На какой частоте работает Wi-Fi
Обновлено: 05.07.2024
Понимание диапазонов, каналов и пропускной способности Wi-Fi может повысить производительность профессиональных беспроводных локальных сетей, а также домашних локальных сетей с маршрутизатором, повторителями Wi-Fi и т. д.
Wi-Fi IEEE 802.11 используется очень многими устройствами, от смартфонов до ноутбуков и планшетов, удаленных датчиков, приводов телевизоров и многих других. Он используется в качестве основного канала беспроводной связи в беспроводных локальных сетях, а также в небольших домашних беспроводных сетях.
Есть несколько частотных диапазонов в пределах спектра радиочастот, которые используются для Wi-Fi, и в них есть много каналов, которые обозначены номерами, чтобы их можно было идентифицировать.
Хотя многие каналы и диапазоны Wi-Fi обычно автоматически выбираются домашними маршрутизаторами Wi-Fi, для более крупных беспроводных локальных сетей и систем часто необходимо планировать используемые частоты. При использовании множества точек доступа Wi-Fi в большом здании или на территории планирование частот необходимо для обеспечения наилучшей производительности беспроводной локальной сети.
Даже для домашних систем, в которых используются удлинители и повторители Wi-Fi, полезно знать, какие частоты доступны и как их лучше всего использовать. Используя некоторые простые настройки маршрутизатора Wi-Fi и расширителей беспроводной сети, можно улучшить скорость сети установки Wi-Fi.
Полосы ISM
Wi-Fi предназначен для использования в нелицензируемом спектре — ISM или промышленном, научном и медицинском диапазонах. Эти диапазоны согласованы на международном уровне, и, в отличие от большинства других диапазонов, их можно использовать без лицензии на передачу. Это дает каждому доступ к их свободному использованию.
Полосы ISM используются не только для Wi-Fi, но и для всего, от микроволновых печей до многих других форм беспроводной связи, а также для многих промышленных, научных и медицинских целей.
Несмотря на то, что диапазоны ISM доступны по всему миру, в некоторых странах могут быть некоторые отличия и ограничения.
Основные диапазоны, используемые для передачи Wi-Fi, указаны в таблице ниже:
Видно, что диапазон 2,4 ГГц широко используется для других приложений, включая микроволновые печи (в результате поглощения сигнала водой), а также для Bluetooth и многих других приложений беспроводной связи. Иногда использование других диапазонов может улучшить производительность WLAN из-за более низкого уровня помех.
Системы и диапазоны частот 802.11
Используется несколько различных вариантов стандарта 802.11. Различные варианты 802.11 используют разные полосы частот. Ниже приводится сводка диапазонов, используемых системами 802.11:
Каналы 802.11 2,4 ГГц
Всего четырнадцать каналов определены для использования установками и устройствами Wi-Fi в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Не все каналы Wi-Fi разрешены во всех странах: 11 разрешены FCC и используются в так называемом североамериканском домене, а 13 разрешены в Европе, где каналы определены ETSI. Каналы WLAN/Wi-Fi разнесены на 5 МГц (за исключением 12 МГц между двумя последними каналами).
Стандарт Wi-Fi 802.11 определяет полосу пропускания 22 МГц, а каналы имеют шаг приращения 5 МГц. Часто для каналов Wi-Fi даются номинальные значения 0f 20 МГц. Полоса пропускания 20 / 22 МГц и разделение каналов в 5 МГц означают, что соседние каналы перекрываются, и сигналы на соседних каналах будут мешать друг другу.
Полоса пропускания канала Wi-Fi 22 МГц подходит для всех стандартов, хотя стандарт беспроводной локальной сети 802.11b может работать на различных скоростях: 1, 2, 5,5 или 11 Мбит/с, а новый стандарт 802.11g может работать на скоростях до 54 Мбит/с. Различия заключаются в используемой схеме радиочастотной модуляции, но каналы WLAN идентичны во всех применимых стандартах 802.11.
При использовании 802.11 для обеспечения сетей Wi-Fi и подключения к офисам, установки точек доступа Wi-Fi или для любых приложений WLAN необходимо убедиться, что такие параметры, как каналы, установлены правильно, чтобы обеспечить требуемую производительность. достигнуто. В настоящее время на большинстве маршрутизаторов Wi-Fi это устанавливается автоматически, но для некоторых более крупных приложений необходимо настраивать каналы вручную или, по крайней мере, под централизованным управлением.
