Стандарты беспроводной связи: 802.11a, 802.11b / g / n и 802.11ac

Владельцы дома и бизнеса, желающие приобрести сетевое оборудование, сталкиваются с широким выбором. Многие продукты соответствуют беспроводным стандартам 802.11a, 802.11b / g / n и / или 802.11ac, которые все вместе называются технологиями Wi-Fi. Bluetooth и различные другие беспроводные (но не Wi-Fi) технологии также пронизывают рынок, каждая из которых предназначена для конкретных сетевых приложений.

Для краткости, 801.11aj — это последний одобренный стандарт. Протокол был утвержден в мае 2018 года. Однако тот факт, что стандарт утвержден, не означает, что он доступен вам или что это стандарт, который вам необходим для вашей конкретной ситуации. Стандарты постоянно обновляются, так же как способ обновления программного обеспечения на смартфоне или на вашем компьютере.

Что такое 802.11?

В 1997 году Институт инженеров по электротехнике и электронике создал первый стандарт WLAN. Они назвали это 802.11 в честь названия группы, созданной для наблюдения за ее развитием. К сожалению, 802.11 поддерживает только максимальную пропускную способность сети 2 Мбит / с — слишком медленно для большинства приложений. По этой причине обычные беспроводные продукты 802.11 больше не производятся. Однако вся семья выросла из этого первоначального стандарта.

Лучший способ взглянуть на эти стандарты — это рассмотреть 802.11 в качестве основы, а все другие итерации — в качестве строительных блоков на этой основе, которые направлены на улучшение как мелких, так и крупных аспектов технологии. Некоторые строительные блоки незначительны, а другие довольно большие.

Наибольшие изменения в беспроводных стандартах происходят, когда стандарты «свернуты» для включения большинства или всех небольших обновлений. Так, например, последний свертка произошла в декабре 2016 года с 802.11-2016. С тех пор, однако, незначительные обновления все еще происходят, и, в конечном счете, другое большое свертывание будет охватывать их.

Ниже приведен краткий обзор самых последних утвержденных итераций, описанных от самых новых до самых старых. Другие итерации — 802.11ax, 802.11ay и 802.11az — все еще находятся в процессе утверждения.

802.11aj

Этот стандарт, известный как «Китайская миллиметровая волна», применяется в Китае и представляет собой ребрендинг стандарта 802.11ad для использования в определенных регионах мира. Цель состоит в том, чтобы поддерживать обратную совместимость со стандартом 802.11ad.

802.11ah

Утвержденный в мае 2017 года, этот стандарт нацелен на более низкое энергопотребление и создает сети Wi-Fi с расширенным диапазоном, которые могут выходить за пределы досягаемости типичных сетей 2,4 ГГц или 5 ГГц. Ожидается, что он будет конкурировать с Bluetooth, учитывая его более низкие потребности в энергии.

802.11ad

Утвержденный в декабре 2012 года, этот стандарт необычайно быстр. Однако клиентское устройство должно находиться в пределах 11 футов от точки доступа.

802.11ac

В поколении Wi-Fi, впервые ознаменовавшем популярное использование, 802.11ac использует двухдиапазонную беспроводную технологию, поддерживающую одновременные соединения в диапазонах Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц. Стандарт 802.11ac обеспечивает обратную совместимость с 802.11b / g / n и полосой пропускания до 1300 Мбит / с в полосе 5 ГГц, плюс до 450 Мбит / с на 2,4 ГГц. Большинство домашних беспроводных маршрутизаторов соответствуют этому стандарту.

• Плюсы 802.11ac: Максимальная скорость и максимальная дальность сигнала; на уровне стандартных проводных соединений
• Минусы 802.11ac: Самый дорогой для реализации; улучшения производительности заметны только в приложениях с высокой пропускной способностью

802.11ac также упоминается как Wi-Fi 5.

802.11n

Стандарт 802.11n (также известный как Wireless N) был разработан для улучшения стандарта 802.11g в отношении поддерживаемой полосы пропускания за счет использования нескольких беспроводных сигналов и антенн (называемых технологией MIMO) вместо одной. Группы отраслевых стандартов ратифицировали 802.11n в 2009 году со спецификациями, обеспечивающими пропускную способность сети до 300 Мбит / с. Стандарт 802.11n также предлагает несколько лучший диапазон по сравнению с более ранними стандартами Wi-Fi благодаря повышенной интенсивности сигнала и обратной совместимости с оборудованием стандарта 802.11b / g.

• Плюсы 802.11n: Значительное улучшение пропускной способности по сравнению с предыдущими стандартами; широкая поддержка устройств и сетевого оборудования
• Минусы 802.11n: Более дорогой для реализации, чем 802.11g; использование нескольких сигналов может создавать помехи для соседних сетей на основе 802.11b / g

802.11n также упоминается как Wi-Fi 4.

802.11g

В 2002 и 2003 годах на рынке появились продукты WLAN, поддерживающие новый стандарт 802.11g. 802.11g пытается объединить лучшее из 802.11a и 802.11b. 802.11g поддерживает полосу пропускания до 54 Мбит / с и использует частоту 2,4 ГГц для большего диапазона. Стандарт 802.11g обратно совместим с 802.11b, что означает, что точки доступа 802.11g будут работать с адаптерами беспроводной сети 802.11b и наоборот.

• Плюсы 802.11g: Поддерживается практически всеми беспроводными устройствами и сетевым оборудованием, используемыми сегодня; наименее дорогой вариант
• Минусы 802.11g: Вся сеть замедляется, чтобы соответствовать любым устройствам 802.11b в сети; самый медленный / самый старый стандарт все еще используется

802.11g также упоминается как Wi-Fi 3.

