AC стандарт Wi-Fi. Почему AC роутер лучше N роутера

Стремительное распространение беспроводных технологий привело к тому, что модели с подключением к Интернету сегодня можно найти у любого вида техники: не только у телефонов и телевизоров, но и у холодильников, утюгов и даже зубных щеток!

Но мало купить телевизор с возможностью выхода в Интернет, надо еще, чтобы он мог этой возможностью воспользоваться – в месте установки устройства должна наличествовать беспроводная сеть WiFi. Для организации такой сети и используются маршрутизаторы WiFi, также часто называемые «роутерами». Задача роутера – подключившись к проводной сети (обычно по предоставляемому провайдером кабелю), обеспечить доступ к ней устройствам с поддержкой WiFi и/или по сети Ethernet.

Однако покупка первого попавшегося роутера может обернуться большим разочарованием. Характеристики роутера должны соответствовать условиям его использования, иначе даже с качественным маршрутизатором известного производителя возможны низкая скорость Интернета, «подвисания» сети и пропадание сигнала.

Характеристки маршрутизаторов

Скорость WiFi – первое, на что смотрит покупатель при выборе роутера. Бытует мнение, что «скорости мало не бывает» и чем выше скорость, тем лучше. Производитель это понимает и какие-нибудь мегабиты в секунду «нарисованы» на упаковке любого маршрутизатора. Но так ли важны эти числа?

Но часто бывает так, что купив и подключив роутер с гордой надписью «450 Мбит/с» на коробке, покупатель с неприятным удивлением обнаруживает, что реальная скорость на клиентах мало того, что и до 10 Мбит/с не дотягивает, так еще и периодически падает до нуля. Дело в том, что на коробке обычно пишется максимальная (для многодиапазонных – еще и суммарная по всем диапазонам) скорость в идеальных условиях работы, скорость же в реальных условиях зависит от многих факторов, которые следует учесть при выборе роутера.

Диапазон частот WiFi-модуля.

Сравнение ширины диапазонов 2,4 и 5 ГГц

Производителем может указываться максимальная скорость в диапазоне 2.4 ГГц до 1000 Мбит/с. В реальности вам вряд ли удастся добиться более 150 Мбит/с даже в идеальных условиях. Почему? Потому что именно такова максимальная скорость одного канала связи (от одной передающей к одной принимающей антенне) в этом диапазоне.

Однако чтобы получить эту скорость на клиенте, надо чтобы он также имел три приемных тракта, что встречается довольно редко и только у топовой техники. Большинство клиентов имеют 1-2 приемных тракта, и скорость на них будет ограничена возможностями приемника.

Так может быть, этот роутер с 600 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц сможет обеспечить 150 Мбит/с одновременно с тремя клиентами?

Тоже нет. В этом диапазоне возможно использование только SU-MIMO – многоканальной связи с одним пользователем, поэтому увеличение количества клиентов приведет к соответствующему снижению скорости на каждом из них.

В чем же достоинства роутеров, работающих в диапазоне 2,4 ГГц?

Они дешевле;
- радиоволны на этой частоте обладают большей (по сравнению с 5 ГГц) проникающей способностью – в условиях одного помещения или небольшой квартиры это может быть и незаметно, но если квартира разделена капитальной стеной или требуется охват нескольких комнат, роутер на 2,4 ГГц справится с задачей лучше;
- множество старых (да и недорогих новых) устройств с поддержкой WiFi способны работать только на частоте 2,4 ГГц. Сеть в диапазоне 5 ГГц они просто «не увидят».

Стандарты WiFi

Максимальная скорость передачи данных по этим протоколам (точнее, по самому быстрому из них – 802.11n) составляет 150 Мбит/с на канал (в некоторых случаях – 200 Мбит/с). Какую скорость может обеспечить роутер – зависит от его устройства, но скорость на одном канале в любом случае не будет выше этого числа.

Протокол 802.11n может работать как на частоте 2,4, так и на частоте 5 ГГц, но если устройство не поддерживает одновременную работу в двух диапазонах, то переключение на 5ГГц автоматически отключит поддержку устройств, работающих с протоколами 802.11b, 802.11g и на частоте 2,4 ГГц.

Протокол 802.11n поддерживает технологию SU-MIMO – многоканальной связи с одним клиентом.

Роутер с поддержкой этих протоколов можно рекомендовать для решения большинства задач по организации сети как дома, так и в небольшом офисе.

802.11ac wave 2.0 - последняя редакция протокола 802.11ас, увеличивающая число каналов до 4, а максимальную канальную скорость до 867 Мбит/с, что дает теоретический максимум в 3,47 Гб/с. Кроме того, в этой редакции прописана поддержка MU-MIMO – все роутеры 802.11ac wave 2.0 могут работать с несколькими клиентами одновременно по разным каналам. Увы, для использования расширенных возможностей wave 2.0, все клиенты также должны поддерживать 802.11ac wave 2.0. Пока таких устройств немного.