Маршрутизаторы Wi-Fi часто используют два диапазона для обеспечения двухдиапазонного Wi-Fi, диапазон 2,4 ГГц является одним из основных диапазонов и чаще всего используется с диапазоном Wi-Fi 5 ГГц.
Частоты канала Wi-Fi 2,4 ГГц
В приведенной ниже таблице указаны частоты для четырнадцати каналов Wi-Fi стандарта 802.11, доступных по всему миру.Не все эти каналы доступны для установки Wi-Fi во всех странах.
Перекрытие и выбор каналов Wi-Fi 2,4 ГГц
Каналы, используемые для WiFi, в большинстве случаев разнесены на 5 МГц, но имеют полосу пропускания 22 МГц. В результате каналы Wi-Fi перекрываются, и видно, что можно найти максимум три непересекающихся канала.
Поэтому, если есть смежные элементы оборудования WLAN, например, в сети Wi-Fi, состоящей из нескольких точек доступа, которые должны работать на каналах, не мешающих друг другу, есть вероятность только трех. Ниже приведены пять комбинаций доступных неперекрывающихся каналов:
Каналы Wi-Fi 2,4 ГГц, частоты и т. д. с указанием перекрытия и того, какие из них можно использовать в качестве наборов.
На диаграмме выше видно, что каналы Wi-Fi 1, 6, 11 или 2, 7, 12 или 3, 8, 13 или 4, 9, 14 (если разрешено) или 5, 10 (и, возможно, 14, если разрешено) можно использовать вместе как наборы. Часто маршрутизаторы Wi-Fi настроены на канал 6 по умолчанию, поэтому набор каналов 1, 6 и 11, возможно, наиболее широко используется.
Поскольку часть энергии выходит за пределы номинальной полосы пропускания, если используются только два канала, чем дальше друг от друга, тем выше производительность.
Обнаружено, что при наличии помех пропускная способность сети Wi-Fi снижается. Поэтому стоит снизить уровни помех, чтобы улучшить общую производительность оборудования WLAN.
При использовании IEEE 802.11n существует возможность использования полосы пропускания сигнала либо 20 МГц, либо 40 МГц. Когда полоса пропускания 40 МГц используется для увеличения пропускной способности данных, это, очевидно, уменьшает количество каналов, которые можно использовать.
Каналы IEEE 802.11n 2,4 ГГц Wi-Fi 40 МГц, частоты и номера каналов.
На диаграмме выше показаны сигналы 802.11n 40 МГц. Эти сигналы обозначаются эквивалентными номерами центрального канала.
Доступность канала Wi-Fi 2,4 ГГц
В связи с различиями в распределении спектра по всему миру и различными требованиями регулирующих органов не все каналы WLAN доступны в каждой стране. В таблице ниже представлены общие сведения о доступности различных каналов Wi-Fi в разных частях мира.
Эта диаграмма дает только общее представление, и в разных странах могут быть различия. Например, в некоторых странах европейской зоны Испании действуют ограничения на использование каналов Wi-Fi (Франция: каналы 10–13 и каналы 10 и 11 в Испании), а также запрещены многие каналы, которые могут считается доступным, хотя позиция всегда может измениться.
Диапазон Wi-Fi 3,6 ГГц
Эта полоса частот разрешена для использования только в США по схеме, известной как 802.11y. Здесь мощные станции могут использоваться для транзитных соединений Wi-Fi в сетях передачи данных и т. д.
Каналы для этих сетевых систем Wi-Fi подробно описаны ниже.
Примечание: центральная частота канала зависит от используемой полосы пропускания. Это объясняет тот факт, что центральная частота для разных каналов отличается, если используются разные полосы пропускания сигнала.
Каналы и частоты Wi-Fi 5 ГГц
Поскольку диапазон 2,4 ГГц становится все более загруженным, многие пользователи предпочитают использовать ISM-диапазон 5 ГГц для своих беспроводных локальных сетей, обычных сетей Wi-Fi, домашних систем и т. д. Это не только обеспечивает больший спектр, но и не как широко используется для других приборов, включая такие предметы, как микроволновые печи и т. д. - микроволновые печи лучше всего работают на частоте около 2,4 ГГц из-за пиков поглощения излучения пищевыми продуктами около 2,4 ГГц. Соответственно, Wi-Fi на частоте 5 ГГц обычно испытывает меньше помех.
