Стандарты Wi-Fi
Стандарты Wi-Fi, поддерживаемые оборудованием. В наше время, помимо современных стандартов
Wi-Fi 4 (802.11n),
Wi-Fi 5 (802.11ac),
Wi-Fi 6 (802.11ax) (его разновидность
Wi-Fi 6E),
Wi-Fi 7 (802.11be) и
WiGig (802.11ad), можно встретить также поддержку более ранних версий —
Wi-Fi 3 (802.11g) и даже Wi-Fi 1 (802.11b). Вот более подробное описание каждой из этих версий:
— Wi-Fi 3 (802.11g). Устаревший стандарт, как и канувший в лету Wi-Fi 1 (802.11b). Широко применялся до появления Wi-Fi 4, в наше время используется в основном как дополнение к более новым версиям — в частности, для того, чтоб обеспечить совместимость с устаревшим и бюджетным оборудованием. Работает на частоте 2,4 ГГц, максимальная скорость обмена данными — 54 Мбит/с.
— Wi-Fi 4 (802.11n). Первый из общераспространенных стандартов, поддерживающий частоту 5 ГГц; может работать в этом диапазоне либо в классическом 2,4 ГГц. Стоит подчеркнуть, что некоторые модели Wi-Fi оборудования под этот стандарт используют только 5 ГГц, из-за чего несовместимы с более ранними версиями Wi-Fi. Максимальная скорость у Wi-Fi 4 — 600 Мбит/с; в современных беспроводных устройствах этот стандарт весьма популярен, лишь недавно его стал теснить на этой позиции Wi-Fi 5.
— Wi-Fi
...5 (802.11ac). Наследник Wi-Fi 4, окончательно переместившийся в диапазон 5 ГГц, что положительно сказалось на надежности подключения и скорости передачи данных: она составляет до 1,69 Гбит/с на одну антенну и до 6,77 Гбит/с в целом. Кроме того, это первая версия, в которой была полноценно внедрена технология Beamforming (подробнее см. «Функции и возможности»).
— Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E (802.11ax). Развитие Wi-Fi 5, представившее как увеличение скорости до 10 Гбит/с, так и ряд важных усовершенствований в формате работы. Одним из наиболее важных нововведений является использование обширного диапазона частот — от 1 до 7 ГГц; это, в частности, позволяет автоматически выбирать наименее загруженную полосу частот, что положительно влияет на скорость и надежность подключения. При этом устройства Wi-Fi 6 способны работать и на классических частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц, а модификация стандарта Wi-Fi 6E способна работать на частотах от 5.9 до 7 ГГц, принято считать что устройства с поддержкой Wi-Fi 6E работают на частоте 6 ГГц, при этом есть полная совместимость с более ранними стандартами. Кроме того, в этой версии были внедрены некоторые улучшения, касающиеся одновременной работы нескольких устройств на одном канале, в частности речь о технологии OFDMA. Благодаря этому Wi-Fi 6 дает наименьшее из современных стандартов падение скорости при загруженном эфире, а модификация Wi-Fi 6E работающая на частоте 6 ГГц имеет наименьшее количество помех.
— Wi-Fi 7 (802.11be). Данный стандарт Wi-Fi начали внедрять в 2023 году. Благодаря использованию модуляции 4096-QAM из него можно выжать максимальную теоретическую скорость обмена данными до 46 Гбит/с. Wi-Fi 7 поддерживает работу в трех частотных диапазонах: 2.4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц. Максимальную ширину полосы пропускания в стандарте нарастили со 160 МГц до 320 МГц — чем шире канал, тем больше данных он способен передать в одночасье. Из интересных новшеств в Wi-Fi 7 отмечается разработка MLO (Multi-Link Operation) — с ее помощью подключенные устройства обмениваются данными, используя одновременно несколько каналов и частотных диапазонов, что особенно важно для VR и онлайн-игр. Минимизировать задержки связи при условии множества подключенных клиентских устройств призвана технология Multiple Resource Unit. Также на увеличение пропускной способности при большом количестве одновременных подключений нацелен новый протокол 16х16 MIMO, удваивающий количество пространственных потоков в сравнении с предыдущим стандартом Wi-Fi 6.
— WiGig (802.11ad). Стандарт Wi-Fi, использующий рабочую частоту в 60 ГГц; скорость передачи данных может достигать 10 Гбит/с (в зависимости от конкретной версии WiGig). Канал 60 ГГц значительно менее загружен, чем более популярные 2,4 ГГц и 5 ГГц, что положительно сказывается на надежности передачи данных и снижает задержку; последнее бывает особенно важно в играх и некоторых других специальных задачах. С другой стороны, увеличение частоты значительно снизило дальность подключения (подробнее см. «Частотный диапазон»), так что на практике данный стандарт подходит лишь для связи в пределах одной комнаты.
Стоит учитывать, что на практике скорость передачи данных обычно значительно ниже теоретического максимума — особенно при работе нескольких Wi-Fi устройств на одном канале. Такж отметим, что различные стандарты обратно совместимы между собой (с ограничением скорости по более медленному) при условии совпадения частот: например, 802.11ac может работать с 802.11n, но не с 802.11g.Макс. скорость при 5 ГГц
Максимальная скорость, обеспечиваемая устройством при беспроводной связи в диапазоне 5 ГГц.
Этот диапазон используется в Wi-Fi 4, Wi-Fi 6 и Wi-Fi 6E как один из доступных, в Wi-Fi 5 — как единственный (см. «Стандарты Wi-Fi»). Максимальная скорость уточняется в характеристиках для того, чтобы обозначить реальные возможности конкретного оборудования — они могут быть заметно скромнее, нежели общие возможности стандарта. Также на деле все зависит от поколения Wi-Fi. К примеру, устройства с поддержкой Wi-Fi 5 могут в теории могут выдавать до 6928 Мбит/с (при использовании восьми антенн), с поддержкой Wi-Fi 6 — до 9607 Мбит/с (при использовании тех же восьми пространственных потоков). Максимально возможная скорость связи достигается при соблюдении определенных условий, и далеко не каждая модель Wi-Fi оборудования полностью удовлетворяет им. Конкретные же цифры условно разбиты на несколько групп: значение
до 500 Мбит/с является довольно скромным, многие устройства поддерживают скорости в диапазоне
500 – 1000 Мбит/с, показатели в
1 – 2 Гбит/с можно отнести к средним, а наиболее продвинутые модели в классе обеспечивают скорость обмена данными
свыше 2 Гбит/с.
Полоса пропускания
—
160 МГц. Наличие полосы в 160 МГц повышает пропускную способность для передачи данных и позволяет приблизить ее к максимальной теоретической скорости.
—
320 МГц. Полосу пропускания 320 МГц ввели в стандарте Wi-Fi 7 (см. соответствующий пункт). Она обеспечивает существенный прирост скорости обмена данными — вдвое больше сравнительно с шириной беспроводного канала 160 МГц.
LAN
Под LAN в данном случае подразумеваются стандартные сетевые разъемы (известные как RJ-45), предназначенные для проводного подключения устройств локальной сети — ПК, серверов, дополнительных точек доступа и т. п. Количество портов соответствует числу устройств, которое можно напрямую подключить к оборудованию проводным способом.
Что касается скорости, то на сегодняшний день наиболее популярными вариантами являются
100 Мбит/с (Fast Ethernet) и
1 Гбит/с (Gigabit Ethernet). При этом, благодаря развитию техники, гигабитных устройств выпускается все больше, хотя на практике такая скорость имеет критическое значение только при передаче больших объемов информации. При этом, некоторые модели помимо штатной скорости основных LAN-портов могут иметь
LAN-порт 2.5 Гбит/с, 5 Гбит/с и даже 10 Гбит/с, обладающий повышенной пропускной способностью.
Wi-Fi антенн
В современном Wi-Fi оборудовании данный показатель может быть разным: помимо простейших устройств с 1 антенной, встречаются модели, где это число составляет
2,
3,
4 и даже
более. Смысл использования нескольких антенн заключается в двух моментах. Во-первых, если на одну антенну приходится несколько внешних устройств — им приходится делить между собой полосу пропускания, и фактическая скорость связи для каждого абонента падает соответственно. Во-вторых, такая конструкция может потребоваться и при связи с одним внешним устройством — для работы с технологией MU-MIMO (см. ниже), позволяющей полностью реализовать возможности современных стандартов Wi-Fi.
В любом случае большее количество антенн, как правило, означает более продвинутое и функциональное устройство. С другой стороны, данный параметр заметно влияет на стоимость; так что специально искать оборудование с большим числом антенн имеет смысл в основном тогда, когда скорость и стабильность связи являются критически важными.
Тип антенн
—
Внешняя. Антенны, размещённые вне корпуса, как правило, крупнее, чем внутренние, к тому же они обычно оснащаются поворотными креплениями, позволяющими установить стержень в оптимальное положение независимо от положения самого устройства. Всё это положительно сказывается на мощности сигнала. Кроме того, существуют съёмные внешние антенны — при желании их можно заменить на более мощные. Главным недостатком данного варианта можно назвать громоздкость.
— Внутренняя. Антенны, расположенные внутри корпуса, считаются менее продвинутыми, чем внешние. В большинстве случаев они имеют меньший размер, а эффективность работы зависит от положения устройства (хотя многие производители применяют технологии, компенсирующие этот эффект). В то же время оборудование с
внутренними антеннами имеет аккуратный внешний вид без лишних выступающих частей.
— Внешняя/внутренняя. Наличие в устройстве сразу обеих описанных выше разновидностей антенн (при этом и тех, и других может быть более одной). Наличие нескольких антенн улучшает качество связи, однако если их все сделать внешними, устройство может получиться слишком громоздким. Поэтому в некоторых моделях роутеров используется компромиссный вариант: часть антенн прячется в корпус, что положительно сказывается на компактности и внешнем виде.
Коэффициент усиления
Коэффициент усиления, обеспечиваемый каждой антенной устройства; если в конструкции предусмотрены антенны с разными характеристиками (характерный пример — одновременно внешние и внутренние антенны), то информация, как правило, указывается по самому высокому значению.
Усиление сигнала в данном случае обеспечивается за счет сужения диаграммы направленности — подобно тому, как в фонариках с регулируемой шириной луча уменьшение этой ширины увеличивает дальность освещения. Простейшие всенаправленные антенны сужают сигнал в основном в вертикальной плоскости, «сплющивая» область охвата — так, что она становится похожа на горизонтальный диск. В свою очередь, направленные антенны (преимущественно в специализированных точках доступа, см. «Тип устройства») создают узкий луч, охватывающий совсем небольшое пространство, зато дающий весьма солидное усиление.
Конкретно же коэффициент усиления описывает, насколько мощным получается сигнал на основном направлении антенны по сравнению с идеальной антенной, равномерно распространяющей сигнал во все стороны. Вместе с мощностью передатчика (см. ниже) это определяет суммарную мощность оборудования и, соответственно, эффективность и дальность связи. Собственно, для определения суммарной мощности достаточно прибавить коэффициент усиления в dBi к мощности передатчика в dBm; dBi и dBm в данном случае можно рассматривать как одни и те же единицы (децибелы).
В целом подобные данные редко требуются рядовому пользователю,...однако они могут пригодиться в некоторых специфических ситуациях, с которыми приходится иметь дело специалистам. Детальные методики расчетов для таких ситуаций можно найти в специальных источниках; здесь же подчеркнем, что не всегда имеет смысл гнаться за высоким коэффициентом усиления антенны. Во-первых, как говорилось выше, это достигается ценой сужения области охвата, что может создавать неудобства; во-вторых, слишком сильный сигнал тоже нередко бывает нежелательным, подробнее см. «Мощность передатчика».
Стандарты безопасности
— WPA. Протокол шифрования, созданный как временное решение для устранения наиболее критичных уязвимостей описанного ниже WEP. Использует более продвинутый алгоритм шифрования, а также передачу паролей в защифрованном виде. Однако надежность этого стандарта тоже оказалась недостаточной, поэтому была разработана усовершенствованная версия — WPA2.
— WEP. Исторически первый протокол шифрования, применявшийся в беспроводных сетях. Использует шифрование от 64-битного до 256-битного, последний вариант сам по себе считается сильным, однако собственные уязвимости стандарта позволяют специалисту без особых трудностей взломать такой канал связи. Вследствие этого WEP является окончательно устаревшим, его поддержка предусматривается в основном для совместимости с максимально простым оборудованием (тем более что предусмотреть эту поддержку технически несложно).
