Как выглядит вай фай

Как работает Wi-fi. Часть 2. Физический уровень

В предыдущей статье о Wi-Fi мы рассказывали об истории беспроводных сетей: первой беспроводной сети AlohaNet, коммерческой WaveLan и IEEE, который поспособствовал стандартизации беспроводных устройств. Вот, кстати, ссылочка на первую публикацию. В этой части цикла про Wi-Fi мы расскажем о сигнале, передающем информацию, а именно: как аналоговые электромагнитные волны передают цифровой сигнал, как модулируется сигнал и что такое мультиплексирование.

Аналоговые и цифровые сигналы

Сигнал — это некий носитель информации, с помощью которого передается информация. Это может быть электромагнитная волна, свет, звук, да и в принципе, практически всё, что угодно может выступать в роли сигнала. Если представить сигнал в виде математической функции от времени, то сигнал окажется либо аналоговым, либо цифровым.

Аналоговый сигнал изменяется во времени постепенно и непрерывно: он не имеет разрывов или пауз. В идеализированном понимании цифровой сигнал противопоставляется аналоговому. Цифровой сигнал на некотором интервале имеет постоянную интенсивность и изменяется моментально.

Аналоговый сигнал для непрерывных данных, например записи голоса

Цифровой сигнал для дискретных данных, например набора битов.

Аналоговый сигнал в виде электромагнитной волны может распространяться через множество сред: оптоволокно, витая пара, по воздуху. В то же время цифровой сигнал можно передавать с помощью проводов через напряжения: постоянная положительная величина будет означать 1, а отрицательная 0.

Свойства сигналов

Скорость и качество передаваемых данных зависит как от особенностей самих сигналов (мощность, способ кодирования), так и от характеристик линии связи (задержка, полоса пропускания, частота ошибок). Рассмотрим основные свойства сигналов.

Синусоида

Процессы могут описываться различными функциями: аналоговыми, дискретными, периодическими и непериодическими. Фундаментальным случаем аналоговой периодической функции является синусоида. Её фундаментальность заключается в том, что она описывает многие природные процессы, например, высоту волны в жидкости и уровень напряжения в электрической цепи.

В общем случае синусоида как функция от времени имеет следующие параметры:

• Амплитуда () — максимальное значение функции или интенсивность сигнала во времени. Для модулированного сигнала, передаваемого по линии связи, амплитуда равна напряжению (измеряется в вольтах);
• Период () — время, за которое происходит повторение сигнала ;
• Частота () — темп повторения сигнала (в периодах за секунду, или герцах). Иными словами, частота определяет, сколько полных колебаний синусоиды происходит за единицу времени. Такая характеристика сигнала еще называется циклической частотой. Коэффициент (период функции равен ) при аргументе носит специальное название круговой частоты, и обозначается ;
• Фаза — относительное значение аргумента в пределах одного периода. Фаза колебаний показывает, какая часть периода прошла с момента последнего прохождения функции через нуль при движении из отрицательной в положительную область. Начальное значение фазы показывает сдвиг синусоиды относительно начала точки отсчета времени.

Структура синусоиды

Мы рассмотрели синусоиду как функцию от времени в некоторой фиксированной точке пространства. Однако можно использовать представление, когда значения функции изменяются в зависимости от расстояния x. Существует соотношение между двумя синусоидальными сигналами, которое отражает взаимосвязь временной и пространственной периодичности.

У синусоиды есть параметр — длина волны, который является аналогом периода синусоиды . Длина волны () — это расстояние, на которое перемещается волна за время периода . Таким образом, скорость распространения волны . Так как электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью света, то справедливо соотношение или .

Спектральное разложение

Свойства синусоидальных функций делают их эффективным инструментом изучения сигналов. Из теории гармонического анализа Фурье известно, что любой периодический процесс можно представить в виде суммы бесконечного набора синусоидальных колебаний различных частот и различных амплитуд. Такой набор называется спектральным разложением, а синусоидальные колебания определенной частоты — гармониками.

Представление периодического аналогового сигнала суммой синусоид

Все информационные сигналы имеют конечную длительность. Если представить, что сигнал бесконечно повторяется снова и снова, то его можно разложить в ряд Фурье. Таким образом, любой процесс, описываемый произвольной функцией может быть представлен в виде некоторого набора синусоидальных функций. На практике во внимание принимается только несколько первых, значимых гармоник, так как амплитуды последующих быстро убывают и вносят незначительный вклад в форму исходного сигнала. Самая первая частота называется основной гармоникой, а разность между максимальной и минимальной частотами значимых гармоник — шириной спектра сигнала.

Затухания и полоса пропускания

Любая передача информации связана с передачей энергии. Следовательно, понятие мощности сигнала является чрезвычайно важным. Мощность синусоидального сигнала пропорциональна квадрату его амплитуды. Интуитивно понятно, что при прохождении среды передачи мощность сигнала уменьшается. Так вот, затухание показывает, насколько уменьшается мощность эталонного сигнала на выходе линии связи по отношению к мощности сигнала на входе этой линии.

Влияние затухания на форму прямоугольного импульса

Ни один канал связи не может передавать сигналы без потери мощности. Если бы все гармоники ряда Фурье уменьшались при передаче в равной степени, то сигнал уменьшался бы по амплитуде, но не искажался. К сожалению, все каналы связи уменьшают гармоники в разной степени, тем самым искажая передаваемый сигнал. Степень затухания мощности синусоидального сигнала зависит от частоты и эта зависимость характеризует линию связи.

Полоса пропускания — это непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает некоторый заранее заданный предел. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии без значительных искажений.

Помехи

Существует множество факторов, способных исказить или повредить сигнал. Наиболее распространенные из них — помехи или шумы, представляющие собой любой нежелательный сигнал, который смешивается с сигналом, предназначенным для передачи или приема, и искажает его.

Искажение импульсов в линии связи

Пропускная способность

Пропускная способность — величина, характеризующая максимальную скорость передачи данных, которая может быть достигнута на этой линии. Особенностью пропускной способности является то, что она зависит как от характеристик физической среды (затухания и полосы пропускания), так и от способа передачи данных (кодирования). Дело в том, что кодирование определяет спектр передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания, то сигнал будет значительно искажаться, что усложнит распознавание информации.

Соответствие между полосой пропускания и спектром сигнала

В большинстве способов кодирования используется изменение одного или нескольких параметров периодического электрического сигнала — частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же уровня напряжения/тока последовательности импульсов. Эти параметры называют информационными параметрами сигнала. Периодический сигнал, параметры которого подвергаются изменениям, называют несущим сигналом. Процесс изменения информационных параметров несущего сигнала в соответствии с передаваемой информацией называется модуляцией (кодированием). Измененный в результате кодирования несущий сигнал называют информационным сигналом. Изменение информационного параметра сигнала происходит через фиксированный интервал времени, называемый тактом. Величина, обратная значению такта, является тактовой частотой линии.

Резюме

Итак, попробуем теперь собрать все вышеизложенное вместе. В общем случае любой цифровой сигнал имеет бесконечную ширину полосы. Если мы попытаемся передать этот сигнал через какую-то среду, передающая система наложит ограничения на ширину полосы, которую можно передать. Чем больше передаваемая полоса, тем больше стоимость передачи. Поэтому цифровую информацию аппроксимируют сигналами с ограниченной шириной полосы. С другой стороны, при ограничении ширины полосы возникают искажения, затрудняющие интерпретацию принимаемого сигнала. Чем больше ограничена полоса, тем больше искажение сигнала и тем больше потенциальная возможность возникновения ошибок при приеме.

Естественно, нам хотелось бы максимально эффективно использовать имеющуюся полосу. Для цифровых данных это означает, что для определенной полосы желательно получить максимально возможную скорость передачи, учитывая помехи и ошибки. В этом помогают различные техники модуляции.

Модуляция сигнала

В системах связи используют как цифровые, так и аналоговые сигналы. Но в рамках беспроводной связи между компьютерами, где в качестве сигнала используется электромагнитная волна, а данные — дискретные, возникает необходимость в модуляции — преобразовании двоичных данных в аналоговый сигнал.

Сама по себе модуляция двоичных данных не ограничивается беспроводной связью. Показательный пример — это передача двоичных данных по телефонным кабелям или каналам тональной частоты. Они имеют полосу пропускания 3.1 КГц и передают частоты в диапазоне от 300 Гц до 3400 Гц. Это меньше, чем воспринимаемый человеком диапазон звуков — от 20 Гц до 20 КГц, но достаточный для передачи большинства звуков. Для передачи цифрового сигнала такой полосы пропускания недостаточно (с приемлемой, на момент применения в качестве канала связи телефонной инфраструктуры, скоростью), поэтому использовалась аналоговая модуляция: данные поступали от компьютера в модем и он модулировал аналоговый сигнал.

В качестве кодирующего параметра можно использовать три характеристики электромагнитной волны: амплитуду, частоту и фазу. Рассмотрим каждый из них.

Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции для кодировки разных логических значений используются сигналы несущей частоты с разной амплитудой. В простейшем случае при кодировании 2 значений (логической единицы и логического нуля) используют сигнал с двумя возможными амплитудами: А1 для единицы и А2 для нуля.

Амплитудная модуляция в подвержена помехам и в основном используется в сочетании с другими видами модуляции.

Частотная модуляция

Для частотной модуляции используются несколько сигналов разной частоты, расположенные вблизи к несущей частоте. Одним из вариантов частотной модуляции является бинарная. В ней логический нуль и логическая единица кодируется двумя сигналами с частотами f1 и f2, смещенные относительно несущей частоты на одинаковое расстояние:

Также частотную модуляцию можно осуществлять с помощью нескольких сигналов. Такая схема называется многочастотной модуляцией. Такой вид модуляции в большей степени подвержен ошибкам, чем бинарная, но позволяет закодировать большее количество информации. В ней каждая сигнальная посылка кодирует несколько битов информации. Вот пример четырехуровневой частотной модуляции:

Фазовая модуляция

В фазовой модуляции используются сигналы одинаковой частоты, но со смещением по фазе. Наиболее простым вариантом фазовой модуляции является двухуровневая модуляция. В ней используется два сигнала, смещенные по фазе (один — 0, другой 180). Один из них кодирует логическую единицу, а другой логический нуль.

Другой вариант фазовой модуляции — дифференциальная. Суть метода заключается в сравнении фазы не с эталоном, а с предыдущим пакетным символом. Если следующий символ логический нуль, то фаза не меняется. Если единица — меняется на противоположную:

Также, как и в случае с предыдущими модуляциями, метод можно расширить: использовать не два варианта фаз, а больше.

Квадратурная амплитудная модуляция (QAM)

Для повышения производительности канала связи прибегают к комбинаторным методам модуляции. Один из популярных вариантов, который используется в Wi-FI — это квадратурная амплитудная модуляция (QAM). В ней используется фазовая и амплитудная модуляции.

В квадратурной амплитудной модуляции используется несколько сигналов на одной частоте с разной фазой. В простейшем случае получается 4 возможных состояния: 2 по частоте и 2 по амплитуде. Метод можно расширять, но вероятность ошибки увеличивается. Для их избежания используется следующая схема: запрещено использовать одинаковую амплитуду соседним по фазе сигналам. Например, при использовании 4 амплитуд и 8 фаз будет доступно 16 состояний (0000, 0001, …., 1111).

Физический уровень стандарта IEEE 802.11

Физический уровень стандарта IEEE 802.11 состоит из двух подуровней. PLCP — этот уровень управляет обменом кадров между MAC-подуровнем и физическим уровнем. PMD — подуровень зависимости от физической среды. Этот подуровень обеспечивает интерфейс со средой передачи данных. Он определяет характеристики беспроводной среды и метод передачи данных беспроводными станциями через нее.

Спецификации семейства 802.11 имеют различные характеристики: скорость передачи, диапазон частот, ширину канала и т.д. Ниже приведены технические характеристики спецификаций физического уровня:

Частотные диапазоны

Порядок и правила использования радиочастотного спектра определяется государством. В России роль регулятора выполняет Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ). В США за регулирование отвечает FCC, в Европе — ERO и ETSI. Правила использования радиочастотного спектра необходимы для того, чтобы множество беспроводных устройств могло одновременно использовать одну полосу частот, не создавая помех друг другу.

В России для беспроводных сетей стандарта 802.11 выделены одна полоса в диапазоне 2,4 ГГц (2400-2483,5 МГц) и две полосы в диапазоне 5 ГГц (5150-5350 МГц и 5650-6425 МГц). Частотные диапазоны 2,4 и 5 ГГц, в свою очередь, разбиваются на каналы, ширина и количество которых зависит от спецификации 802.11 и особенностей радиочастотного регулирования в конкретном государстве.

Расширение спектра

Технологии модуляции определяют, каким образом и на какой скорости данные передаются через беспроводную среду. Рассмотрим две основных приема — расширение спектра и мультиплексирование.

Технологии расширения спектра являются базовыми при организации передачи данных в беспроводных сетях стандарта 802.11. Изначально их использовали для разведывательных и военных целей. Основная идея метода состоит в том, чтобы распределить информационный сигнал по широкой полосе радиодиапазона, что в итоге позволит значительно усложнить подавление или перехват сигнала. При этом преобразовании мощность исходного сигнала не изменяется, а распределяется по более широкой полосе пропускания и становится сопоставима с мощностью шумов. Это позволяет сделать сигнал невосприимчивым к различным типам шумов и искажениям, дает возможность скрывать и шифровать сигналы и одновременно использовать одну полосу частот несколькими пользователями.

Первая разработанная схема расширенного спектра известна как метод перестройки частот (FHSS). Её суть заключается в постоянной смене несущей в пределах широкого диапазона частот. В результате мощность сигнала распределяется по всему диапазону, и прослушивание какой-то определенной частоты дает только небольшой шум. Последовательность несущих выбирается псевдослучайно. На каждой несущей частоте для передачи дискретной информации применяются стандартные методы модуляции (например, частотная или фазовая).

Перестройка частоты

Физический уровень FHSS стандарта 802.11 позволяет выполнять передачу данных на скоростях 1 и 2 Мбит/с. В более новых спецификациях (802.11b и 802.11g) используется более совершенный метод прямой последовательности (DSSS), более приспособленный для передачи данных на высоких скоростях. В DSSS также используется весь частотный диапазон, выделенный для одной беспроводной линии связи. В отличие от FSSS весь частотный диапазон занимается не за счет постоянных переключений с частоты на частоту, а за счет того, что каждый бит информации заменяется N битами, так что тактовая скорость передачи сигналов увеличивается в N раз. А это, в свою очередь, означает, что спектр сигнала также расширяется в N раз. Достаточно соответствующим образом выбрать скорость передачи данных и значение N, чтобы спектр сигнала заполнил весь диапазон. Как и в случае FHSS, для кодирования результирующего кода может использоваться любой вид модуляции.

Каналы, используемые в технологии DSSS

Мультиплексирование

Одна из основных проблем построения беспроводных систем — это решение задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среды передачи. Существует несколько базовых методов доступа (мультиплексирования), основанных на разделении между станциями таких параметром, как пространство, время, частота и код. Задача мультиплексирования — выделить каждому каналу пространства, время, частоту и/или код с минимумом взаимных помех и максимальных использованием характеристик передающей среды.

В новых стандартах 802.11 используется механизм мультиплексирования посредством ортогональных несущих частот (OFDM). Его суть заключается в том, что весь доступный частотный диапазон разбивается на достаточно много поднесущих (от нескольких сот до тысяч). Одному каналу связи (приемнику и передатчику) назначают для передачи несколько таких несущих, выбранных из всего множества по определенному закону. Передача ведется одновременно по всем поднесущим, т. е. в каждом передатчике исходящий поток данных разбивается на N субпотоков, где N – число поднесущих, назначенных данному передатчику. Распределение поднесущих в ходе работы может динамически изменяться. Схема OFDM имеет несколько преимуществ: она помогает подавлять межсимвольную интерференцию и бороться с селективным замиранием.

Защита от ошибок

Как говорилось ранее, при передаче данных, особенно по беспроводной среде, непременно будут возникать ошибки. Существуют три наиболее распространенных орудия борьбы с ними:

• Коды обнаружения ошибок. Основан на передаче в составе блока данных избыточной служебной информации (контрольная сумма, FCS), по которой можно судить с некоторой степенью вероятности о достоверности принятых данных.
• Коды с коррекцией ошибок. Позволяет приемнику не только понять, что присланные данные содержат ошибки, но и исправить их. Коды, которые обеспечивают прямую коррекцию ошибок, требуют введения большей избыточности в передаваемые данные, чем коды, которые только обнаруживают ошибки.
• Протоколы с автоматическим запросом повторной передачи. В простейшем случае защита от ошибок заключается только в их обнаружении. Система должна предупредить передатчик об обнаружении ошибки и необходимости повторной передачи.

Антенны MIMO

Пусть антенна — это проводник, который может излучать и улавливать в/из окружающей среды электромагнитные волны. В 2008 году в новый стандарт Wi-Fi 802.11n вошла новая технология MIMO — multiple-in multiple out. Суть MIMO заключается в использовании нескольких антенн на передатчике и приемнике, передающих сигнал в отдельных пространственных потоках (например с использованием поляризации). При этом передающие и принимающие антенны разносятся таким образом, чтобы их сигналы слабо воздействовали друг на друга. MIMO помогает увеличить пропускную способность канала, либо улучшить качество передачи за счет избыточных антенн.

What the — is Wi-Fi?

Wi-Fi is pulsating light that creates radio waves to transmit massive amounts of data through the air.

Fun fact: your Wi-Fi and internet are two different things. Wi-Fi is used to access the internet. It sends data to all your devices so you can stay connected to the web. Whereas the internet is a global network of computers.

Let’s get a little technical

Wi-Fi is a type of electromagnetic radiation. What sets Wi-Fi apart from other electromagnetic radiation, such as gamma rays and x-rays, is its wavelengths.

Gamma-ray waves (say that three times fast) have high frequency and short waves, whereas Wi-Fi is more akin to your microwave. It has a low frequency with a wavelength of about 12.5cm. Keep that fact tucked away for your next trivia night.

How can you harness this power?

You’ll be accessing the power of Wi-Fi using your modem.

Typically, your modem is connected to the internet with either an ethernet cable or phone cable. The type of cable you use depends on what nbn™ technology is set up at your home.

Once you’re all set up, your Wi-Fi will use radio waves — the same as your mobile phone and TV — to chat across a wireless network.

Should we get a little technical again? Awesome, let’s get into the nitty-gritty.

Once your devices are connected to the Wi-Fi they’ll be able to have a good-old-fashion yarn with your modem, sending data back and forth via radio waves (or pulsating light). Your modem will gather information from the internet, decode it, and then using an antenna, send that data to your Wi-Fi enabled devices using radio waves.

This process also works the other way around, allowing your devices to send information back to the modem, through the fixed cable, and into the vast, wonderful world of the internet.

Does Wi-Fi have a kryptonite?

Yes. Anti Wi-Fi paint. Yep, that’s actually a thing, but there are other things to consider, like distance.

Distance does not make the Wi-Fi grow fonder. The further you are from your modem the weaker your Wi-Fi signal. This is why when you’re in the backyard you might not able to upload your latest dance video or stream your fave show.

The centre of your home is the most ideal home for your modem, allowing your Wi-Fi to reach around your property. Sadly, this isn’t always practical. Often you’ll be restricted by the location of where your nbn device or phone socket is installed.

Wi-Fi also has a few additional arch enemies. Take your friendly neighbourhood microwave for example. Operating on the same wavelength (2.4GHz), your microwave and Wi-Fi will often compete for the best signal. Find out what other seemingly innocent household items are affecting your Wi-Fi.

Combatting slow Wi-Fi speeds?

Hold up! We already have an awesome blog about this. Go check it out!

Still here? Alright, let’s go over some of the basics:

• Try switching up your Wi-Fi frequencies.
• 2.4GHz = a slower but more powerful signal that can penetrate walls.
• 5GHz = a faster signal, but one that can’t travel as far. So, you’ll need to sacrifice range for speed. (P.S. 5GHz isn’t the same as 5G).
• Disconnect a few devices or log onto your online account to upgrade your plan.
• Manually change your Wi-Fi channels to help your little buddy along.

Conclusion

Wi-Fi is what allows you to stay connected without been hooked up to a phone socket or nbn device. It’s how we get information from the web to our phones, tablets, computers and smart home devices. Just think how different our lives would be without it.

If you’re stuck on what kind of internet plan to get, check out our nbn plans. Or if you’re already a Belong customer that needs help, you can find support or message us online.

Wi-Fi – что это такое, как работает, как пользоваться, все про вай-фай

Статья обновлена и актуализирована под текущие реалии. Wi-Fi 6 и все новинки в комплекте. Приятного изучения! С уважением, ваши преданные друзья из чудесного ВайФайГида.

Wi-Fi… о сколько в этом звуке! А сколько эти звуки создали мифов в народе, что и представить страшно. Всем привет! Сегодня будет на нашем портале о беспроводных технологиях центральная статья про сам Wi-Fi. Только без особых премудростей, простыми словами, ну вы поняли) Поехали!

Центральная проблема

Пробежавшись по улице, на вопрос о том, что такое Wi-Fi, люди отвечают по-разному. Несколько вариантов оставляю ниже, привожу сами смыслы, а не дословные высказывания:

• Интернет – ну в плане вай-фай – это и есть сам интернет, в котором смотрят сайты, любимые вконтактики и ютубчики
• Роутер/Маршрутизатор – само устройство.
• Беспроводная передача информации – в значении именно технологии.
• Подключение смартфона/ноутбука – как одна из функций устройств.

Единицы людей просто «подвисали», видимо считая ответ то ли глупым, то ли не в то время у них это спрашивали) Ну да ладно. Все наслышаны про Вай-Фай. Но что же это такое на самом деле? У вас есть правильный ответ?

Кстати, у меня всегда открыты комментарии. Есть вопрос – задай его ниже, а там разберемся)

Определение, или что это такое?

Итак, правильный ответ и единственный умный термин здесь:

Wi-Fi — технология беспроводной локальной сети с устройствами на основе стандартов IEEE 802.11.

Суть для чайников – это ТЕХНОЛОГИЯ БЕСПРОВОДНОЙ передачи данных.

Именно сама технология, и именно без проводов. Другие известные технологии в этом же духе – Bluetooth, Инфракрасная передача (пульт телевизора, ИК-порт на старых телефонах), радио, технологии сотовых операторов. И вот где-то среди них и забегался Wi-Fi, а особенности его технологии как раз и описаны в стандарте из определения IEEE 802.11. Кто хочет – сам поищет его.

Происхождение слова

Другой вопрос – в значении самого термина «Wi-Fi». Действительно, из всего вышеизложенного этот вопрос остаётся открытым. Итак, это сокращение от:

WiFi – Wireless Fidelity – в переводе «беспроводная точность» или «беспроводная передача данных».

Произношение

Ничего сложного нет: Wi-Fi читаем как [вай фай] – можно быстро в одно слово, можно чуть-чуть отделить.

Не надо произносить это слово как [ви фи] – совсем дикость.

Разбор путаницы

Ответы людей выше возникли из-за частоты использования в быту. Разберем их чуть подробнее и выявим отличия:

• Интернет. Wi-Fi как технология создает локальную сеть, к которой могут быть подключены другие устройства. А вот в сети у этих всех устройства может и не быть интернета вовсе. Правильнее в этом смысле понимать, что вы подключаетесь к устройству, которое раздает интернет, при помощи технологии Wi-Fi. Интернет же – это глобальная сеть, к которой все при помощи различных технологий пытаются подключиться.
• Роутер/Маршрутизатор. Это всего лишь устройства, и даже в наше время они могут быть без Wi-Fi, а выполнять свои функции по проводам. Более подробно про роутер читаем тут.
• Подключение смартфона/ноутбука – а бывает, что ноутбук подключают по проводу, а смартфон через технологии оператора. Суть в том, что Wi-Fi здесь не функция, но у них есть функция использования подключения по технологии Wi-Fi.

Все… бреда достаточно. Все мифы и легенды рассмотрели. Поехали больше нюансов.

Как это работает и как им пользоваться?

В общих чертах обрисую, как интернет через Wi-Fi доставляется до вашего конечного потребителя – ноутбука, смартфона, планшета. Да, его можно через адаптеры подключить и на стационарный компьютер, но обычно последний все же цепляется по проводу.

Для подключения ПК к Wi-Fi всегда можно приобрести адаптер – хорошее устройство можно найти не более 10$.

А вот для мобильной техники дома это уже стандарт. Итак, смотрим.

1. Вы подключаете услугу интернета у вашего интернет-провайдера (Ростелеком, или что там у вас).
2. У провайдера обычно уже заведен кабель в ваш дом и даже подъезд. При подключении мастер лишь выводит его от щитка в вашу квартиру.
3. В вашей квартире теперь имеется кабель, который подключается к устройству (тот самый роутер).
4. У роутера активируется функция создания Wi-Fi сети. Через которую он и раздает всем интернет.
5. Все устройства подключаются к ней и используют Интернет.

Другая возможная схема строится на использовании сетей сотовых операторов и их модемов:

1. Вы покупаете SIM-карту мобильного оператора со специальным интернет-тарифом.
2. «Симка» вставляется в модем.
3. Модем создает подключение к Интернету через сим-карту и раздает вайфай.

Итого: ВАЙ-ФАЙ создает специальное устройство, работающее в режиме «Точка доступа»:

• Через роутер
• Через модем

В общественных местах, кафе, отелях обычно все уже сделано за вас – там обычно стоят хорошие мощные маршрутизаторы. Достаточно всего лишь найти на своем устройстве правильную сеть, ввести пароль и наслаждаться бесплатным интернетом (бывает и платным – тут как повезет). Другое название публичных точек – хот-споты.

Эти 2 схемы самые частовстречаемые. Существуют и другие методы (точка доступа через ноутбук, планшет, телефон), но для нашего ознакомления этого более чем достаточно. Хочется узнать больше – смело пишем в комментарии)

Основные функции, или для чего нужен Wi-Fi?

Итого у устройств, раздающих Wi-Fi, сейчас две основные функции:

• Подключение к Интернету – и посещение уже оттуда любимых сайтов и сервисов.
• Создание локальной сети – все устройства, подключенные к одной точке доступа, могут видеть друг друга и передавать те же файлы напрямую.
• Расширение предыдущего пункта – подключение беспроводных устройств. Принтер, джойстики, телевизионный пульт, холодильник – всего представить и невозможно.

Историческая справка. Технология была изобретена в 1991 году и применялась как раз для кассового оборудования.

Преимущества и недостатки Wi-Fi

• Беспроводная сеть – никаких проводов, ходите по всему дому
• Покрытие 20-100 м – обычно этого хватает для дома, но можно и усиливать
• К одной точке доступа подключается много устройств – и обычно ограничения не заметны
• Скорость Wi-Fi обычно выше чем у интернета через операторов или же Bluetooth.
• Потребляем энергии меньше, чем на мобильном интернете – батарея смартфона проживет дольше.
• Безопасность актуальных протоколов.

• Возможны небольшие задержки в сети – пинг – может быть заметно в играх
• Возможно снижение скорости интернета – за счет ограничений скорости у технологии
• Возможны потери сигнала в помещении из-за препятствий – нужно грамотно размещать роутер дома
• Использование технологией частоты 2,4 ГГц может создавать помехи и с другими устройствами – пультами, микроволновкой и др.
• Слабая безопасность старых протоколов защиты.

Отмечу, что преимущества и недостатки здесь больше технические, и зависят от самого устройства. Так что все решаемо, все зависит от конкретной ситуации.

Мифы и легенды – излучение

Главный миф о вайфайчике – опасность облучения. Да, Wi-Fi использует радиодиапазон. Самая частовстречаемая рабочая частота – 2,4 ГГЦ. На этой частоте работают и другая известная бытовая техника – вроде микроволновки. Но на самом деле, рабочее излучение Wi-Fi в десятки раз меньше влияния того же мобильного телефона. А уж не говоря о том, сколько других радиоволн проходит через наш дом…

Дальность передачи

Другой миф о дальности передачи данных в радиоканале. Встречал и от минимальных в 5 метров и до сотен километров. Суть – все зависит от мощности передачи. Средние нормы передачи:

• 45 м – связь в помещении.
• 90 м – связь на открытом пространстве.

Стоит понимать, что железобетон в стенах может сильно гасить сигнал, вплоть до его отсутствия в соседних комнатах. Так что нужно грамотно продумать расположение точки доступа.

Есть и другие стандарты беспроводной сети с увеличенной дальностью на километры (читайте ниже).