Многие маршрутизаторы Wi-Fi поддерживают двухдиапазонную работу Wi-Fi с использованием этого диапазона и 2,4 ГГц, как и большинство смартфонов и других электронных устройств с поддержкой Wi-Fi. Использование частот в диапазоне 5 ГГц обычно обеспечивает более высокую скорость сети Wi-Fi.
Будет видно, что многие из каналов Wi-Fi с частотой 5 ГГц выходят за пределы принятого нелицензируемого диапазона ISM, и в результате на работу на этих частотах накладываются различные ограничения.
Примечание 1. Существуют дополнительные региональные различия для стран, включая Австралию, Бразилию, Китай, Израиль, Корею, Сингапур, Южную Африку, Турцию и т. д. Кроме того, в Японии есть доступ к некоторым каналам ниже 5180 МГц.
Примечание 2: DFS = динамический выбор частоты; TPC = управление мощностью передачи; SRD = устройства малого радиуса действия, максимальная мощность 25 мВт.
Дополнительные диапазоны и частоты
В дополнение к более устоявшимся формам Wi-Fi разрабатываются новые форматы, которые будут использовать новые частоты и диапазоны. Технологии, использующие пустое пространство и т. д., а также новые стандарты, использующие диапазоны, находящиеся далеко в микроволновом диапазоне, и обеспечат гигабитные сети Wi-Fi. Эти технологии потребуют использования нового спектра для Wi-Fi.
Поскольку использование технологии Wi-Fi непропорционально увеличилось, а скорость передачи данных значительно возросла, то же самое произошло и с тем, как используются полосы частот.
Wi-Fi доступен во многих местах: дома, в офисе, в кофейнях и т. д. Широко распространены точки доступа Wi-Fi, часто обеспечивающие работу в двух диапазонах Wi-Fi – 2,4 ГГц и 5 ГГц. для обеспечения быстрой работы в любое время.
Изначально диапазон 2,4 ГГц был предпочтительным для Wi-Fi, но по мере того, как стоимость технологии 5 ГГц снизилась, этот диапазон стал использоваться гораздо шире ввиду более широкой пропускной способности канала.
По мере появления других технологий Wi-Fi используются многие другие частоты. Другие нелицензированные диапазоны ниже 1 ГГц, а также пустое пространство для White-Fi, использующее неиспользуемый телевизионный спектр, а также все более высокие частоты в микроволновом диапазоне, где доступны еще более широкие полосы пропускания, но за счет более короткого расстояния.
Каждая технология Wi-Fi имеет свои собственные частоты или диапазоны, а иногда и различное использование доступных каналов Wi-Fi.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Wi-Fi стал неотъемлемой частью нашей стремительной повседневной жизни. Благодаря Wi-Fi нам больше не нужно привязываться к Интернету с помощью кабелей. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как это работает?
Wi-Fi использует радиоволны для передачи информации между вашим устройством и маршрутизатором через определенные частоты. В зависимости от объема отправляемых данных могут использоваться две частоты радиоволн: 2,4 гигагерца и 5 гигагерц. Что это значит? Ну, герц - это просто измерение частоты. Например, допустим, вы сидите на пляже и наблюдаете, как волны разбиваются о берег. Если бы вы измеряли время между каждым ударом волны, вы бы измеряли частоту волн. Один герц — это частота одной волны в секунду. С другой стороны, один гигагерц равен одному миллиарду волн в секунду. (Слава богу, пляжи не такие, наверное, там не слишком расслабляешься.) Чем выше частота, тем больше объем данных, передаваемых в секунду.
Две частоты Wi-Fi разделены на несколько каналов, чтобы предотвратить высокий трафик и помехи. Когда дело доходит до обмена данными по этим каналам, тут-то и происходит волшебство — ну, компьютерная наука. Первый шаг в этом процессе инициируется вами (пользователем). Когда вы выходите в Интернет на своем устройстве, оно преобразует запрошенную вами информацию в двоичный код, язык компьютеров. Все, что делают компьютеры, основано на двоичном коде, последовательности 1 и 0. Когда вы нажимаете на эту статью, ваш запрос преобразуется в кучу 1 и 0. Если вы используете Wi-Fi, эти 1 и 0 преобразуются в частоты волн микросхемой Wi-Fi, встроенной в ваше устройство. Частоты проходят по радиоканалам, упомянутым ранее, и принимаются маршрутизатором Wi-Fi, к которому подключено ваше устройство. Затем маршрутизатор преобразует частоты обратно в двоичный код и переводит код в запрошенный вами интернет-трафик, а маршрутизатор получает эти данные через проводной интернет-кабель. Процесс повторяется до тех пор, пока вы не загрузите эту статью или что-нибудь, что требует Интернета. Все это происходит невероятно быстро; большинство маршрутизаторов работают со скоростью 54 Мбит/с (мегабит в секунду). Это означает, что когда такие маршрутизаторы преобразуют и передают двоичные данные, за одну секунду принимается или отправляется 54 миллиона единиц и нулей.