Роутеры с поддержкой протокола 802.11ac можно рекомендовать для построения высоконагруженных локальных сетей (например, для создания сети, компьютеры в которой обмениваются большими объемами информации) и сетей WiFi, предоставляющих высокоскоростной доступ в Интернет большому числу клиентов.

Мощность передатчика определяет зону покрытия сети WiFi – чем больше мощность, тем дальше будет распространяться сигнал. Но не все так просто – максимальная мощность роутеров ограничена решением Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) и не должна превышать 24 dBM, передатчики с большей мощностью должны регистрироваться в Роскомнадзоре.

Поэтому выбирать роутер с большой мощностью имеет смысл разве что для увеличения скорости в зоне неуверенного приема или для создания протяженного «моста» между двумя мощными роутерами.

При использовании направленных антенн сигнал будет усиливаться только по оси усиления антенны, в остальных направлениях он будет ослабевать. Поэтому тип и коэффициент усиления антенны следует подбирать в соответствии с тем, как должен распространяться сигнал.

Если в некоторой области сконцентрировано большинство клиентов WiFi (рабочая зона, кабинет), имеет смысл приблизить роутер к этой области.

Если у вас есть сервер, роутер лучше расположить поближе к нему (а лучше – вообще подключить кабелем).

Если помещение разделено капитальной стеной или другим препятствием для прохождения сигналов, роутер следует разместить как можно ближе к препятствию, в той части помещения, которая больше. Не следует располагать в непосредственной близости от источников электрических помех - радиопередатчиков, двигателей, холодильников и пр.

Некоторые роутеры способны использовать технологию beamforming, при которой сигнал с двух антенн сдвигается по фазе таким образом, чтобы интерференционный максимум приходился на точку расположения клиента. У таких роутеров количество антенн больше, чем количество каналов, и, прежде чем пытаться изменять их положение, следует ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Базовая скорость передачи данных определяет скорость LAN-портов. Для большинства современных роутеров это 100 Мбит/с (Fast Ethernet), более дорогие высокоскоростные устройства могут быть оснащены портами 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet) и 10 Гбит/с (10 Gigabit Ethernet).

Какую базовую скорость выбрать – зависит от предоставляемой провайдером скорости соединения с Интернет и от требований к локальной скорости (скорости передачи данных от порта к порту). Если высокоскоростной обмен данными между клиентами не нужен и роутер ставится исключительно для предоставления доступа в Интернет, то не имеет смысл брать роутер с базовой скоростью, сильно превышающей скорость соединения с Интернетом.

Также USB-порт может использоваться в качестве источника постоянного тока для подзарядки смартфонов и других мобильных устройств.

Группа стандартов Wi-Fi IEEE 802.11 эволюционировала довольно динамично, от IEEE 802.11a, который обеспечивал скорости до 2 Мбит/с , через 802.11b и 802.11g, которые давали скорости до 11 Мбит/с и 54 Мбит/с соответственно. Затем появился стандарт 802.11n или просто n-стандарт. N-стандарт был настоящим прорывом, так как теперь через одну антенну можно было передавать трафик на немыслимой по тем временам скорости 150Мбит . Это достигалось за счёт использования передовых технологий кодирования (MIMO), более тщательного учёта особенностей распространения ВЧ волн, технологии удвоенной ширины канала, не статичный защитный интервал определяемый таким понятием как индекс модуляции и схемы кодирования.

Принципы функционирования 802.11n

Многоканальный вход/выход (MIMO)

С помощью технологии MIMO реализована способность одновременного приема и передачи нескольких потоков данных через несколько антенн, а не одну.

Стандарт 802.11n определяет различные конфигурации антенн от "1х1" до "4х4". Также возможны несиметричные конфигурации, например, "2х3", где первое значение означает количество передающих, а второе количество принимающих антенн.

Очевидно, максимальную скорость приёма передачи возможно достичь только при использовании схемы "4х4". На самом деле количество антенн не увеличивает скорость само по себе, однако это позволяет применять различные усовершенствованные методы обработки сигналов, которые автоматически выбираются и применяются устройством, в том числе и исходя из конфигурации антенн. Например, схема "4х4" с модуляцией 64-QAM обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, схема "3х3" и 64-QAM обеспечивает скорость до 450 Мбит/с, а схемы "1х2" и "2х3" до 300 Мбит/с.

Ширина полосы пропускания канала 40 МГц

Режимы работы 802.11n

High Throughput(НТ) - режим с высокой пропускной способностью.

Точки доступа 802.11n используют режим High Throughput. Данный режим абсолютно исключает совместимость с предыдущими стандартами. Т.е. усройства не поддерживающие n-стандарт подключиться не смогут. Non-High Throughput(Non-HT) - режим с невысокой пропускной способностью Чтобы устаревшие устройства могли подключиться, все кадры отправляются в формате 802.11b/g. В этом режиме используется ширина канала 20 МГц для обеспечения обратной совместимости. При использовании этого режима данные передаются со скоростью, поддерживаемой самым медленным устройством, подключённым к данной точке доступа (или Wi-Fi роутеру).

