства и точки доступа, но и Bluetooth-устройства, работающие в этом же частотном диапазоне. Даже обычная бытовая СВЧ-печь способна очень сильно влиять на качество соединения в диапазоне 2,4 ГГц. Для минимизации взаимных влияний мощность Wi-Fi-передатчиков строго ограничена и регламентирована. Использование мощного передатчика требует получения разрешения в радиочастотном центре.

Более перспективным, с точки зрения меньшей загруженности и наличия большего числа каналов, является частотный диапазон 5 ГГц.

Диапазон 5 ГГц

В частотном диапазоне 5 ГГц доступно 23 неперекрывающихся канала по 20 МГц. Можно даже отметить, что 5-гигагерцовый диапазон состоит только из неперекрывающихся каналов, так как на такой частоте перекрытие создает существенные коллизии. Здесь уже можно использовать не только ширину 20/40 МГц, но и каналы шириной в 80 МГц (основной + вспомогательный). Ниже изображено расположение каналов в диапазоне 5 ГГц:

Первый блок (Lower, нижний) каналов UNII-1 лежит в диапазоне частот от 5180 до 5240. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 36, 40, 44, 48;
Второй блок (Middle, средний) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5260 до 5320. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 52 56 60 64;
Третий блок (Extended, расширенный) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5500 до 5700. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 100 104 108 112 116 120 124 128 132 136 140;
Четвертый блок UNII-3 - частота от 5745 до 5805, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 149 153 157 161;
Отдельно существуют 3 группы каналов: Japan (каналы: 8, 12, 16; диапазон 5040-5080) US Public Safety (каналы: 184, 188, 192, 196; диапазон 4920-4980) ISM (канал 165, частота 5825);
Стандартом 802.11ac предусмотрено использование групп UNII-1, UNII-2 (обе) и UNII-3, т.е. суммарно 23 канала. Благодаря чему, при использовании ширины канала в 80 МГц, доступно 5 непересекающихся каналов. Этой же спецификацией предусмотрена возможность объединения 2-х каналов по 80 МГц, что в итоге дает 160 МГц.

Carrier Aggregation - агрегация каналов

Под агрегацией следует понимать логическое объединение нескольких параллельных каналов передачи в один. Стандартами допускается использование полосы пропускания 40 МГц в диапазоне 2,4 ГГц. В диапазоне 5 ГГц ширина каналов может быть увеличена до 40, 80, 160 МГц с занятием частот соседних каналов для увеличения пропускной способности сети:

Это и называется агрегированием. В случае использования широкой полосы пропускания, стабильность соединения может снижаться в силу взаимных влияний различных сетей друг на друга. Однако, несомненно, увеличение ширины канала позволяет многократно увеличить скорость передачи данных.

В этом разделе приводится описание технологий, которые нашли применение в беспроводных сетях стандарта 802.11 и позволили многократно увеличить скорости передачи данных – MIMO и Beamforming.

MIMO - Multiple Input Multiple Output

Технология MIMO оказала большое влияние на развитие Wi-Fi. Буквально несколько лет назад никто не думал о том, что будут существовать беспроводные устройства с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду. Возникновение новых скоростных стандартов связи, в том числе 802.11n произошло во многом благодаря MIMO.

Наиболее простое определение, которое можно дать технологии MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатура переводится с английского как "несколько входов, несколько выходов". В отличие от своего "родителя" (Single Input / Single Output), в устройствах с поддержкой MIMO сигнал передается на одном радиоканале с помощью нескольких приемников и передатчиков.

Одной из основных характеристик технологии MIMO является количество антенн, работающих на прием и передачу. Обозначается NxM, где N - количество передающих антенн, а M - приемных. Например, MIMO типа 3х2 означает, что радиосистема имеет 3 передающие антенны и 2 принимающие. Кроме того, в MIMO применяется пространственное мультиплексирование. Иначе говоря, технология одновременной передачи данных нескольких пакетов по одному каналу. Благодаря такому "уплотнению" канала, его пропускную способность можно увеличить в два и более раз.