802.11a

Пока 802.11b находился в стадии разработки, IEEE создала второе расширение исходного стандарта 802.11 под названием 802.11a. Поскольку популярность 802.11b возросла намного быстрее, чем 802.11a, некоторые считают, что 802.11a был создан после 802.11b. Фактически, 802.11a был создан в то же время. Из-за более высокой стоимости 802.11a обычно используется в бизнес-сетях, тогда как 802.11b лучше подходит для внутреннего рынка.

802.11a поддерживает полосу пропускания до 54 Мбит / с и сигналы в регулируемом частотном спектре около 5 ГГц. Эта более высокая частота по сравнению с 802.11b сокращает диапазон сетей 802.11a. Более высокая частота также означает, что сигналы 802.11a испытывают большие трудности при проникновении через стены и другие препятствия.

Поскольку 802.11a и 802.11b используют разные частоты, эти две технологии несовместимы друг с другом. Некоторые поставщики предлагают гибридное сетевое оборудование 802.11a / b, но эти продукты просто реализуют два стандарта бок о бок (каждое подключенное устройство должно использовать одно или другое).

802.11a также упоминается как Wi-Fi 2.

802.11b

IEEE расширил первоначальный стандарт 802.11 в июле 1999 года, создав спецификацию 802.11b. 802.11b поддерживает теоретическую скорость до 11 Мбит / с. Следует ожидать более реалистичной полосы пропускания 5,9 Мбит / с (TCP) и 7,1 Мбит / с (UDP).

Стандарт 802.11b использует ту же нерегулируемую частоту радиосигнала (2,4 ГГц), что и исходный стандарт 802.11. Продавцы часто предпочитают использовать эти частоты для снижения себестоимости. Нерегулируемая передача 802.11b может создавать помехи от микроволновых печей, беспроводных телефонов и других приборов, использующих тот же диапазон 2,4 ГГц. Однако, установив устройство 802.11b на разумном расстоянии от других устройств, можно легко избежать помех.

802.11b также упоминается как Wi-Fi 1.

А как насчет Bluetooth и остального?

Помимо этих пяти универсальных стандартов Wi-Fi, некоторые другие связанные технологии беспроводных сетей предлагают несколько иные ценностные предложения.

• Стандарты рабочих групп IEEE 802.11, такие как 802.11h и 802.11j, являются расширениями или ответвлениями технологии Wi-Fi, каждый из которых служит определенной цели.
• Bluetooth — это альтернативная технология беспроводной сети, которая пошла по другому пути, чем семейство 802.11. Bluetooth поддерживает очень короткий диапазон (приблизительно 10 метров) и относительно низкую пропускную способность (на практике 1-3 Мбит / с), предназначенный для сетевых устройств с низким энергопотреблением, таких как портативные устройства. Низкая стоимость производства оборудования Bluetooth также привлекает отраслевых поставщиков.
• WiMax также был разработан отдельно от Wi-Fi. WiMax предназначен для сетей дальнего радиуса действия (охватывающих мили или километры), в отличие от локальных беспроводных сетей.

Следующие стандарты IEEE 802.11 существуют или разрабатываются для поддержки создания технологий для беспроводных локальных сетей:

• 802.11a: стандарт 54 Мбит / с, сигнализация 5 ГГц (ратифицирован в 1999 г.)
• 802.11ac: стандарт 3.46 Гбит / с, поддерживает частоты 2,4 и 5 ГГц через 802.11n
• 802.11ad: стандарт 6,7 Гбит / с, сигнализация 60 ГГц (2012)
• 802.11ah: создает сети Wi-Fi с расширенным диапазоном, которые выходят за пределы досягаемости типичных сетей 2,4 ГГц или 5 ГГц
• 802.11aj: утвержден в 2017 году; в основном для использования в Китае
• 802.11ax: утверждение ожидается 2018
• 802.11ay: утверждение ожидается 2019
• 802.11az: утверждение ожидается 2019
• 802.11b: стандарт 11 Мбит / с, сигнализация 2,4 ГГц (1999)
• 802.11c: работа мостовых соединений (перенесено в 802.1D)
• 802.11d: всемирное соответствие правилам использования спектра беспроводного сигнала (2001)
• 802.11e: Поддержка качества обслуживания (2005) для улучшения доставки чувствительных к задержкам приложений, таких как голосовая беспроводная локальная сеть и потоковое мультимедиа
• 802.11F: Рекомендация по протоколу между точками доступа для связи между точками доступа для поддержки клиентов в роуминге (2003)
• 802.11g: стандарт 54 Мбит / с, сигнализация 2,4 ГГц (2003)
• 802.11h: улучшенная версия 802.11a для поддержки европейских нормативных требований (2003)

• 802.11i: улучшения безопасности для семейства 802.11 (2004)
• 802.11j: Улучшения сигнализации 5 ГГц для поддержки нормативных требований Японии (2004 г.)
• 802.11k: управление системой WLAN
• 802.11m: поддержка документации семейства 802.11
• 802.11n: стандартное улучшение 100+ Мбит / с по сравнению с 802.11g (2009)
• 802.11p: беспроводной доступ для автомобильной среды
• 802.11r: поддержка быстрого роуминга с использованием переходов базового набора услуг
• 802.11s: ESS ячеистая сеть для точек доступа
• 802.11T: беспроводное прогнозирование производительности — рекомендация для тестирования стандартов и показателей
• 802.11u: межсетевое взаимодействие с сотовыми и другими видами внешних сетей
• 802.11v: управление беспроводной сетью и настройка устройства
• 802.11w: повышение безопасности защищенных фреймов управления
• 802.11y: основанный на конкуренции протокол для предотвращения помех

Официальная страница временных графиков проекта рабочей группы IEEE 802.11 публикуется IEEE для указания состояния каждого разрабатываемого сетевого стандарта.