High Throughput Mixed - смешанный режим с высокой пропускной способностью. Смешанный режим позволяет устройству работаь одновременно по стандарту 802.11n и 802.11b/g. Обеспечит обратную совместимость устаревших устройств, и устройств использующих стандарт 802.11n. Однако, пока старое устройство осуществляет прием-передачу данных, устаройство поддерживающее 802.11n ждёт своей очереди, и это сказывается на скорости. Также очевидно, что, чем больше трафика будет идти по стандарту 802.11b/g, тем меньшую производительность сможет показать 802.11n устройство в режиме High Throughput Mixed.

Индекс модуляции и схемы кодирования (MCS)

Некоторые значения индекса MCS определенны и показаны в следующей таблице:

Короткий защитный интервал SGI (Short Guard Interval) определяет интервал времени между передаваемыми символами. В устройствах стандарта 802.11b/g используется защитный интервал 800 нс, а в устройствах 802.11n есть возможность использования паузы всего в 400 нс. Короткий защитный интервал (SGI) повышает скорость передачи данных на 11 процентов. Чем короче этот интервал тем большее количество информации можно передать в единицу времени, однако, при этом точность определения символов падает, поэтому разработчиками стандарта подобрано оптимальное значение этого интервала.

MCS значения от 0 до 31 определяют тип модуляции и схемы кодирования, которые будут использоваться для всех потоков. MCS значения с 32 по 77 описывают смешанные комбинации, которые могут быть использованы для модуляций от двух до четырех потоков.

Точки доступа 802.11n должны поддерживать MCS значения от 0 до 15, в то время как 802.11n станции должны поддерживать MCS значения от 0 до 7. Все другие значения MCS, в том числе связанные с каналами шириной 40 МГц, коротким защитным интервалом (SGI), являются опциональными, и могут не поддерживаться.

Особенности AC стандарта

Принципиальных отличий от N в новом стандарте не слишком много, но все они направлены на увеличение пропускной способности беспроводного протокола. В основном разработчики пошли путём улучшения преимуществ стандарта N. Самое заметное — расширение каналов MIMO с максимальных трех до восьми. Это значит, что вскоре мы сможем увидеть в магазинах беспроводные маршрутизаторы с восемью антеннами. А восемь антенн — это теоретическое удвоение пропускной способности канала до 800 Мбит/с, это не говоря о возможных шестнадцатиантенных устройствах.

Устройства стандартов 802.11abg работали на каналах шириной пропускания 20 МГц, а чистый N предполагает каналы шириной 40 МГц. В новом стандарте предусмотренно, что AC роутеры имеют каналы на 80 и 160 МГц, а это означает удвоение и учетверение канала удвоенной ширины.

Стоит отметить предусмотренную в стандарте улучшенную реализацию технологии MIMO — технологию MU-MIMO. Старые версии протоколов, совместимые со стандартом N, поддерживали полудуплексную передачу пакетов от устройства к устройству. То есть в момент, передачи пакета одним устройством, другие устройства могут работать только на прием. Соответственно, если одно из устройств подключается к роутеру, используя старый стандарт, тогда и другие будут работать медленнее из-за увеличившегося времени передачи пакетов устройству использующему старый стандарт. Это может быть причиной понижения качества характеристик беспроводной сети в случае, если к ней подключено много таких устройств. Технология MU-MIMO решает эту проблему, создавая многопоточный канал передачи, при использовании которого остальные устройства не ждут своей очереди. В то же время AC роутер должен быть обратносовместим с предыдущими стандартами.

Однако, конечно же есть и ложка дёгтя. В настоящее время по прежнему абсолютное большинство ноутбуков, планшетов, смартфонов не поддерживают не только AC стандарт Wi-Fi, а даже не умеют работать на несущей 5ГГц. Т.е. и 802.11n на 5ГГц им недоступна. Также сами AC роутеры и точки доступа могут в несколько раз превышать по стоимости роутеры ориентированные на использование стандарта 802.11n.

Производители современных маршрутизаторов, кажется, нередко перехваливают свою продукцию. Пожалуй, ни одна другая категория устройств не привлекает покупателей такими фантастическими скоростями, как 1900, 3100 или даже 5300 Мбит/с, которые указаны на упаковках и коробках. Однако каждому пользователю должно быть ясно, что все это - всего лишь теоретически возможные максимальные значения, которые не имеют совершенно ничего общего с действительностью, что и доказывает в очередной раз наше тестирование семи маршрутизаторов беспроводной локальной сети стандарта 802.11ac. Это лучшие устройства от семи производителей по цене до 25 000 рублей.