Как только технология беспроводной передачи данных Wi-Fi начала пользоваться большим спросом, быстро стали возрастать и требования к скорости. Впервые технология MIMO появилась в стандарте 802.11n, который дал возможность увеличить канальную скорость беспроводного соединения с 54 Мбит/сек до 600 Мбит/сек. Стандарт 802.11n дает возможность применять как стандартную ширину канала в 20 МГц, так и использовать широкополосную линию в 40 МГц. Таким образом можно получить в несколько раз увеличенную пропускную способность каналов, которые используются в данный момент. С помощью объединения MIMO с более широкой полосой пропускания канала, получается достаточно мощный способ повышения физической скорости передачи.

Типы MIMO

Для различного количества пользователей, между которыми в одно и тоже время идет передача данных, существует два типа технологий:

SU-MIMO – система для одного пользователя (Single User - SU). Используется, когда в определенный промежуток времени потоки данных идут только к одному пользователю. Технология предоставляет многоканальные входные и выходные потоки одному устройству. Пока Wi-Fi-устройство адресата получает или принимает данные, другие пользователи находятся в ожидании.

MU-MIMO – система для нескольких пользователей (Multi User - MU). Позволяет нескольким пользователям принимать одновременно потоки данных. Она опирается на технологии SU-MIMO, но дает одновременную связь точки доступа с несколькими устройствами. MU-MIMO создает до 4 одновременных подключений, передавая по 4 потока данных одновременно. В результате пользователи не делят между собой соединение и улучшается производительность сети.

Разница между технологиями SU и MU-MIMO

Особенности технологии

До появления стандарта 802.11ax, технология MU-MIMO работала только в диапазоне 5 ГГц. С появлением 802.11ax MU-MIMO стала доступной и на 2.4 ГГц. В продаже сетевого оборудования появляется все больше двухдиапазонных маршрутизаторов с поддержкой данной технологии.

MU-MIMO использует технологию Beamforming. Благодаря ей, сигналы распространяются не хаотично, а в направлении беспроводного устройства. Эта направленность позволяет увеличить дальность сигнала и повысить скорость передачи данных.

К сожалению, невозможно обслуживать бесконечное количество пользователей и потоков данных. Например, роутер с поддержкой трех потоков может одновременно работать только с тремя Wi-Fi-устройствами без задержек.

Чтобы пользоваться преимуществами метода, принимающее устройство должно иметь поддержку MU-MIMO. В данном случае, достаточно одной антенны и пользовательское устройство примет поток данных от роутера.

Компании, выпускающие смартфоны, роутеры, точки доступа и другие сетевые устройства уже заложили в них поддержку технологии. Как гарантируют производители, во многих современных устройствах, они учли также аппаратные требования для поддержки MU-MIMO, и теперь достаточно обновить ПО на своем гаджете, и пользователь получит поддержку данной технологии.

Сигнал, который передается с помощью архитектуры MU-MIMO, сложно перехватить, что повышает безопасность беспроводной сети.

На первых этапах развития технологии существовала трудность совмещения устройств, работающих с поддержкой MIMO и без нее. Однако на данный момент это уже не так актуально – практически каждый современный производитель беспроводного оборудования использует ее в своих устройствах. Также, одной из проблем при появлении технологии передачи данных с помощью нескольких приемников и нескольких передатчиков, являлась цена устройства.

Beamforming - автоматическое формирование луча

В последних моделях Wi-Fi-маршрутизаторов все чаще можно увидеть такую "опцию" как Beamforming. Beamforming, согласно техническим спецификациям современных Wi-Fi-устройств, это технология, позволяющая направлять излучаемый сигнал не во все стороны, как это происходит обычно, а "концентрированно" в сторону абонента. Это увеличивает отношение сигнал/шум, и как следствие - скорость передачи данных:

Особенно это актуально в местах, где много различных перекрытий сигналов и множество других источников радиопомех, работающих в нелицензируемом диапазоне частот 2.4 и 5 ГГц.

