История зарождения Wi-Fi уходит корнями в начало 90-х годов прошлого столетия. Прародителем технологии стал совместный продукт компаний NCR Corporation и AT&T с именем WaveLAN, предназначаемый для оптимизации работы кассовых систем сети голландских супермаркетов. Беспроводная передача данных между клиентами этой сети была налажена со скоростью до 2 Мбит/с.

Далее последовал так званый период неопределенности — вслед за голландцами на рынок стали выходить другие «игроки» на беспроводной арене передачи данных. Однако оборудование различных вендоров не было совместимо между собой, что послужило толчком к принятию единого стандарта беспроводной связи. Он был утвержден в 1997 году главным международным органом в сфере разработки стандартов по радиоэлектронике — Институтом инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers). С тех пор аббревиатура IEEE неуклонно следует за каждой версией Wi-Fi.

Популярные роутеры с поддержкой стандарта Wi-Fi 5 (802.11ac)

802.11

Первым стандартом беспроводной связи стал безбуквенный 802.11. Данные по воздуху при использовании этого протокола передавались в темпе до 1 Мбит/с (затем он увеличился до 2 Мбит/с). Изначально стандарт предусматривал два типа среды передачи: радиочастота 2.4 ГГц и инфракрасный диапазон 850-950 нм, который дальнейшего развития не получил.

Очень быстро скоростей 1-2 Мбит/с стало не хватать. Поэтому некоммерческая организация Wi-Fi Alliance, созданная в 1999 году из группы крупнейших на то время IT-компаний (3Com, Cisco, Nokia, Symbol Technologies и т.п.), инициировала разработку новой версии протокола беспроводной передачи данных. Альянс популяризировал новоиспеченную технологию с помощью рекламного слогана «The Standard for Wireless Fidelity» (стандарт беспроводной точности). Со временем фраза была урезана до «Wireless Fidelity», сокращенная версия которой впоследствии стала узнаваемой во всем мире.

802.11b

Дебют протокола 802.11b состоялся на закате уходящей эпохи XX столетия. Скорость передачи данных в нем была увеличена до 5 и 11 Мбит/с, притом что использовался тот же радиоканал 2.4 ГГц. Во всем рабочем диапазоне частот стандарта можно выделить тройку непересекающихся каналов, на которых могут работать три различные беспроводные сети Wi-Fi.

Наглядная эволюция «буквенных» стандартов Wi-Fi.

802.11a

Работы по разработке этого стандарта начались раньше, нежели по предыдущей версии 802.11b, но его финальная ревизия была выпущена позже (в 2001 году). Ключевые новшества протокола с буквенным обозначением «a» — увеличенная скорость пропускания (до 54 Мбит/с) и новый радиочастотный диапазон 5 ГГц (менее загруженный в сравнении с полосой 2.4 ГГц). Широкого применения стандарт не нашел, поскольку разница в частотах обуславливала необходимость оснащения совместимого оборудования двойными приемопередатчиками. К тому же спустя два года была анонсирована новая ревизия Wi-Fi с буковкой «g» в конце полного имени.

802.11g

Релиз g-версии стандарта 802.11 пришелся на 2003 год. По сути, это «допиленный» протокол «b» на частоте 2.4 ГГц с увеличенной скоростью «полета» до 54 Мбит/с. На момент анонса технологии подобные скоростные показатели обмена данными считались даже избыточными, т.к. память многих портативных устройств составляла до сотни мегабайт. Плюс они не были приспособлены под работу браузера. Эра интернета в мобильных гаджетах началась немного позже.

Внедрение протокола 802.11g в жизнь велось неспешно и в основном за счет ноутбуков.

802.11n

Серьезный прирост скоростных показателей произошел в «n»-поколении стандарта 802.11. Его представили широкой публике в 2009 году. Протокол научился работать в двух частотных диапазонах (2.4 и 5 ГГц), также в него была внедрена поддержка технологии MIMO (прием и передача данных одновременно по нескольким каналам). В теории из стандарта можно «выжать» скорость до 600 Мбит/с. Однако на практике этой цифры реально достичь только на частоте 5 ГГц между стационарными точками доступа с поддержкой технологии MIMO, установленными в пределах одной комнаты при хорошем соотношении сигнал/шум.

«Долой провода!» — неофициальный девиз сетей Wi-Fi.

Более реальная цифра для протокола 802.11n — 150 Мбит/с. Примерно на такой порог максимальной скорости передачи данных стоит рассчитывать от домашнего роутера на частоте 2.4 ГГц.

Популярные ноутбуки с Wi-Fi 5 (ac)

802.11ac

2014 год ознаменовался дебютом стандарта 802.11ac, перешедшего строго на частоту 5 ГГц. Зона покрытия в этом диапазоне меньше, чем на 2.4 ГГц, что сподвигло производителей сетевого оборудования ставить на вооружение своих продуктов направленные антенны.

Теоретический предел скорости обмена данными в сетях Wi-Fi стандарта 802.11ac составляет 6.77 Гбит/с. «Прокачивания» скорости удалось достичь за счет увеличения полосы пропускания со стандартных 20 МГц до 80 МГц и даже 160 МГц. Один канал протокола шириной 20 МГц обеспечивает пиковый темп передачи данных на уровне 867 Мбит/с. Откуда же взялась цифра почти 7 Гбит/с? А ее формирует конфигурация MU-MIMO 8x8, в ходе чего происходит объединение 8 каналов по 867 Мбит/с каждый в целостный высокоскоростной поток.

802.11ax

Новейшая на сегодняшний день версия Wi-Fi обозначена клеймом 802.11ax. Стандарт 2019 года рождения вернулся к использованию диапазонов частот 2.4 и 5 ГГц. Также спецом под него могут быть выделены соседние свободные полосы частотного спектра.

Скоростной рубеж обмена данными в 6-й ревизии Wi-Fi (она же — стандарт 802.11ax) достиг 10 Гбит/с.

Ревизия 802.11ax обеспечивает трансфер данных на скорости до 10 Гбит/с. Из новшеств ей «подвезли» множественный доступ с ортогональным частотным разделением (технология OFDMA) для синхронной трансляции данных нескольким клиентам с усредненной скоростью. Вместе с тем в релизе «ax» впервые засветилась функция Target Wake Time, поставленная на вооружение с прицелом на пробуждение устройств интернета вещей по таймеру только тогда, когда требуется собрать данные.

Смартфоны с поддержкой Wi-Fi 6 (ax)

Новая нумерация

Буквенно-цифровые обозначения разных поколений Wi-Fi сложно поддаются запоминанию рядовым пользователям. Стремясь сделать их более понятными для широкой аудитории, был предпринят шаг к переименованию последней троицы обозначений стандарта беспроводной связи. Отныне поколения Wi-Fi именуются следующим образом:

Более старые версии Wi-Fi официально не переименовывались.

Варианты обозначений поколений сетей Wi-Fi по-новому.

Со временем устройства с модулем Wi-Fi смогут транслировать пиктограммы для графического представления используемого сетевого соединения. К примеру, накладывая значок с циферкой поверх иконки уровня сигнала.

Сопутствующие технологии

Комплексно с развитием беспроводных сетей Wi-Fi становились на ноги сопутствующие технологии. В частности, MIMO и Beamforming. Пройдемся вкратце по каждой из них.

MIMO (Multiple Input Multiple Output)

Технология MIMO применяется для увеличения пропускной способности и более эффективного использования частотной полосы. Она позволяет передавать больший объем данных в одном частотном диапазоне и заданном частотном коридоре, что достигается за счет использования нескольких передающих и принимающих антенн. В зависимости от количества антенн возможно получить прирост скорости обмена информацией вплоть до восьмикратного (в ревизии Wi-Fi 6).

Разница между подвидами технологии MIMO: Single-User и Multi-User.

Существует два типа технологии MIMO:

  • SU-MIMO (Single-User) — предоставляет многоканальные входные и выходные потоки только одному устройству; остальные клиенты Wi-Fi сети в момент обмена данными с ним терпеливо ждут;
  • MU-MIMO (Multi-User) — обеспечивает одновременную связь точки доступа с несколькими устройствами; как результат, пользователи не делят между собой соединение и улучшается общая производительность сети.
Популярные роутеры с поддержкой MU-MIMO

Неотъемлемым атрибутом последней мульти-разновидности технологии выступает Beamforming:

Beamforming

Эта полезная опция позволяет направлять излучаемый сигнал не вразнобой, а сконцентрированным пучком в сторону абонента. Как следствие, улучшается качество приема сигнала от точки доступа и растет скорость обмена данными.

Технология направленного распространения сигнала (Beamforming) позволяет сконцентрировать поток волн четко в направлении клиентского устройства.

Функция Beamforming на борту роутера придется кстати в удаленных уголках обители и в местах, где находится множество различных перекрытий сигналов наряду с источниками радиопомех.

Стабильных вам беспроводных подключений!