Вы когда-нибудь задумывались над тем, как именно электронная почта или потоковое видео попадают на ваш смартфон или планшет так быстро, без проблем и в режиме реального времени? Это Wi-Fi в действии. На этой неделе Tech Talker расскажет о технологиях, лежащих в основе беспроводных устройств.
Был ли у вас когда-нибудь такой момент, когда вы отступаете и думаете о том, как на самом деле работает то, что вы используете каждый день? А точнее, задумывались ли вы когда-нибудь, как, черт возьми, компьютеры взаимодействуют по беспроводной сети?
Ну, это именно тот вопрос, который мы собираемся решить в сегодняшнем подкасте.
Что такое Wi-Fi?
Во-первых, давайте рассмотрим некоторые основы. WiFi расшифровывается как Wireless Fidelity и означает то же самое, что и WLAN, расшифровывающееся как «Беспроводная локальная сеть».
WiFi работает по тому же принципу, что и другие беспроводные устройства: он использует радиочастоты для передачи сигналов между устройствами. Радиочастоты полностью отличаются от раций, автомобильных радиоприемников, мобильных телефонов и метеорологических радиостанций. Например, ваша автомобильная стереосистема принимает частоты в диапазоне килогерц и мегагерц (станции AM и FM), а Wi-Fi передает и принимает данные в диапазоне гигагерц.
Герц (Гц) — это просто единица измерения частоты. Допустим, вы стоите на пирсе и наблюдаете, как набегают волны. Когда вы смотрите вниз на волны, вы можете видеть, как гребень каждой волны катится мимо. Если вы посчитаете, сколько секунд между каждым гребнем волны, это будет частота волн. Таким образом, если бы время между каждым гребнем составляло 1 секунду, это означало бы, что частота волны составляет 1 герц или один цикл в секунду.
Сравнивая морские волны с МГц и ГГц, эти волны движутся в воздухе со скоростью 1 миллион и 1 миллиард циклов в секунду! И чтобы получать информацию, содержащуюся в этих волнах, ваш радиоприемник должен быть настроен на прием волн определенной частоты.
Для WiFi эта частота составляет 2,4 ГГц и 5 ГГц. Эти волны очень похожи на частоту вашей микроволновой печи! Ваша микроволновая печь использует частоту 2,450 ГГц для разогрева пищи, а маршрутизатор использует частоту от 2,412 ГГц до 2,472 ГГц для передачи данных по Wi-Fi. Вот почему у некоторых людей со старыми или неисправными микроволновыми печами возникают проблемы с сигналом Wi-Fi, когда они пытаются приготовить попкорн.
Просто чтобы прояснить распространенное заблуждение: эти микроволны не являются ионизирующим излучением. Это означает, что они не вызывают рак. Дети, микроволновки не сделают вас радиоактивными и не светятся в темноте!
Как работает Wi-Fi? Где это началось? Что это значит? Wi-Fi играет важную роль в нашей повседневной жизни.
Калам Макклелланд
Ах, хороший старый Wi-Fi. От помощи нам в снижении счета за телефон (кроме марта, черт возьми) до разрешения использования наших ноутбуков/планшетов/и т. д. Для подключения к Интернету Wi-Fi — это вездесущий спутник, которого мы все знаем и любим.
WiFi также полезен для некоторых приложений IoT (подождите, что такое IoT?), таких как автоматизация зданий и дома или управление энергопотреблением дома. Для многих других IoT-приложений Wi-Fi абсолютно бесполезен.
Учитывая важность Wi-Fi для нашей повседневной жизни и для некоторых приложений Интернета вещей, вот 8 интересных фактов о WiFi, о которых вы не знали!
1) Wi-Fi запущен на Гавайях
По крайней мере, так было у первых предшественников Wi-Fi. ALOHAnet – это новаторская компьютерная сетевая система, разработанная в Гавайском университете, которая стала первой публичной демонстрацией беспроводной сети пакетной передачи данных.