Следует отметить, что главной сложностью при внедрении beamforming в устройства является сложность настройки антенн в сочетании с грамотным программным обеспечением. В недорогих моделях роутеров зачастую наличие beamforming является лишь маркетинговым ходом. Сильно повысить стабильность приема в отдаленных участках помещения не получится. Beamforming стал частью стандарта, начиная с 802.11ac, во втором поколении этих устройств (wave 2).

MCS в Wi-Fi сетях

Тип модуляции. Модуляция - это метод передачи данных. Чем сложнее модуляция, тем выше скорость передачи данных. Более сложные модуляции требуют хороших условий передачи, низкого уровня помех и отсутствия препятствий на пути прохождения сигнала.
Скорость кодирования информации. Этот параметр указывает на то, какая часть потока данных фактически используется для передачи "полезной" информации. Это значение выражается в виде дроби, например, 5/6 или 83,3% используемого потока данных.
Количество пространственных потоков. Используя технологию MIMO, в настоящее время возможно запускать до 8 пространственных потоков. Фактически это позволяет использовать одну и ту же область частотного пространства для передачи и приема нескольких потоков данных.
Ширина канала передачи. Это значение определяет, какая ширина канала будет использована для передачи. Ширина канала может быть максимум 40 МГц для диапазона 2.4 ГГц и 160 МГц для диапазона 5 ГГц. В диапазоне 60 ГГц ширина канала может составлять до 2 ГГц (стандарт 802.11ad/ay).
Длительность защитного интервала. Защитный интервал фактически представляет собой очень короткую паузу между передачей пакетов, чтобы можно было игнорировать любую ложную информацию. Более длительные интервалы защиты обеспечивают более надежную беспроводную связь.

Чем выше индекс MCS, тем "сложнее" вышеперечисленные параметры передачи. Значение индексов MCS для различных стандартов Wi-Fi приводится в таблице ниже. В расширенной виде с таблицей MCS можно ознакомиться по ссылке.

Недавно побывал на конференции на тему “Построение беспроводных сетей”. Не смотря на то, что довольно длительный период работаю администратором, мне не каждый день приходится разворачивать беспроводные сети. Спешу с вами поделиться некоторыми нюансами. Всех заинтересованных приглашаю под кат.

Wi-Fi не имеет четкой границы распространения

Это значит что никто не проведя необходимой оценки не сможет дать вам гарантии что связь будет работать даже в пределах одного кабинета или комнаты.
Бывали случаи что в офисе раз в сутки пропадала связь где-то на пол часа. Сотрудник тех-поддержки производителя точки доступа попался опытный, по этому узнав время когда чаще всего ложилась связь (а чаще всего это случалось с 12-00 и до 14-00), предположил что виною всему является микроволновка. В данном офисе микроволновки в помине не было, но она была в соседнем, как раз за стеной к которой была привинчена точка доступа.
Здесь так же следует вспомнить всевозможные Wi-Fi-джаммеры, которыми могут воспользоваться ваши конкуренты, заплатив соседям за то, чтоб они включали её время от времени.

Ввиду этого не рекомендуется использовать беспроводные сети как замену корпоративной ЛВС на витой паре или оптике. Либо делать это в крайнем случае, если проложить кабель не представляется возможным. Например если необходимо связать два недалеко расположенных офиса за городом.
Беспроводную сеть лучше всего рассматривать как замечательное дополнение к “традиционным” сетям. Например для организации гостевого доступа для своих клиентов.

Необходимо так же учесть, что сети Wi-Fi могут не одинаково хорошо работать с разными протоколами транспортного уровня. Так, например, протоколы TCP и UDP могут работать замечательно, а вот IPX из рук вон плохо.