Стандарты

Стандартам Wi-Fi я посвящу отдельную статью. Речь идет о буквах на самих вайфай-устройствах. Возможно видели их: a, b, g, n… Это по сути версии стандартов. В этом ряду чем буква «старше», тем скорость передачи выше. Так, например, для стандарта IEEE 802.11:

• IEEE 802.11 – база стандарта, откуда «растут ноги».
• 802.11a – до 54 Мбит/с, рабочая частота 5ГГц – поэтому не совместим с другими версиями.
• 802.11b – до 11 Мбит/с, частота – 2,4 ГГц – современные устройства совместимы с ним.
• 802.11g – до 54 Мбит/с
• 802.11n (Wi-Fi 4) – до 300 Мбит/с, использует 2 диапазона – 2,4 ГГц и 5 ГГц.
• 802.11ac (Wi-Fi 5) – до 6,77 Гбит/c, именно здесь была добавлена полноценная частота 5 ГГц
• 802.11ax (Wi-Fi 6) – до 11 Гбит/с, новейшая разработка, рекомендую почитать особенности по предложенной ссылке
• Сейчас разрабатывается стандарт Wi-Fi 7. Даже есть устройства в продаже. Но пока он не выйдет официально, мы помолчим.

Версии стандарта старше «b» обратно совместимы. Для поддержки скорости нужна поддержка стандарта не только на передатчике, но и на приемнике. Например, телефон с «g» не сможет принимать интернет с полосой выше 54 Мбит/с с точки доступа на «n».

Сейчас еще появился некий стандарт Wi-Fi 6E, но в официальные списки его еще не занесли. Главное отличие от WI-Fi 6 – добавлена частота 6 ГГц (поддержки в России пока нет).

Другие стандарты для сравнения представлены в таблице:

Из интересных разработок отметим стандарт IEEE 802.22 (WRAN, региональная беспроводная сеть, не путать с обычным Wi-Fi): здесь скорость передачи становится ниже (22 Мбит/с), но зато дальность передачи увеличивается до 100 км. Для обычного домашнего вайфая нормальными показателями будут 10-100 м в зависимости от размещения.

В России использование этих каналов не требует дополнительного лицензирования. Но что-то в последнее время развивается в сторону регистрации домашних беспроводных точек доступа – на практике реализовать подобное почти невозможно, так что пока живем и дышим. В некоторых других странах накладываются ограничения на использование таких сетей – уточняйте по месту пребывания.

Частоты, каналы, ширина канала Wi-Fi

Озвученные термины – минимальный набор юного любителя технологии Wi-Fi (рекомендую изучать статьи по ссылкам):

. Основная радиочастота, на которой работает ваша домашняя сеть. Актуальные роутеры работают на двух частотах одновременно: 2.4 ГГц + 5 ГГц. Относительно недавно в неофициальный стандарт Wi-Fi 6E добавили новую частоту для мира Wi-Fi – 6 ГГц. На большей частоте выше скорость, но волна от препятствий (стен) затухает быстрее. . Частоты 2.4 ГГц и 5 ГГц – это лишь верхушка айсберга. На самом деле там выделен целый диапазон частот, которые и образуют систему каналов. Дескать на одной частоте можно разместить несколько роутеров по разным каналам, и они в теории не будут мешать друг другу. Правда, там не все так идеально, хотя тот же Wi-Fi 6 уже и ввел маркировку, подробности по ссылке. . Несколько каналов в технологии могут быть объединены. Т.е. можно одновременно задействовать 2 канала (в диапазоне два канал шире чем один) и получить, грубо говоря, удвоение скорости передачи. Базово один канал занимает 20 МГц в диапазоне. Современные роутеры позволяют объединять эти каналы (читаем как увеличивать общую ширину) до 160 МГц при использовании Wi-Fi 6.

Что есть по своей сути Wi-Fi

С одной стороны Wi-Fi – это беспроводная локальная сеть, которую раздает роутер (маршрутизатор). Но как так получается передавать информацию без проводов по воздуху? – для этого используется всем известные радиоволны.

Радиоволны используются практически везде – это и телевидение, мобильная связь в виде 4G/5G, радио, это и микроволновка, которая разогревает нам еду, ну и не забываем про Bluetooth, спутниковую навигацию GPRS и т.д.

Итак, мы поняли, что Wi-Fi – это радиоволна. Ранее мы уже говорили, что роутеры чаще всего используют частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц. Но что такое радиоволна? Радиоволна – это электромагнитное излучение, которое существует в определенном отрезке частот. Но ведь солнечный свет, который мы видим тоже является электромагнитной волной. Причем свет имеет характеристики как волны, так и мелких частиц. Напомню, что свет состоит из фотонов. Значит и радиоволны состоят из фотонов? – на самом деле этого пока никто не знает.

Но что, если я вам скажу, что электромагнитные волны – это также микроволны, инфракрасные волны, видимый свет, ультрафиолет, рентген и гамма-излучение. Не спешите надевать шапочку из фольги, несмотря на то что с точки зрения физики все это можно сказать «одно и тоже» – из-за разной длины волны и частоты – все эти виды электромагнитных волн обладают разными свойствами и по-разному влияют на живые и неживые организмы. То есть гамма-излучение – не то же самое, что и свет.

Обратите внимание на картинку выше, и вы всё сразу поймете. Как мало оказывается человек видит своим обычным глазом. Кстати, некоторые насекомые и животные могут видеть куда больший спектр, куда попадают ультрафиолет и инфракрасное излучение.

Спектр радиочастот начинается с длины волны в 10 000 м (частота 30 кГц) и заканчивается 0.1 мм (3 000 ГГц). Для того, чтобы у вас это все уложилось в голове, и вы смогли это представить, то надо быстро разобрать такие определения – как «Частота» и «Длина волны». Для этого без каких-либо понятий – просто посмотрите на картинку ниже.

Сразу становится понятно, что длина – это расстояние от двух верхних или нижних гребней волны. А вот частота – это количество этих волн за 1 секунду. И в итоге мы получаем, что радиочастоты начинаются с длины волны в 10 000 м, а заканчиваются 0,1 мм.

Теперь давайте подумаем – а что же такое волна? У многих людей в голове сразу же возникает представление волн, бегущих по ровной глади воды. И на самом деле у подобных волн и радиоволн есть много общего. Например, если одновременно кинуть два камня в воду, то две волны будут почти беспрепятственно распространятся дальше. Конечно, есть небольшие помехи, но они незначительные.

Аналогично и много радиоисточников могут работать недалеко друг от друга и почти не мешать. Конечно, если их будет слишком много – у радиоприемника могут появиться определенные шумы или погрешности в передаваемом сигнале.

Также радиоволны могут поглощаться, отражаться, проникать (или огибать препятствие) и затухать с «пройдённым» расстоянием. Ну и всякие интерференции, дифракции и другие страшные слова, которые можно услышать. Их мы разбирать не будем, так как для понимания самой природы радиоволны нам это не понадобится.

Хорошо, примерно вроде стало понятно. Но что есть само по себе «электромагнитная волна». Тут мы встречаем два слова:

• Электричество.
• Магнит.

Если говорить грубо, то в данном случае – переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле (и наоборот). В итоге электромагнитная волна – колеблется в определенной зоне электрического и магнитного поля. Некая чехарда, в которую мы часто играли в детстве. Все это движется со скоростью света (299 792 458 м/с). Поле – это такая некая область, в которой действуют определённые силы.

Один важный момент – волна на самом деле не распространяется в среде. Представим себе, что мы рыбачим и кидаем поплавок в воду. Если по воде пойдет волна, то поплавок останется на месте, так как в данном случае волна – это колебание водной глади, а не её распространение. То есть поплавок будет просто то подниматься, то опускаться. Именно так происходит и в случае электромагнитных волн – они не распространяются, а колеблются в своем поле. Можно сказать, что волна – это передача энергии без передачи вещества.

Тут сразу же возникает вопрос у многим – вот мы подключили в розетку пылесос, утюг, холодильник, по проводам течет электричество, а значит, что должна излучаться радиоволна, ведь так? На самом деле электричество, проходящее через провода, не будут излучать радиоволны, так как в розетке у нас:

230 V (Вольт)
50 Гц

А мы помним, что радиоволны начинаются с частоты в 30 кГц или 30 000 Гц, что в почти в 600 раз больше частоты выдаваемой нашей розеткой. А давайте попробуем подумать – а как, например, отправляются радиоволны через далекий космос на спутники, которые находятся очень далеко в пределах или даже за пределами солнечной системы?

В космосе есть вакуум, ну или практически вакуумная среда. И даже в этой среде мы можем колебать электромагнитное поле и передавать информацию с помощью радиоволн. По идее она же не должна распространятся в вакууме – ведь там ничего нет, ни электрического ни магнитного поля?! Но радиоволны там распространяются.

Или мы пока просто чего-то не знаем и все же в вакууме что-то да есть?! Или это тёмная материя, эфир или что-то из разряда теории струн, а быть может это колебание гравитационных волн, которые искажают пространство по теории Эйнштейна?! К сожалению, но точного понимания, что такое электромагнитная волна, из чего она состоит и в какой среде распространяется – пока нет. Есть только огромное множество теорий ученых и физиков. Кстати, до сих пор нет четкого объяснения – а что же такое гравитация и откуда эта сила (или это не сила) берется.

Я уже говорил, что радиоволны могут почти свободно распространяться сразу из нескольких источников, находящиеся рядом друг с другом. Но понятное дело, при большом количестве роутеров, которые работают на одной частоте, в передаче информации возникают погрешности, некоторые волны шумят, затухают и немного мешают друг другу.

Именно поэтому в нашей ситуации маршрутизатор использует каналы. Что такое канал? Канал – это выделенная частота, на которой осуществляется передача данных от роутера до приемника. Мы не будем рассматривать это подробно – ссылку на подробный разбор, мы уже оставляли в главе «Частоты, каналы, ширина канала Wi-Fi» выше. Просто посмотрите на картинку ниже. Вы можете заметить, что каждый канал занимает свое место в частотном диапазоне 2,4 ГГц. И каналов у нас аж 14, хотя в некоторых прошивках маршрутизаторов вы увидите только 13 каналов.

ПРИМЕЧАНИЕ! В некоторых странах 14 канал используется спецслужбами, поэтому его нельзя выбрать в настройках роутера.

Настройки

На страницах нашего портала мы со всех сторон попытались облизать возможности настройки Wi-Fi: и что-то специфичное в духе указанных разделом выше параметром, так и простой настройки Wi-Fi на всех устройствах. Если вам нужно настроить Wi-Fi, скорее всего вы просто почему-то попали не туда. Но успокою: “не туда” – значит просто не в ту статью. Рекомендую поискать на нашем сайте статью конкретно под свою модель устройства, и, скорее всего, она найдется.

Подключение

Wi-Fi получила популярность в том числе и из-за своей простоты подключения. Ну правда же, почти любая бабушка в наше время может к нему подключиться и пользоваться благами интернета?! Но если вдруг вы не такая продвинутая бабушка, или просто путаете классический ключ безопасности (пароль) с WPS кодом, или просто хотите узнать о разных способах подключения к Wi-Fi сети, отправляю вас читать об этом подробнее в статье ниже. Вставлять всё это сюда не хочется, дабы не захламлять лишней информацией

Безопасность

Wi-Fi в текущих реализация – это открытая сеть (даже если она скрыта), а значит априори создана для внешнего подключения. А раз технология доступна извне, то о супер-пупер безопасности тут и не поговоришь. Всё, что нужно для подключения к сети – пароль (имя самой сети мы ведь знаем).

А раз тут всё так просто, то злые дядьки скакнули далеко в этом направлении: старые WPS-коды и WEP-шифрование (да и первая WPA) имеет множество вариантов успешных атак. Внедрение WPA2 сильно затруднило подбор паролей для злоумышленников, и при хорошем пароле сегодня это вполне себе достойное решение, которое может противостоять даже handshake-атаке. С приходом Wi-Fi 6 набирает популярность WPA3 шифрование – а это улучшенная защита, но главное – для скрипт-киди (читаем как абстрактных в вакууме соседских школьников, жаждущих дорваться до вашего интернета) я ещё не видил достойных решений реализации атаки. Как вы понимаете, вопрос безопасности Wi-Fi сетей – это очень большая тема, поэтому снова отправляю вас в другую мою статью:

Статья по всем направлениям взлома Wi-Fi сетей и методам её защиты

Что такое Wi-Fi

Если не знать, как всё устроено, беспроводной интернет больше похож на магию, чем научное достижение. Сегодня мы это исправим. В этой статье расскажем всё, что нужно знать о Wi-FI: что это, по какому принципу работает и как его подключить. А ещё поговорим о безопасности и ответим на ваши вопросы в конце.