Прибавка скорости благодаря технологии Dual Band

Маршрутизатор 802.11ac действительно обеспечивает высокую скорость передачи данных по сети, поэтому мы и уделили много времени и внимания тестированию производительности, оценивая ее в различных сценариях использования. В тестовой лаборатории мы определяли, с одной стороны, пропускную способность в оптимальных условиях - например, располагали конечное оборудование непосредственно у роутера. Но в реальных условиях вряд ли кто-то подолгу засиживается рядом с маршрутизатором, поэтому мы также проводили практические бенчмарки, переставляя устройства на большие расстояния от маршрутизатора. Но как бы мы ни старались, какие бы методы измерения ни применяли, максимально возможной теоретической скорости передачи данных по стандартам 802.11ac и 802.11n в тестировании мы так и не достигли.

Все семь протестированных роутеров поддерживают технологию Dual Band, то есть умеют работать в частотных диапазонах 2,4 и 5 ГГц одновременно и отправлять несколько параллельных потоков. Теоретически на частоте 2,4 ГГц скорость одного потока может достигать 150 Мбит/с, на 5 ГГц - 433 Мбит/с. Участники нашего тестирования работают с тремя-четырьмя потоками данных, так что максимальная пропускная способность на частоте 2,4 ГГц в теории составляет 450–600 Мбит/с, на 5 ГГц - 1300–1733 Мбит/с.

Самый высокий результат по всему тесту - 658 Мбит/с по нисходящему потоку (Download) - обеспечил Synology RT1900AC. Показатели остальных устройств колеблются в районе 600 Мбит/с, за исключением моделей D-Link DIR-890L и AVM FritzBox 7490, которые с результатами 530 и 519 Мбит/с соответственно замыкают список.

Что касается обратного направления, то есть отдачи данных от клиента к маршрутизатору (Upload), то тут расстановка сил иная. Самые высокие показатели (621 Мбит/с) выдал TP-Link Archer C9 AC1900, за ним расположился роутер от Synology (612 Мбит/с). AVM и тут оказался замыкающим рейтинг - скорость передачи данных у него составила всего 417 Мбит/с. Результаты по отдаче данных остальных устройств оказались в целом ниже, чем по приему, но стабильно выше 500 Мбит/с.

Однако для конечного пользователя гораздо интереснее знать не максимальные значения, а то, чего следует ожидать от пропускной способности в типичных условиях эксплуатации. Маршрутизатор от Synology оказался здесь самым быстрым - с высокоскоростным клиентом с поддержкой 802.11ac скорость достигала 463 Мбит/с. Далее следуют Netgear R6400 (454 Мбит/с) и Zyxel NBG6816 (429 Мбит/с). Все остальные устройства, кроме модели от D-Link, взяли барьер в 400 Мбит/с. Конечное оборудование имеет важное значение для производительности маршрутизатора - это показывают результаты тестирований с клиентом с поддержкой менее скоростного стандарта 802.11n: D-Link с таким клиентом неожиданно выдал лучший результат (358 Мбит/с), а FritzBox – наихудший (176 Мбит/с).

Провал в реальных условиях

И еще раз картина поменялась, когда мы повысили планки, отставив клиентские устройства далеко от маршрутизаторов. Как и следовало ожидать, скорость передачи данных упала. Лучше всех остальных справился TP-Link (369 Мбит/с), опередив даже победителя тестирования ASUS DSL-AC68U (350 Мбит/с), на пятки которому наступал Netgear (349 Мбит/с). Но при работе с устройством с особо высокой скоростью (адаптер ASUS PCE-AC68) все роутеры столкнулись с трудностями: чтобы избежать потери пакетов, они скидывали скорость передачи данных, в результате чего она могла обрушиться до 14 Мбит/с (Zyxel).

Tri-Band и MU-MIMO: новые скорости для беспроводных сетей

Технологии Tri-band (поддержка работы с тремя частотными диапазонами) и MU-MIMO (многопользовательская система MIMO, базирующаяся на использовании множества антенн) не заставят отдельные клиенты работать быстрее. Зато они значительно повышают общую пропускную способность сети, в которую входят несколько устройств. Однако модели, которые поддерживают новые технологии и о которых идет речь далее, стоят дороже участников нашего теста.

Tri-band

Обычно маршрутизаторы оснащены двумя модулями беспроводной сети. В рамках технологии Tri-band их используется три. Такие устройства разворачивают две сети в диапазоне 5 ГГц и одну в диапазоне 2,4 ГГц. Особенность технологии заключается в том, что клиенты автоматически распределяются по сетям в зависимости от их скорости, поэтому нельзя сказать, что максимальная пропускная способность на отдельно взятом устройстве увеличивается: дело в том, что медлительные устройства вроде старых планшетов и ридеров перестают мешать работе высокоскоростных. По сравнению с самым высокоскоростным маршрутизатором беспроводной локальной сети из протестированных (TP-Link Archer), трехдиапазонный Asus RT-AC3200 может работать на полной скорости сразу с двумя подключенными к сетям клиентами.