Для того, чтобы понять как именно следует строить сеть, а так же попытаться определить возможную причину неисправности нужно слегка разобраться в существующих стандартах и их уязвимых местах.
На данный момент думаю, есть смысл рассматривать стандарты 802.11g и 802.11n.

802.11g

Стандарт работает на частотах 2,4-2,4835 ГГц и позволяет передавать данные с канальной скоростью 54-1 Мбит/сек, совместим со стандартом 802.11b. Для удобства передачи данных частота поделена на так называемые каналы.

Из изображения понятно что каналов всего 14, но в зависимости от страны, в которой мы находимся, разрешенными для использования могут быть только некоторые из них. Так например в Украине и России разрешено использовать с 1 по 13 канал, в Японии все 14. Но меньше всего повезло Франции и Испании, им разрешено использовать только 4 канала (2.457 — 2.472 ГГц). Так что если ваша точка доступа имеет каналов меньше 13, то возможно что она была ввезена серым путем, или на нее была залита прошивка не для вашего региона.

Еще одним подводным камнем при настройке беспроводной сети является перекрытие смежных каналов друг другом, что так же видно из рисунка, приведенного выше.
Ведь логично предположить что при настройке двух смежных точек доступа, достаточно просто их настроить на разные каналы. Например 1 и 2, или 1 и 3. Ан нет, так как эти каналы пересекаются друг с другом, то наши точки доступа, настроенные таким образом, будут создавать помехи друг для друга. То есть если нам доступно 13 каналов, то максимум рядом мы можем настроить 3 точки доступа стандарта b и g, которые будут нормально сосуществовать, например на 1, 6 и 11 канал. К сожалению в больших бизнес-центрах, где находятся десятки разных фирм и десятки точек доступа, и настроить идеально связь будет тяжело. Если же все точки доступа находящиеся в здании под вашим контролем и необходимо как-то сделать так чтобы они ужились все вместе, можно попробовать сбавить немного мощность вещания смежных точек.

Просмотреть ситуацию в эфире можно с помощью opensource-программы inSSIDer и ей подобных (NetStumbler, WiFi Hopper итп)

Это скриншот, полученный мной из inSSIDer, в Ubuntu 10.10. Вы видите что программа отображает найденные сети, каналы, на которых они вещают, их MAC-адреса, уровень сигнала каждой, производителя и метод шифрования, используемый AP. Так же программа чертит очень наглядные графики, по которым легко определить какие именно точки доступа мешают друг другу.

Теперь давайте взглянем на стандарт 802.11n. Устройства 802.11n могут работать в двух диапазонах, 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц. Стандарт обратносовместим со стандартами 802.11g (а соответственно и 802.11b) и 802.11a (на частоте 5,0 ГГц). На частотах в 5,0 ГГц доступно 24 непересекающихся каналов. Теоретически канальная скорость передачи данных при использовании 802.11n может достигать 300 Мбит/сек (600 Мбит/сек при использовании 4-х антенн, но необходимо понимать за счет чего получилось увеличить скорость до таких показаний.

Объединение каналов (20/40 Coexistence Mechanism)

Стандарт 802.11n позволяет объединять смежные каналы для увеличения скорости передачи данных за момент времени.

Объединение каналов возможно использовать в обоих диапазонах, но так как в диапазоне 2,4 ГГц доступно только 3 непересекающихся канала, использовать данную возможность в этом диапазоне крайне не рекомендуется. Так же нужно отметить что согласно стандарта, если в диапазоне 2,4 ГГц на котором используется канал удвоенной ширины появляется устройство, работающее на канале стандартной ширины, то устройство 802.11n обязано перейти на работу с каналом стандартной ширины.

Позволяет передавать и принимать данные с использованием нескольких антенн одновременно. При использовании 4-х антенн теоретически возможно достигнуть канальной скорости в 600 Мбит/сек.

