Wi-Fi большого радиуса действия

Как уже было сказано в начале этой статьи, технология Wi-Fi не ограничивается сетями малого радиуса и небольшой зоной покрытия. Голь, как известно, на выдумки хитра. Была найдена лазейка: появились поставщики, которые предоставляют оборудование для обеспечения беспроводной связи на больших расстояниях с использованием частот и типов модуляции технологии Wi-Fi в сочетании с более крупными и эффективными антеннами, в некоторых случаях узконаправленными. Кроме того, в таком оборудовании, как правило, применяется технология, позволяющая удаленной точке доступа (в виде физического устройства) получать электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару Ethernet-соединения. Эта технология называется PоE (от англ. PoweroverEthernet, буквально — питание через Ethernet). Как уже упоминалось, такие устройства доступа могут быть сконфигурированы как соединение точка-точка (point-to-point) или как радиально-узловая многоточечная связь — точка-мультиточка (point-to-multipoint). Благодаря особенностям реализации они позволяют обеспечить связь в не требующем лицензирования спектре радиочастот Wi-Fi с дальностью около 20 км. Однако такое хитрое использование нелицензионного спектра может повлечь и значительные уровни помех. Тем не менее подобные системы применяются поставщиками беспроводных интернет-услуг в полосах 2,4 и 5 ГГц в городских и пригородных районах.

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.

В таблице ниже приведены стандарты беспроводной связи Wi-Fi, в которых производилось увеличение скоростей передачи данных:

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

Стандарт беспроводной сети 802.11x, который является составной частью стандартов локальных сетей IЕЕЕ802.x, охватывает только два нижних уровня семиуровневой модели OSI (OpenSystemInterconnection) – физический и канальный, в наибольшей степени отражающие специфику локальных сетей. Беспроводные сети отличаются от кабельных сетей на физическом (Phy) и частично на канальном (MAC) – уровнях модели взаимодействия OSI.

Физический уровень IEEE 802.11x - радиоканал. Этот уровень характеризует параметры физической среды передачи данных. Стандарт IEEE 802.11x обеспечивает передачу сигнала, несущего информацию, одним из методов: прямой последовательности (DSSS - DirectSequenceSpreadSpectrum) и частотных скачков (FHSS - FrequencyHoppingSpreadSpectrum). Эти методы отличаются способом модуляции, но используют одинаковую технологию расширения спектра.

Канальный уровень. Канальный уровень осуществляет управление доступом к передающей среде и обеспечивает пересылку кадров между любыми двумя устройствами беспроводной сети. Канальный уровень разделяется на два подуровня: MAC - управление доступом к среде передачи данных и LCC - управление логическим каналом.

Подуровень MAC у этих стандартов несколько отличается. Отличия обусловлены тем, что в Wi-Fi используется полудуплексный режим передачи данных, а в кабельных сетях с архитектурой Ethernet - дуплексный режим. Методы доступа к среде передачи данных, которые используются в локальных беспроводных сетях Wireless LAN (WLAN), - это методы множественного доступа с контролем несущей и предупреждением коллизий или столкновений (CSMA/CA - CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance). В ЛВС с архитектурой Ethernet используется метод доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD - CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect).

После того, как доступ к среде получен, ею может воспользоваться подуровень LCC. Подуровень LCC, организующий передачу кадров информации, один и тот же в беспроводных сетях Wi-Fi и в кабельных сетях с архитектурой Ethernet.