Эта технология дает результаты только в том случае, если ее поддерживает и роутер, и клиенты. Тогда роутер может обмениваться данными с устройствами не по очередности, а одновременно. MU-MIMO также не подразумевает увеличения пропускной способности на отдельном устройстве. Но при параллельном подключении к локальной сети нескольких клиентов повышается суммарная скорость передачи данных. С условием использования соответствующего оборудования разница в итоге ощутима: в нашем тестировании скорость увеличивалась до 48%. Но надо иметь в виду, что MU-MIMO работает только в направлении от маршрутизатора к устройству и только вблизи.

Как правильно выбирать маршрутизатор WLAN

Скорость передачи данных - несомненно, важный, но не единственный фактор при выборе роутера. Оснащение и функциональность мы оцениваем не менее тщательно, чем производительность. Чтобы лучше сориентироваться в богатейшем ассортименте, нужно взглянуть прежде всего на оснащение. Например, если вы подключаетесь к Интернету по DSL и не хотите держать в доме несколько аппаратов, вам лучше приобрести маршрутизатор со встроенным модемом - из протестированных это устройства FritzBox и победитель тестирования ASUS. Все другие роутеры подразумевают подключение отдельного модема.

Но если вам требуется маршрутизатор с дополнительной поддержкой VoIP-телефонии или с технологией DECT для радиотелефонов, даже ASUS вынужден спасовать. Из тестируемых устройств эту практичную функцию выполняет только FritzBox 7490. Однако под оснащением мы подразумеваем еще и некоторые другие функции, например, поддержку Dual Band для параллельной работы в двух частотных диапазонах - 2,4 и 5 ГГц. С этим справляются все тестируемые устройства, а D-Link оснащен сразу тремя точками доступа - двумя для диапазона 5 ГГц и одной для 2,4 ГГц (технология Tri Band). Преимущество данного решения проявляется прежде всего тогда, когда несколько устройств с разной скоростью работают в одной беспроводной сети.

Еще одной важной особенностью является поддержка маршрутизатором всей ширины полосы пропускания канала в диапазоне 5 ГГц. Кроме TP-Link, использующего каналы от 36 до 48, с этим справляются все тестируемые устройства.

Вопросы безопасности

Защита беспроводной сети имеет не менее важное значение. Поэтому все касающиеся этого предустановки заслуживают отдельных баллов, поскольку не все пользователи в курсе соответствующих алгоритмов шифрования и защиты паролями и не все хотят этим заниматься. Расширенные настройки маршрутизатора иногда бывают чрезвычайно запутанными. Полную сумму баллов по безопасности заслуживают только четыре роутера, которые, помимо всего прочего, подразумевают использование индивидуальных ключей WPA2: AVM, Zyxel, D-Link и TP-Link. Вместе с тем все маршрутизаторы предусматривают возможность создавать гостевые сети, в которых можно путешествовать в Интернете, но нет доступа к внутренним ресурсам вроде сетевых хранилищ.

Дополнительные возможности

Опытным пользователям неплохо было бы заранее справиться о дополнительных функциональных возможностях маршрутизаторов. Например, некоторые роутеры могут использоваться в качестве сетевого хранилища - через подключение жесткого диска для хранения больших коллекций медиафайлов или с помощью созданной на быструю руку USB-флешки. Среди протестированных нами устройств функции NAS, в том числе доступ к накопителю с файловой системой NTFS, поддерживают все модели. Инженеры D-Link почему-то обделили собственный роутер функцией принт-сервера, а вот все остальные устройства обеспечивают свободный доступ к принтеру, подключенному к их USB-разъему, из сети.

При выборе роутера пренебрегать мелкими техническими характеристиками не стоит. Так, по умолчанию все тестируемые устройства снабжены четырьмя гигабитными портами Ethernet, но разъемы USB 3.0 для высокоскоростного подключения в двух экземплярах есть только на FritzBox и Zyxel. Кроме того, практичны кнопки WPS, включения/отключения Wi-Fi и сброса настроек, находящиеся прямо на устройстве.

Победа в тесте достается ASUS DSL-AC68U, уверенно выступившему во всех тестовых дисциплинах. Сразу за ним располагается Netgear R6400 (AC1750 Smart Wi-Fi) - лидеру он уступает разве что по оснащению. Если вам важна только производительность, лучшей покупкой станет занявший последнюю строчку TP-Link Archer C9 AC1900. А устройство FritzBox объединяет в себе маршрутизатор беспроводной локальной сети, модем DSL и базовую станцию DECT.

Поддержка 802.11ac конечными устройствами

Высокоскоростную сеть 802.11ac, конечно же, можно использовать только на клиентах, поддерживающих 802.11ac, то есть почти на всех современных мобильных устройствах. В то время как более старые смартфоны и планшеты дооснастить не получится, на ПК и ноутбуки можно установить адаптеры, которые подключаются по интерфейсу USB 3.0 или PCIe (см. таблицу вверху) и обеспечивают поддержку 802.11ac. С USB проще всего: нужно установить программный драйвер производителя, подключить устройство по USB и настроить его, после чего отключить прежнюю беспроводную сеть (выключателем на устройстве или через «Панель управления | Центр управления сетями и общим доступом | Изменение параметров адаптера», щелкнув правой кнопкой мыши по названию старого адаптера и нажав «Отключить»).

Для десктопных ПК логичнее всего использовать именно такие адаптеры, поскольку их можно подключать через USB-удлинитель и размещать повыше. Карты расширения PCIe с внешними антеннами и удлинителями, из-за которых сигнал может ослабнуть, встречаются довольно редко. В центре тестирований CHIP они выдавали очень непостоянные результаты. В ноутбуках любители вполне могут заменить модуль стандарта 802.11n единственным имеющимся в наличии адаптером Intel Wireless-AC 7260, если компьютер оснащен антеннами на 5 ГГц и BIOS позволит это сделать, о чем прежде нужно узнать в Интернете.

ФОТО: компании-производители

Наиболее быстро развивающимся сегментом телекоммуникаций сегодня является Беспроводная Локальная Сеть (WiFi). В последние годы виден все больший рост спроса на мобильные устройства, построенные на основе беспроводных технологий.

Стоит отметить, что WiFi продукты передают и получают информацию с помощью радиоволн. Несколько одновременных вещаний могут происходить без обоюдного вмешательства благодаря тому, что радиоволны передаются по разным радиочастотам, известным также как каналы. Для осуществления передачи информации WiFi устройства должны «наложить» данные на радиоволну, также известную как несущая волна. Этот процесс называется модуляцией. Существуют различные типы модуляции, которые мы рассмотрим далее. Каждый тип модуляции имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения эффективности и требований к питанию. Вместе, рабочий диапазон и тип модуляции, определяют физический уровень данных (PHY) для стандартов передачи данных. Продукты совместимы по PHY в том случае, когда они используют один диапазон и один тип модуляции.

Первый стандарт беспроводных сетей 802.11 был одобрен Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) в 1997 году и поддерживал скорость передачи данных до 2-х Мбит\с. Используемые технологические схемы модуляции стандарта: псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) и широкополосная модуляция с прямым расширением спектра (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum).

Далее, в 1999 году, IEEE одобрила еще два стандарта беспроводных сетей WiFi: 802.11a и 802.11b. Стандарт 802.11a работает в частотном диапазоне 5ГГц со скоростью передачи данных до 54Мбит\с. Данный стандарт построен на основе технологии цифровой модуляции ортогонального мультплексирования с разделением частот (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Стандарт 802.11b использует диапазон частот 2.4 ГГц и достигает скоростей передачи данных до 11Мбит\с. В отличие от стандарта 802.11a, схема стандарта 802.11b построена по принципу DSSS.

Поскольку реализовать схему DSSS легче, нежели чем OFDM, то и продукты, использующие стандарт 802.11b, начали появляться на рынке раньше (с 1999 года). С тех пор продукты, работающие по беспроводному протоколу радиодоступа и использующие стандарт 802.11b, широко использовались в корпорациях, офисах, дома, в загородных коттеджах, в общественных местах (хот-споты) и т.д. На всех продуктах, прошедших сертификацию альянса совместимости беспроводного оборудования Ethernet (WECA - Wireless Ethernet Compatibility Alliance), имеется соответствующая отметка с официально зарегистрированным логотипом WiFi. Альянс WECA (или Wi-Fi Alliance) включает в себя всех основных производителей беспроводных устройств на основе технологии WiFi. Альянс занимается тем, что сертифицирует, маркирует, а также тестирует на совместимость оборудование, применяющее технологии WiFi.

В начале 2001 года Федеральная Комиссия по Коммуникациям Соединенных Штатов (FCC - Federal Communications Commission) ратифицировала новые правила, благодаря которым разрешается дополнительная модуляция в диапазоне 2.4 ГГц. Это позволило IEEE расширить стандарт 802.11b, что привело к поддержке более высоких скоростей для передачи данных. Таким образом, появился стандарт 802.11g, который работает со скоростью передачи данных до 54Мбит\с и разрабатывался с использованием технологии ODFM.

Частоты Wi-Fi

Обеспечить беспроводную связь с Интернет теперь доступно всем. Достаточно подключить у себя в доме, на даче или в офисе систему wifi и можно принимать сигнал не заботясь о бесконечных проводах, телефонных подключениях, модемах и картах связи. Роутер wifi является маршрутизатором, принимающим решение по пересылке пакетных данных для различных модульных сегментов сети. Проще говоря, если у вас в доме находятся один или несколько ноутбуков и все они нуждаются в подключении к сети Интернет, то эту проблему решает маршрутизатор беспроводной связи. Система wifi самостоятельно находит ваши ноутбуки и устанавливает соединение с Интернет. Стандартная схема беспроводного маршрутизатора предусматривает не менее одного соединения. Раздача интернета происходит на различных частотах. Для Российской Федерации предусмотрены и выделены частоты в диапазоне от 5150-5350 МГц до 5650-6425 МГц. Данные частоты являются основными, для работы в указанных диапазонах не требуется специального разрешения. Фиксированный беспроводной доступ 5150-5350 МГц и 5650-6425 МГц обеспечивает высокую скорость передаваемых данных в сети Интернет. Для поиска свободного канала связи необходимо скоординировать подключение сети с администрациями других сетей. Каждая сеть должна использовать канал-частоту, отделенную от другого канала полосой 25 МГц.