— WPA2. Наиболее популярный стандарт безопасности в современном Wi-Fi оборудовании. В свое время стал важным обновлением оригинального WPA: в частности, в WPA2 был внедрен алгоритм AES CCMP, чрезвычайно сложный для взлома. Со временем, правда, в этом протоколе были выявлены некоторые уязвимости, что и привело к разработке более продвинутого WPA3; однако WPA3 еще только начинает массово внедрятся, и в большинстве Wi-Fi устройств наиболее продвинутым стандартом остается именно WPA2.
Отдельно стоит отметить два нюанса. Во-первых, WPA2 доступен в двух версиях — персональной и корпоративной; в данном случае ре
...чь идет о персональной, корпоративные варианты вынесены в пункт «802.1х». Во-вторых, поддержка этого стандарта гарантированно означает также совместимость с WEP и оригинальным WPA.
— WPA3. Принципиальное усовершенствование WPA2, представленное в 2018 году и направленное на устранение недостатков, выявленных в WPA2 за 14 лет с момента введения в эксплуатацию. Данный стандарт представил четыре ключевых нововведения:
- Улучшенная безопасность публичных сетей. В отличие от предшественника, WPA3 шифрует трафик между гаджетом и роутером/точкой доступа, даже если сеть общедоступна и не требует ввода пароля.
- Защита от уязвимости KRACK, позволявшей взламывать канал связи WPA2 в момент установки соединения. За эту защиту отвечает алгоритм SAE — более продвинутый, чем применяемый ранее PSK. В частности, при установке соединения по SAE оба устройства считаются равноправными (в PSK четко определялись приемник и передатчик) — это не позволяет злоумышленнику «вклиниться» между устройствами, используя методы KRACK.
- Функция Easy Connect — упрощение подключения к Wi-Fi сетям для устройств, не имеющей дисплеев (в частности, компонентов «умного дома»). Каждое из таких устройств будет иметь на корпусе QR-код, и для соединения с сетью достаточно будет просканировать этот код при помощи смартфона/планшета, уже подключенного к этой сети. Правда, данная функция не связана непосредственно с WPA3, для ее работы достаточно WPA2; однако массового внедрения Easy Connect стоит ожидать одновременно с WPA3.
- Улучшенные алгоритмы шифрования для чувствительных данных, подходящая даже для государственных структур и оборонных предприятий. Впрочем, эта особенность актуальна в основном для корпоративной версии WPA3 — а поддержка этой версии указывается как «802.1х», (о ней см. ниже, в данном же случае речь идет в основном о персональной версии данного стандарта).
Во многих устройствах обновление с WPA2 до WPA3 может быть реализовано программно, путем установки новой версии прошивки. Впрочем, если для вас важна поддержка этого протокола — лучше всего выбирать оборудование, где такая поддержка изначально предусмотрена. Также отметим, что наличие WPA3 практически гарантированно означает также совместимость с WPA2.
— 802.1х. В данном случае подразумевается поддержка корпоративных стандартов безопасности — чаще всего соответствующих версий протоколов WPA2, в новых устройствах также WPA3. К примеру, если в характеристиках маркировка «802.1x» указана в дополнение к «WPA3», то это означает, что данная модель поддерживает и персональную, и корпоративную версию WPA3. Что касается отличий между подобными версиями, то одной из них является поддержка отдельного сервера аутентификации в корпоративных протоколах. Иными словами, при использовании этой функции данные об учетных записях и правах доступа хранятся отдельно от Wi-Fi оборудования, на специальном защищенном сервере, и именно этот сервер в каждом случае проверяет данные подключаемого оборудования и принимает решение о разрешении или запрете доступа.Рабочая температура
Температура окружающего воздуха, при которой устройство гарантированно сохраняет работоспособность.
Все современное Wi-Fi оборудование способно без проблем перенести условия, характерные для использования в квартирах, офисах и т. п. Так что обращать внимание на данный параметр имеет смысл в основном при выборе модели для установки вне помещений (см. выше) или в помещениях, где условия не особо отличаются от наружных. При этом верхняя граница температур обычно довольно высока, и даже в жару проблем с работой обычно не возникает (разумеется, если устройство не установлено под прямыми лучами солнца — что в любом случае не рекомендуется). А вот нижний порог температур может быть разным, не всякое «уличное» оборудование рассчитано на морозы. Впрочем, среди морозостойких моделей встречаются решения, где минимальная рабочая температура составляет
-10 °С и ниже, а иногда даже
-40 °С и ниже.