Полезное

Технологии стандарта 802.11

IEEE 802.11 — это набор стандартов, разработанных Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) для беспроводных сетей локальной связи (Wi-Fi), а именно рабочей группой №802. Основная цель этих стандартов — определение способов передачи данных в беспроводных сетях, включая частоты, скорость передачи данных, методы модуляции, способы аутентификации и безопасности. Стандарты 802.11 обеспечивают совместимость между устройствами Wi-Fi и создают основу для развития беспроводных технологий.
Стандарты, по сути, являются универсальным языком, позволяющим устройствам различных производителей работать вместе, обеспечивая стабильную и безопасную связь для пользователей.

Основные стандарты:

IEEE 802.11 (Wi-Fi) (1997)
Это первый стандарт, определяющий базовые параметры беспроводных сетей с частотой 2,4 ГГц и скоростью до 2 Мбит/с. Он заложил основы беспроводной связи, но сейчас не используется, поскольку более современные версии сильно его превосходят.
IEEE 802.11a (Wi-Fi 1) (1999)
Работает на частоте 5 ГГц и обеспечивает скорость до 54 Мбит/с. Основное преимущество — более стабильная связь и меньшее количество помех, поскольку частота 5 ГГц менее загружена. Используется для повышения пропускной способности в условиях плотных сетей.
IEEE 802.11b (Wi-Fi 2) (1999)
Работает на частоте 2,4 ГГц с максимальной скоростью 11 Мбит/с. Более низкая скорость компенсируется стабильной работой на более дальних дистанциях. Этот стандарт дал мощный импульс развитию Wi-Fi, став популярным для использования в домах и офисах.
IEEE 802.11g (Wi-Fi 3) (2003)
Объединяет лучшие стороны 802.11a и 802.11b: работает на частоте 2,4 ГГц и обеспечивает скорость до 54 Мбит/с. Он стал стандартом для массового применения благодаря сочетанию высокой скорости и хорошей дальности.
IEEE 802.11n (Wi-Fi 4) (2009)
Стандарт 802.11n внес серьезные улучшения, включая поддержку MIMO (Multiple Input, Multiple Output) — технологию, которая позволяет использовать несколько антенн для увеличения скорости передачи данных и расширения покрытия. Работает как на 2,4 ГГц, так и на 5 ГГц, достигая скорости до 600 Мбит/с.
IEEE 802.11ac Wave 1 (Wi-Fi 5) (2013)
Работает только на частоте 5 ГГц и поддерживает MIMO и MU-MIMO (Multi-User MIMO), что позволяет одновременно обслуживать нескольких клиентов с высокой скоростью. Поддерживает скорость до нескольких гигабит в секунду, делая его идеальным для интенсивных нагрузок, например, потокового видео 4K.
IEEE 802.11ac Wave 2 (Wi-Fi 5) (2015)
Это расширение стандарта 802.11ac, добавляющее многопользовательский MIMO (MU-MIMO), который позволяет точке доступа обслуживать сразу несколько устройств, повышая общую пропускную способность сети. Wave 2 также поддерживает больший диапазон каналов и скорости до 3,47 Гбит/с.
IEEE 802.11ad (2013)
Этот стандарт известен как WiGig, работает на частоте 60 ГГц и обеспечивает скорость до 7 Гбит/с. Подходит для передачи больших объемов данных на короткие дистанции, например, для беспроводного подключения устройств к монитору или компьютеру.
IEEE 802.11ax Wave 1 (Wi-Fi 6) (2019)
Работает на частотах 2,4 и 5 ГГц, обеспечивает еще большую скорость, стабильность и энергоэффективность по сравнению с 802.11ac. Включает OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), что позволяет более эффективно распределять канал между пользователями и улучшает работу в условиях плотного трафика. Идеально подходит для смарт-домов и офисов с большим количеством подключенных устройств.
IEEE 802.11ax Wave 2 (Wi-Fi 6E) (2020)
Это расширение стандарта привнесло в 802.11ax работу в диапазоне 6 ГГц (5925–7125 МГц), добавляя дополнительные каналы и увеличивая пропускную способность, что особенно полезно для перегруженных сетей и высокоскоростных приложений.
IEEE 802.11ay (WiGig 2.0) (2021)
Это обновление 802.11ad на частоте 60 ГГц, поддерживает еще большую скорость и более стабильную связь на коротких дистанциях. Основное применение — высокоскоростная передача данных для таких устройств, как VR-гарнитуры и другие устройства с высокой пропускной способностью.
IEEE 802.11be (Wi-Fi 7) (2024)
Это стандарт следующего поколения для Wi-Fi, который добавит поддержку каналов шириной 320 МГц, еще большего количества потоков MIMO и скорости передачи данных до 30 Гбит/с. Стандарт направлен на поддержку новейших технологий, таких как виртуальная и дополненная реальность, высококачественное потоковое видео и интенсивные сетевые приложения. Основным прорывом стало применение технологии MLO для одновременной работы устройства в двух или трёх диапазонах частот для объединения пропускной способности.

Дополнительные стандарты:

Стандарты IEEE 802.11 включают множество дополнительных технологий, которые улучшили или адаптировали Wi-Fi для различных условий и задач. Вот несколько таких стандартов:
IEEE 802.11d (2001)
Этот стандарт предназначен для адаптации Wi-Fi в разных странах с учетом национальных ограничений по частотам. В некоторых странах действуют уникальные частотные ограничения, и 802.11d позволяет устройствам автоматически настраиваться на допустимые каналы в конкретной стране, чтобы избежать помех с другими системами.
IEEE 802.11h (2003)
Разработан специально для использования в Европе и решает проблемы совместимости с другими радиоустройствами на частоте 5 ГГц. Включает в себя две функции — Dynamic Frequency Selection (DFS) и Transmit Power Control (TPC), которые помогают устройствам избегать занятых частот и контролировать уровень сигнала для снижения помех.
IEEE 802.11i (2004)
Обеспечивает улучшенную безопасность для беспроводных сетей. Он ввел WPA2 (Wi-Fi Protected Access II), улучшив защиту данных с помощью AES-шифрования и улучшенного механизма аутентификации. Этот стандарт решил многие проблемы безопасности, существовавшие в более ранних версиях Wi-Fi, и сейчас широко используется.
IEEE 802.11j (2004)
Этот стандарт адаптирован для Японии и добавляет поддержку работы на дополнительных частотах, чтобы соответствовать японским правилам радиочастот. Он расширяет функциональность Wi-Fi для частот, доступных в этой стране, и помогает обеспечить беспроблемное использование беспроводных сетей.
IEEE 802.11e (2005)
Вводит поддержку Quality of Service (QoS) — технологии, которая улучшает качество обслуживания, особенно для приложений с высокой потребностью в стабильном соединении и низкой задержке, таких как голосовая и видеосвязь. Это особенно полезно для потокового видео и IP-телефонии, где важно, чтобы пакеты данных доставлялись своевременно.
IEEE 802.11k (2008)
Обеспечивает улучшенное управление радиоресурсами (Radio Resource Management). Устройства с поддержкой 802.11k могут измерять уровень сигнала соседних точек доступа и передавать эту информацию на клиентские устройства. Это помогает улучшить процесс роуминга, обеспечивая более плавное переключение между точками доступа.
IEEE 802.11r (2008)
Оптимизирует процесс роуминга, позволяя устройствам быстрее переключаться между точками доступа, что критично для мобильных пользователей и приложений реального времени, таких как IP-телефония. В 802.11r используется технология Fast Transition (FT), которая уменьшает задержку при переходе между точками. В настоящее время технология вытеснятся применением WPA3, который принес более эффективный механизм.
IEEE 802.11w (2009)
Повышает безопасность управления кадрами (management frames), защищая их от атак злоумышленников. Это важно, поскольку ранее злоумышленники могли посылать поддельные управляющие кадры, что позволяло выводить устройства из сети или нарушать их работу.
IEEE 802.11z (2010)
Вводит Direct Link Setup (DLS), что позволяет устройствам напрямую общаться друг с другом, минуя точку доступа. Это помогает снизить задержки и улучшить производительность при обмене данными между устройствами, находящимися в одной сети. Более известна как Wi-Fi Direct и часто применяется в принтерах, сканерах и подобной технике.
IEEE 802.11p (2010)
Этот стандарт предназначен для автомобильных сетей и связи между транспортными средствами (V2V — Vehicle-to-Vehicle) и транспортной инфраструктурой (V2I — Vehicle-to-Infrastructure). Работает в диапазоне 5,9 ГГц и используется для обмена данными между автомобилями, что помогает улучшить безопасность на дорогах и управлять дорожным движением.
IEEE 802.11v (2011)
Добавляет управление беспроводными сетями на основе времени. Этот стандарт позволяет устройствам получать информацию об окружающей сети и управлять своими ресурсами, такими как потребление энергии. Полезен для Интернета вещей (IoT), где важно продлить срок работы устройств от батареи.
IEEE 802.11s (2011)
Этот стандарт добавляет поддержку mesh-сетей, в которых устройства могут соединяться друг с другом напрямую, без центральной точки доступа. Такие сети удобны для развертывания в сложных условиях, где нет возможности установить полноценную инфраструктуру, например, в удаленных районах или на временных мероприятиях.
IEEE 802.11u (2011)
Позволяет устройствам подключаться к Wi-Fi сетям без необходимости ручного ввода данных аутентификации. Введен для удобства подключения к публичным Wi-Fi сетям, например, в кафе или аэропортах, где используется Hotspot 2.0. Устройства с поддержкой 802.11u могут автоматически подключаться к сертифицированным сетям.
IEEE 802.11aa (2012)
Оптимизирован для мультимедийного трафика, улучшая передачу аудио и видео данных. Включает в себя несколько технологий для приоритизации медиаконтента и минимизации прерываний и потерь данных при потоковой передаче.