· Обновлено 7 августа 2023

Что такое Wi-Fi

В 1985 году в США разрешили изучать и использовать некоторые частоты радиоволн без лицензии. Это открыло для бизнеса новые возможности — многие сразу поняли, что на этом можно неплохо заработать. И начались исследования. Самым знаковым из них стало открытие NCR Corporation и AT&T из Нидерландов. В 1991-м они разработали первый протокол беспроводной передачи данных — пра-пра-прадедушку современного Wi-Fi.

Wi-Fi (Wireless Fidelity) — это технология для беспроводного подключения к интернету.

Это понятие часто путают с другими. Например, когда говорят Wi-Fi, многие представляют сам интернет. Или же роутер — устройство, которое принимает и направляет пакеты данных по беспроводной сети. Но всё это неверно.

Сам же Wi-Fi — это просто инструмент. Он, как магический портал, создаёт точку доступа, через которую вы можете соединить устройство с глобальной или локальной сетью. И при этом не требует никаких проводов. Этим он похож на радио, сотовую связь или технологию Bluetooth.

Подключиться к сети Wi-Fi можно через упомянутый выше роутер или маршрутизатор. А ещё — создать временную точку доступа с помощью мобильного устройства. Эта функция называется мобильный хот-спот.

Как работает Wi-Fi

Чтобы передавать данные без проводов, технология Wi-Fi использует радиоволны. Они исходят от антенн роутера и чипов разных устройств.

То, как это происходит, похоже на работу почтового отделения. Человек, который хочет отправить письмо, запечатывает его в конверт и передаёт курьеру, т. е. отправляет по радиоволне в зашифрованном виде. Курьер-волна принимает пакет и передаёт к антеннам роутера — в отделение почты.

Дальше роутер сверяет IP-адреса получателя со своей внутренней базой, она называется таблицей маршрутизации. Если всё хорошо, отделение почты передаёт письмо получателю, т. е. на сервер. Если же нет, письмо возвращается отправителю, т. е. пользователь видит ошибку передачи данных. То же самое работает и в обратную сторону.

Примерно по той же схеме действует и мобильный хот-спот. В этом случае устройство с Wi-Fi-адаптером — смартфон, ПК, ноутбук и т. д. — создаёт локальную беспроводную сеть. Другие устройства подключаются к нему и после этого могут обмениваться трафиком.

Преимущества и недостатки Wi-Fi

Давайте сперва рассмотрим положительные качества этой технологии. Беспроводное подключение понравилось миру, потому что:

нет проводов — можно подключиться и ходить с интернетом в зоне покрытия, без опаски споткнуться о кабель;

хорошее покрытие — обычно до 100 м, что позволяет пользоваться сетью в любой квартире или частном доме;

более высокая скорость передачи данных, чем по модему;

низкое потребление энергии;

к одной сети можно подключать сразу 255 устройств.

Но есть и недостатки. Вот несколько самых неприятных:

Зависимость от локации. Рядом должны быть вышки, оптоволокно или хотя бы телефонная линия. Беспроводной интернет в глубинке — всё ещё проблема.

Место роутера имеет значение. Сигнал может слабеть из-за препятствий, например стен между комнатами. Нужно грамотно выбрать место, куда поставить устройство.

Помехи от маршрутизатора. При частоте 2,4 Ггц роутер может мешать работе других устройств, например, bluetooth-устройствам поблизости.

Снижение скорости и пинг. Первое происходит из-за ограничений со стороны провайдера. Последнее важно для геймеров, особенно киберспортсменов.

Но все эти минусы теряются на фоне преимуществ. А потому Wi-Fi остаётся самой удобной и популярной технологией для подключения.

Как устроен интернет Читать →

Как подключить Wi-Fi: пошаговая инструкция

Итак, вы решили разобраться, как пользоваться Wi-Fi. Вам не придётся делать самому всё от и до — самое сложное ляжет на плечи провайдера. Но вникнуть в несколько особенностей стоит — от этого зависит, насколько хорошо будет работать интернет и хватит ли этого для ваших потребностей. Мы расскажем, как сделать всё правильно.

Шаг № 1. Найдите провайдера

Это ответственный шаг. Лучше сразу подойти к нему взвешенно, потому что менять провайдера и переподключать интернет — дело хлопотное.

Вот на что стоит обратить внимание при выборе:

Ваше расположение. Зайдите в онлайн-карты и посмотрите, какие провайдеры обслуживают ваш дом.

Тарифы. В них должны быть те, что отвечают вашим потребностям.

Стоимость. У некоторых провайдеров она может быть завышена из-за бренда. С другой стороны, дешёвые, но привлекательные тарифы — это тоже подозрительно.

Отзывы в интернете. Там вы многое узнаете о том, как работает провайдер: хороша ли поддержка, стабильна ли скорость Wi-Fi, часто ли происходят сбои и т. д.

Рекомендации знакомых. Помогут дополнить картину из предыдущего пункта.

Узнать больше о компаниях, а также вариантах подключения для разных городов можно на сайтах, в чатах или по телефону. Вот несколько самых популярных провайдеров в России: Ростелеком, МТС, Мегафон, Дом.ru и другие.

Шаг № 2. Выберите роутер

Первое, с чего стоит начать, — это обратить внимание на тип роутера. Всего их три: Ethernet, ADSL и PON. Первый — самый распространённый и, скорее всего, именно такой вам нужно будет подключить. Но мы всё равно рассмотрим эти виды и особенности ниже и заодно разберёмся, для каких случаев они подходят.