Стандарт 802.11a – Высокая производительность и быстродействие.

Благодаря использованию частоты 5 ГГц и модуляции OFDM у этого стандарта есть два ключевых преимущества перед стандартом 802.11b. Во-первых, это значительно увеличенная скорость передачи данных по каналам связи. Во-вторых, увеличилось число не накладывающихся каналов. Диапазон 5 ГГц (также известный как UNII) фактически состоит из трех субдиапозонов: UNII1 (5.15 – 5.25 ГГц), UNII2 (5.25 – 5.35 ГГц) и UNII3 (5.725 – 5.825 ГГц). При использовании одновременно двух субдиапозонов UNII1 и UNII2 получаем до восьми непересекающихся каналов против всего лишь трех в диапазоне 2.4 ГГц. Также у этого стандарта гораздо больше доступная полоса пропускания. Таким образом, с использованием стандарта 802.11а можно поддерживать большее число одновременных, более продуктивных, неконфликтных беспроводных соединений.

Стоит отметить, что т.к. стандарты 802.11а и 802.11b работают в различных диапазонах, то и продукты, разработанные под эти стандарты не совместимы. Например, точка доступа WiFi, работающая в диапазоне 2.4 ГГц, стандарта 802.11b, не будет работать с беспроводной сетевой картой, рабочий диапазон которой 5 ГГц. Однако, оба стандарта могут и сосуществовать. К примеру, пользователи, подключенные к точкам доступа, применяющим разные стандарты, также могут использовать любые внутренние ресурсы этой сети, но при условии, что эти точки доступа подключены к одной опорной сети.

Еще важно знать, что в Европе и России диапазон 5 ГГц применяется исключительно в военных целях, соответственно в любых иных целях он запрещен к использованию.

802.11g – Высокая скорость в диапазоне 2.4 ГГц.

Стандарт 802.11g несет с собой более высокие скорости передачи данных, при этом поддерживая совместимость с продуктами стандарта 802.11b. Стандарт работает с применением модуляции DSSS на скоростях до 11Мбит\с, но при этом дополнительно используется модуляция OFDM на скоростях выше 11Мбит\с. Таким образом, оборудование стандартов 802.11b и 802.11g совместимо на скоростях, не превышающих 11Мбит\с. Если в диапазоне 2.4 ГГц необходима скорость выше, нежели 11Мбит\с, то нужно использовать оборудование стандарта 802.11g.

Можно сказать, что стандарт 802.11g соединил в себе все лучшее от стандартов 802.11b и 802.11a.

Протокол беспроводной связи Wi-Fi (Wireless Fidelity – беспроводная точность) был разработан еще в 1996 году. Изначально он предназначался для построения локальных сетей, но наибольшую популярность приобрел, как эффективный метод соединения с интернетом смартфонов и других портативных устройств.

За 20 лет одноименный альянс разработал несколько поколений соединения, внедряя с каждым годом более скоростные и функциональные его обновления. Они описываются стандартами 802.11, издаваемыми IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники). В группу входит несколько версий протокола, отличающихся скоростью передачи данных и поддержкой дополнительных функций.

Самый первый стандарт Wi-Fi не имел буквенного обозначения. Поддерживающие его устройства обмениваются данными на частоте 2,4 ГГц. Скорость передачи информации составляла всего 1 Мбит/с. Также существовали девайсы с поддержкой скорости до 2 Мбит/с. Он активно использовался всего 3 года, после чего был усовершенствован. Каждый последующий стандарт Wi-Fi обозначается буквой после общего номера (802.11a/b/g/n и т.д.).

Одно из первых обновлений стандарта Wi-Fi, вышедшее в 1999 году. Благодаря удвоению частоты (до 5 ГГц) инженерам удалось добиться теоретических скоростей до 54 Мбит/с. Широкого распространения он не получил, так как сам по себе несовместим с другими версиями. Устройства, поддерживающие его, для работы в сетях на 2,4 ГГц должны иметь двойной приемопередатчик. Смартфоны с Wi-Fi 802.11a распространены слабо.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11b

Второе раннее обновление интерфейса, вышедшее параллельно с версией a. Частота осталась прежней (2,4 ГГц), но скорость увеличили до 5,5 или 11 Мбит/с (в зависимости от устройства). До конца первого десятилетия 2000-х годов это был наиболее распространенный стандарт для беспроводных сетей. Совместимость с более старой версией, а также достаточно большой радиус покрытия, обеспечили ему популярность. Несмотря на вытеснение новыми версиями, 802.11b поддерживается практически всеми современными смартфонами.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11g

Новое поколение протокола Wi-Fi было представлено в 2003 году. Разработчики оставили частоты передачи данных прежними, благодаря чему стандарт оказался полностью совместимым с предшествующим (старые устройства работали со скоростью до 11 Мбит/с). Скорость передачи информации возросла до 54 Мбит/с, что было достаточно вплоть до недавнего времени. Все современные смартфоны работают с 802.11g.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11n

В 2009 году вышло масштабное обновление стандарта Wi-Fi. Новая версия интерфейса получила существенное увеличение скорости (до 600 Мбит/с), сохранив совместимость с предшествующими. Для возможности работы с оборудованием 802.11a, а также борьбы с перегруженностью диапазона 2,4 ГГц, была возвращена поддержка частот 5 ГГц (параллельно 2,4 ГГц).

Были расширены возможности конфигурирования сети и увеличено количество поддерживаемых одновременно соединений. Появились возможность связи в многопоточном режиме MIMO (параллельная передача нескольких потоков данных на одной частоте) и объединение двух каналов для связи с одним устройством. Первые смартфоны с поддержкой этого протокола вышли в 2010 году.

Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac

В 2014 году был утвержден новый стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac. Он стал логичным продолжением 802.11n, предоставляющим десятикратный рост скорости. Благодаря возможности объединения до 8 каналов (по 20 МГц каждый) одновременно – теоретический потолок увеличился до 6,93 Гбит/с. что в 24 раза быстрее, чем 802.11n.

От частоты 2,4 ГГц было решено отказаться, в силу загруженности диапазона и невозможности объединения более 2 каналов. Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ac работает в диапазоне 5 ГГц и обратно совместим с устройствами 802.11n (с частотой 2,4 ГГц), но работа с более ранними версиями не гарантируется. Сегодня еще не все смартфоны поддерживают его (к примеру, поддержки нет у многих бюджетников на MediaTek).

Другие стандарты

Существуют версии IEEE 802.11, маркированные другими буквами. Но они или вносят небольшие поправки и дополнения к перечисленным выше стандартам, или добавляют специфические функции (вроде возможности взаимодействия с другими радиосетями или безопасность). Выделить стоит 802.11y, использующий нестандартную частоту 3,6 ГГц, а также 802.11ad, рассчитанный на диапазон 60 ГГц. Первый создан для обеспечения дальности связи до 5 км, за счет использования чистого диапазона. Второй (он также известен как WiGig) – предназначен для обеспечения максимальной (до 7 Гбит/с) скорости связи на сверхмалых расстояниях (в пределах комнаты).

Какой стандарт Wi-Fi для смартфона лучше

Все современные смартфоны оборудованы модулем Wi-Fi, рассчитанным на работу с несколькими версиями 802.11. Как правило, поддерживаются все взаимно совместимые стандарты: b, g и n. Однако работа с последним нередко может быть реализована только на частоте 2,4 ГГц. Устройства, которые способны работать в сетях 802.11n 5 ГГц, также отличаются поддержкой 802.11a, как обратно совместимого.

Рост частоты способствует увеличению скорости обмена данными. Но, вместе с тем, уменьшается длина волны, ей сложнее проходить сквозь препятствия. Из-за этого теоретическая дальность связи 2,4 ГГц будет выше, чем у 5 ГГц. Однако на практике ситуация обстоит немного иначе.

Частота 2,4 ГГц оказалась свободной, поэтому бытовая электроника использует именно ее. Помимо Wi-Fi, в этом диапазоне работают Bluetooth-устройства, приемопередатчики беспроводных клавиатур и мышек, в нем же излучают магнетроны СВЧ-печей. Поэтому в местах, где функционирует несколько сетей Wi-Fi, количество помех нивелирует преимущество в дальности. Сигнал будет ловиться и за сотню метров, но скорость окажется минимальной, а потери пакетов данных – большими.

Диапазон 5 ГГц более широк (от 5170 до 5905 МГц), меньше загружен. Поэтому волны хуже преодолевают препятствия (стена, мебель, тело человека), зато в условиях прямой видимости обеспечивают более устойчивую связь. Неспособность эффективно преодолевать стены оборачивается преимуществом: вы не сможете поймать соседский Wi-Fi, зато и вашему роутеру или смартфону он мешать не будет.

Однако, следует помнить, что для достижения максимальной скорости – необходим и роутер, работающий с таким же стандартом. В остальных случаях получить больше 150 Мбит/с все равно не выйдет.

Многое зависит от роутера и его типа антенны. Антенны адаптивного типа разработаны так, что они определяют местонахождение смартфона и подают на него направленный сигнал, достающий дальше, чем у других типов антенн.