Short Guard Interval

Для разделения передаваемых сигналов используется небольшой интервал между передаваемыми данными. Чтобы уменьшить время приходящееся на служебную информацию было принято решение использовать укороченный GI. При зашумленности канала или слабом сигнале это так же является узким местом. Так как пакет приходит поврежденным и его приходится дублировать, возможно так же не увеличение скорости, а совершенно наоборот.
Стандартная ширина интервала:

Использование SGI:

Получается что для того, чтобы достигнуть канальной скорости в 300 Мбит/сек при двух антеннах, или 600 Мбит/сек при четырех, нужно обеспечить минимальную зашумленность канала при максимальном уровне сигнала, и только при использовании всех трех вышеизложенных технологий (объединение каналов, укороченный GI и MIMO). Короче говоря 300 и 600 Мбит/сек — это сферический конь в вакууме. Для наглядности приведу таблицу взятую из Википедии:

Большинство современных точек доступа, роутеров и других устройств помимо основного режима — точки доступа, могут выступать так же в роли моста, репитера, итп. Так вот, стандартом поддерживается только основной режим — режим точки доступа, по этому если вы планируете использовать свои устройства в других режимах, то крайне желательно подбирать сопряженные устройства одного производителя и одной модели. То же касается и фирменных технологий типа Super G итп.

Преграды

Предположим у нас есть точка доступа прикрученная к стене, а с другой стороны стены, на расстоянии метров пяти находится клиент с ноутбуком.

Преграда в виде стены толщиной в каких-то 10-20 сантиметров благодаря такому острому углу может вылиться в непроницаемые несколько метров железобетона. Сильно ухудшать сигнал могут так же зеркала из-за своего металлизированного покрытия. Массивные сейфы, расположенные между точкой и клиентом, так же могут свести на нет сигнал даже на небольшом расстоянии.

Это то, что касается сетей внутри помещения. Если же мы пытаемся прокинуть сигнал снаружи, здесь так же необходимо учитывать множество факторов: препятствия ну пути прохождения сигнала, погодные условия и даже время года. Например если сеть разворачивали зимой, а в конце весны деревья покрылись листвой, и слабый, но более-менее приемлемый сигнал совсем сошел на нет.

Антенны

Прежде всего, антенна — пассивный усилитель. Это значит, что она может расширять зону вещания одного направления только за счет другого. Каждая антенна имеет одну важную характеристику — диаграмму направленности.
Допустим вы развернули в своем офисе беспроводную сеть. Сигнал, на этаже, на котором установлена точка доступа, приемлемый. Но вот этажом выше, прямо над AP находится еще один клиент, у которого прием очень слабый. Вы решаете поставить более мощную антенну, на первом этаже сигнал становится вообще замечательным, а вот на втором этаже ситуация еще ухудшилась. Все потому, что мы не учли диаграмму направленности. У стандартной всенаправленной антенны, которыми обычно комплектуются беспроводные устройства диаграмма направленности может выглядеть примерно так:

У направленной антенны по-другому:

Многие точки доступа помимо внешней антенны, имеют еще внутреннюю. При этом по-дефолту в качестве источника, используется та, с которой в данный момент идет более уверенный сигнал. По этому если вдруг вы решите заменить стандартную антенну, направленной внешней, необходимо так же указать в настройках точки доступа, какую именно антенну необходимо использовать. Если этого не сделать, то мы рискуем ловить более мощный, но не интересующий нас сигнал на внутреннюю антенну. На SOHO-точках данная опция может быть не реализована в веб-интерфейсе, но не стоит отчаиваться, очень часто возможно переключиться на нужную антенну через ssh или telnet. В любом случае стоит выкачать User Manual и изучить.

Зона Френеля

Так же стоит упомянуть о зоне Френеля. Не особо вдаваясь в технические подробности, можно сказать что это особая зона, в виде вытянутого за концы овала между нашими устройствами, в которую ничего не должно попадать.

В данной статье я постарался раскрыть общие проблемы, не зависящие от производителя оборудования. Надеюсь по прочтению вы узнали для себя что-то новое. Если есть какие-то ошибки или неточности — пишите.

Читайте также: