Розробкою стандартів WiFi 802.11 займається організація IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

IEEE 802.11 - базовий стандарт для мереж Wi-Fi, який визначає набір протоколів для найнижчих швидкостей передачі даних (transfer).

IEEE 802.11 b - описує б про льшие швидкості передачі і вводить більше технологічних обмежень. Цей стандарт широко просувався з боку WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) і спочатку називався Wi -Fi.
Використовуються частотні канали в діапазоні 2.4GHz ( Детальніше про частотах і каналах WiFi ).
Ратифікований в 1999 році.
Використовувана радіочастотна технологія: DSSS.
Кодування: Barker 11 і CCK.
Модуляції: DBPSK і DQPSK,
Максимальні швидкості передачі даних (transfer) в каналі: 1, 2, 5.5, 11 Mbps,
/ для полегшення сприйняття деяких фундаментальних основ WiFi /

IEEE 802.11 a - описує значно вищі швидкості передачі (transfer) ніж 802.11b.
Використовуються частотні канали в частотному спектрі 5GHz. Протокол Не сумісний з 802.11 b.
Ратифікований в 1999 році.
Використовувана радіочастотна технологія: OFDM.
Кодування: Convoltion Coding.
Модуляції: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
Максимальні швидкості передачі даних в каналі: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

IEEE 802.11 g - описує швидкості передачі даних еквівалентні 802.11а.
Використовуються частотні канали в діапазоні 2.4GHz. Протокол сумісний з 802.11b.
Ратифікований в 2003 році.
Використовувані радіочастотні технології: DSSS і OFDM.
Кодування: Barker 11 і CCK.
Модуляції: DBPSK і DQPSK,
Максимальні швидкості передачі даних (transfer) в каналі:
- 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS і
- 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

IEEE 802.11n - найпередовіший комерційний WiFi-стандарт, на даний момент, офіційно дозволений до ввозу і застосування на території РФ (802.11ac поки в процесі опрацювання регулятором). У 802.11n використовуються частотні канали в частотних діапазонах WiFi 2.4GHz і 5GHz. Сумісний з 11b / 11 a / 11 g. Хоча рекомендується будувати мережі з орієнтацією тільки на 802.11n, тому що потрібно конфігурація спеціальних захисних режимів при необхідності забезпечення сумісності з застарілими стандартами. Це веде до великого приросту сигнальної інформації та істотного зниження доступною корисної продуктивності радіоінтерфейсу. Власне навіть один клієнт WiFi 802.11g або 802.11b потребують спеціальної настройки всієї мережі і миттєвої її істотної деградації в частині агрегированной продуктивності.
Сам стандарт WiFi 802.11n вийшов 11 вересня 2009 року.
Підтримуються частотні канали WiFi шириною 20MHz і 40MHz (2x20MHz).
Використовувана радіочастотна технологія: OFDM.
Використовується технологія OFDM MIMO (Multiple Input Multiple Output) аж до рівня 4х4 (4хПередатчіка і 4хПріемніка). При цьому мінімум 2хПередатчіка на Точку Доступу та 1хПередатчік на призначене для користувача пристрій.
Приклади можливих MCS (Modulation & Coding Scheme) для 802.11n, а також максимальні теоретичні швидкості передачі даних (transfer) в радіоканалі представлені в наступній таблиці:

Тут SGI це захисні інтервали між фреймами.
Spatial Streams це кількість просторових потоків.
Type це тип модуляції.
Data Rate це максимальна теоретична швидкість передачі даних в радіоканалі в Мбіт / сек.

Важливо підкреслити, що зазначені швидкості відповідають поняттю channel rate і є граничним значенням з використанням даного набору технологій в рамках описуваного стандарту (власне ці значення, як Ви ймовірно помітили, виробники пишуть і на коробках домашніх WiFi-пристроїв в магазинах). Але в реальному житті ці значення не досяжні в силу специфіки самої технології стандарту WiFi 802.11. Наприклад тут сильно впливає "політкоректність" в частині забезпечення CSMA / CA (пристрої WiFi Постон слухають ефір і не можуть передавати, якщо середовище передачі зайнята), необхідність підтвердження кожного юнікастового фрейма, напівдуплексна природа всіх стандартів WiFi і тільки 802.11ac / Wave-2 зможе це почати обходити з MU-MIMO і т.д .. Тому практична ефективність застарілих стандартів 802.11 b / g / a ніколи не перевищує 50% в ідеальних умовах (наприклад для 802.11g максимальна швидкість на абонента зазвичай не вище 22Мб / с), а для 802.11n ефективність може бути до 60%. Якщо ж мережа працює в захищеному режимі, що часто і походить через змішане присутності різних WiFi-чіпів на різних пристроях в мережі, то навіть зазначена відносна ефективність може впасти в 2-3 рази. Це стосується, наприклад, міксу з WiFi пристроїв з чіпами 802.11b, 802.11g в мережі з точками доступу WiFi 802.11g або пристрої WiFi 802.11g / 802.11b в мережі з точками доступу WiFi 802.11n і т.п .. Детальніше про MIMO .

Крім основних стандартів WiFi 802.11a, b, g, n, існують і використовуються додаткові стандарти для реалізації різних сервісних функцій:
• 802.11d. Для адаптації різних пристроїв стандарту WiFi до специфічних умов країни. Усередині регуляторного поля кожної держави діапазони часто різняться і можуть бути відмінні навіть в залежно від географічного положення. Стандарт WiFi IEEE 802.11d дозволяє регулювати смуги частот в пристроях різних виробників за допомогою спеціальних опцій, введених в протоколи управління доступом до середовища передачі.
• 802.11e. Описує класи якості QoS для передачі різних медіафайлів і, в цілому різного медіаконтенту. Адаптація МАС-рівня для 802.11e, визначає якість, наприклад, одночасної передачі звуку і зображення.
• 802.11f. Спрямований на уніфікацію параметрів Точок Доступу стандарту Wi-Fi різних виробників. Стандарт дозволяє користувачеві працювати з різними мережами при переміщенні між зонами дії окремих мереж.
• 802.11h. Використовується для запобігання створенню проблем метеорологічним і військовим радарах шляхом динамічного зниження випромінюваної потужності Wi-Fi обладнанням або динамічний перехід на інший частотний канал при виявленні триггерного сигналу (в більшості європейських країн наземні станції стеження за метеорологічними супутниками і супутниками зв'язку, а також радари військового призначення працюють в діапазонах, близьких до 5 МГц). Цей стандарт є необхідною вимогою ETSI, що пред'являються до обладнання, допущеному для експлуатації на території країн Європейського Союзу.
• 802.11i. У перших варіантах стандартів WiFi 802.11 для забезпечення безпеки мереж WiFi використовувався алгоритм WEP. Передбачалося, що цей метод може забезпечити конфіденційність і захист даних, що передаються авторизованих користувачів бездротової мережі від прослушіванія.Теперь цей захист можна зламати всього за кілька хвилин. Тому в стандарті 802.11i були розроблені нові методи захисту мереж Wi-Fi, реалізовані як на фізичному, так і програмному рівнях. В даний час для організації системи безпеки в мережах Wi-Fi 802.11 рекомендується використовувати алгоритми Wi-Fi Protected Access (WPA). Вони також забезпечують сумісність між бездротовими пристроями різних стандартів і різних модифікацій. Протоколи WPA використовують вдосконалену схему шифрування RC4 і метод обов'язкової аутентифікації з використанням EAP. Стійкість і безпеку сучасних мереж Wi-Fi визначається протоколами перевірки конфіденційності та шифрування даних (RSNA, TKIP, CCMP, AES). Найбільш рекомендованим підходом є використання WPA2 з шифруванням AES (і не забувайте про 802.1х із застосуванням, дуже бажано, механізмів тунелювання, наприклад EAP-TLS, TTLS і т.п.). Детальніше про забезпечення стратегії безпеки мережі WiFi .
• 802.11k. Цей стандарт фактично спрямований на реалізацію балансування навантаження в радіопідсистеми мережі Wi-Fi. Зазвичай через бездротову локальну мережу абонентський пристрій зазвичай з'єднується з тією точкою доступу, яка забезпечує найбільш сильний сигнал. Нерідко це призводить до перевантаження мережі в одній точці, коли до однієї Точці Доступу подключется відразу багато користувачів. Для контролю подібних ситуацій в стандарті 802.11k запропонований механізм, що обмежує кількість абонентів, що підключаються до однієї Точці Доступу, і дає можливість створення умов, при яких нові користувачі будуть приєднуватися до іншої ТД навіть не дивлячись на більш слабкий сигнал від неї. В цьому випадку агрегованих пропускна здатність мережі збільшується завдяки більш ефективному використанню ресурсів.
• 802.11m. Поправки і виправлення для всієї групи стандартів 802.11 об'єднуються підсумовуються в окремому документі з загальною назвою 802.11m. Перший випуск 802.11m був в 2007 р, далі в 2011 р і т.д ..
• 802.11p. Визначає взаємодію WiFi-обладнання, що рухається зі швидкістю до 200 км / год повз нерухомих Точок Доступу WiFi, віддалених на відстань до 1 км. Частина стандарту Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE). Стандарти WAVE визначають архітектуру і додатковий набір службових функцій і інтерфейсів, які забезпечують безпечний механізм радіозв'язку між рухомими транспортними засобами. Ці стандарти розроблені для таких додатків, як, наприклад, організація дорожнього руху, контроль безпеки руху, автоматизований збір платежів, навігація і маршрутизація транспортних засобів та ін.
• 802.11r. Визначає швидкий автоматичний роумінг WiFi-пристроїв при переході із зони покриття однієї точки доступу WiFi до зони покриття інший. Цей стандарт орієнтований на реалізацію мобільності і, перш за все, важливий саме для мобільних / носяться пристроїв з Wi-Fi, наприклад, смартфонів, планшетних комп'ютерів, Wi-Fi IP-телефонів і т.п .. До появи цього стандарту при русі користувач часто втрачав зв'язок з однією точкою доступу, був змушений шукати іншу і заново виконувати процедуру підключення. Це щанімало багато часу. Існували приватні вирішення проблеми роумінгу (хендоверів) між пристроями, наприклад від CCKM від Cisco. Пристрої з підтримкою 802.11r можуть зареєструватися заздалегідь з сусідніми Точками Доступу WiFi і виконувати процес переключення в автоматичному режимі. Таким чином значно зменшується час, коли абонент не доступний в мережах Wi-Fi.
Додаткова інформація по 802.11r представлена ​​на Wi-Life.ru тут .
• 802.11s. Стандарт для реалізації повнозв'язних мереж ( Wireless Mesh ), Де будь-який пристрій може служити як маршрутизатором, так і точкою доступу. Якщо найближча точка доступу перевантажена, дані перенаправляються до найближчого незавантаженого вузлу. При цьому пакет даних передається (packet transfer) від одного вузла до іншого, поки не досягне кінцевого місця призначення. В даному стандарті введені нові протоколи на рівнях MAC і PHY, які підтримують трансляцію і багатоадресну передачу (transfer), а також одноадресних поставку по самоконфігурірующейся системі точок доступу Wi-Fi. C цією метою в стандарті введено четирехадресний формат кадру. Приклади реалізації мереж WiFi Mesh: 1 , 2 .
• 802.11t. Стандарт створений для інституалізації процесу тестування рішень стандарту IEEE 802.11. Описуються методики тестування, способи вимірів і обробки результатів (treatment), вимоги до випробувального устаткування.
• 802.11u. Визначає процедури взаємодії мереж стандарту Wi-Fi з зовнішніми мережами. Стандарт повинен визначати протоколи доступу, протоколи пріоритету і заборони на роботу із зовнішніми мережами. На даний момент навколо даного стандарту утворилося велике рух як в частині розробки рішень - Hotspot 2.0, так і в частині організації мережевого роумінгу - створена і росте група зацікавлених операторів, які спільно вирішують питання роумінгу для своїх Wi-Fi-мереж в діалозі (Альянс WBA ). Детальніше про Hotspot 2.0 в наших статтях: 1 , 2 , 3 .
• 802.11v. У стандарті повинні бути розроблені поправки, спрямовані на вдосконалення систем управління мережами стандарту IEEE 802.11. Модернізація на МАС і PHY-рівнях повинна дозволити централізувати та впорядкувати конфігурацію клієнтських пристроїв, з'єднаних з мережею.
• 802.11y. Додатковий стандарт зв'язку для діапазону частот 3,65-3,70 ГГц. Призначений для пристроїв останнього покоління, що працюють із зовнішніми антенами на швидкостях до 54 Мбіт / с на відстані до 5 км на відкритому просторі. Стандарт повністю не завершений.

802.11w. Визначає методи і процедури поліпшення захисту і безпеки рівня управління доступом до середовища передачі даних (МАС). Протоколи стандарту структурують систему контролю цілісності даних, автентичності їх джерела, заборони несанкціонованого відтворення або копіювання, конфіденційності даних і інших засобів захисту. У стандарті введена захист фрейму управління (MFP: Management Frame Protection), а додаткові заходи безпеки дозволяють нейтралізувати зовнішні атаки, такі, як, наприклад, DoS. Трохи більше за MFP тут: 1 , 2 . Крім того, ці заходи забезпечать безпеку для найбільш вразливою мережевої інформації, яка буде передаватися по мережах з підтримкою IEEE 802.11r, k, y.

802.11ас. Новий стандарт WiFi, який працює тільки в частотній смузі 5ГГц і забезпечує значно б про льшие швидкості як на індивідуального клієнта WiFi, так і на Точку Доступу WiFi. Детальніше дивіться в нашій статті Основні особливості технології 802.11ас .

Ресурс постійно поповнюється! Для отримання анонсів при виході нових тематичних статей або появі нових матеріалів на сайті пропонуємо підписатися на розсилку анонсів .

Приєднуйтесь до нашої групи на Facebook : www.facebook.com/Wi.Life.ru
Ми публікуємо новини, інформацію про вихід нових статей і розширення контенту основних модулів ресурсу Wi-Life.ru
Wi-Life.Team

Використання матеріалів цього сайту дозволено тільки за згодою Wi-Life.ru і наявності прямого посилання на джерело.