Это было в 1971 году. Лишь 20 лет спустя корпорации NCR и AT&T изобрели WaveLAN, которая считается настоящим предшественником WiFi. Затем, в 1997 году, была выпущена первая версия беспроводного протокола IEEE 802.11.
«Но подождите, — скажете вы, — что такое беспроводной протокол IEEE 802.11?»
2) Wi-Fi = IEEE 802.11
Когда любые две машины взаимодействуют друг с другом, им нужны определенные стандарты и протоколы, чтобы они могли обмениваться данными. IEEE 802.11 — это набор стандартов, определяющих связь для беспроводных локальных сетей (при этом IEEE означает Институт инженеров по электротехнике и электронике).
Как вы, наверное, уже подумали про себя, "IEEE 802.11" это:
Поэтому в 1999 году была нанята консалтинговая фирма Interbrand, которая помогала продвигать эту технологию потребителям, предоставив нам "Wi-Fi".
Interbrand также создала логотип WiFi, который представляет Инь и Ян, чтобы обозначить совместимость всех продуктов, сертифицированных для WiFi.
Так что же все-таки означает Wi-Fi?
3) WiFi НЕ расшифровывается как «Wireless Fidelity»
Вопреки распространенному мнению, Wi-Fi не означает беспроводную точность. Это заблуждение возникло из-за раннего рекламного слогана «Стандарт качества беспроводной связи».
На самом деле Wi-Fi ничего не означает.
Кроме того, по данным Альянса Wi-Fi (созданного в 1999 году как торговая ассоциация для владения торговой маркой Wi-Fi), официально используется термин Wi-Fi. Альянс Wi-Fi не одобряет термины «WiFi», «Wifi» или «wifi».
Но я предпочитаю Wi-Fi, поэтому в этой статье я буду использовать его. Я знаю, я знаю, я довольно плохой мальчик. Ваш ход, WiFi Alliance.
Хорошо, теперь вы знаете все основы WiFi, но как работает WiFi?
4) WiFi использует радиоволны
Как вы, возможно, помните из уроков естествознания, радиоволны — это форма электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает в себя все: от гамма-лучей до видимого света и радиоволн.
Ваш ноутбук/планшет/и т. д. использует беспроводной адаптер для преобразования данных в радиосигнал и передачи этого сигнала с помощью антенны.Эти радиоволны исходят от антенны и принимаются вашим беспроводным маршрутизатором. Этот беспроводной маршрутизатор затем преобразует радиоволны обратно в данные, а затем отправляет эти данные в Интернет, используя физическое соединение. Чтобы получить данные из Интернета на свой ноутбук/планшет/и т. д., просто выполните обратный процесс.
На высоком уровне так работает вся беспроводная связь. Однако WiFi имеет несколько заметных отличий от других беспроводных технологий. Например…
5) Wi-Fi передает на частотах 2,4 ГГц или 5 ГГц
Эти частоты намного выше, чем частоты, используемые для сотовой связи. Более высокая частота означает, что сигналы могут передавать больше данных.
Однако все формы беспроводной связи представляют собой компромисс между энергопотреблением, радиусом действия и пропускной способностью. Таким образом, в обмен на высокую скорость передачи данных Wi-Fi потребляет много энергии и не имеет большого радиуса действия.
«Хм», — думаете вы про себя, «мне показалось, что я это слышал…»
6) WiFi может передавать до 260 миль!
Это правда, Шведское космическое агентство передало данные на расстояние 420 км на стратостат с помощью Wi-Fi. Но это было с нестандартным WiFi оборудованием и усилителями на 6 ватт. И, конечно же, никаких физических препятствий на пути сигнала.
Дальность действия обычного маршрутизатора Wi-Fi намного меньше и зависит от ряда факторов. Диапазон может зависеть от антенны, отражения и преломления, а также выходной мощности радио.
Обычно диапазон составляет около 100 футов, так почему вы не можете получить сигнал, когда стоите в соседней комнате?
Это может быть физический барьер. Радиоволны проходят через большинство материалов, но могут блокироваться или поглощаться материалами, проводящими электричество. Вода проводит электричество, а это означает, что наши тела могут создавать помехи для WiFi. Но не пугайтесь, радиоволны не повреждают клетки.
Это также может быть помехой. Поскольку Wi-Fi использует радиоволны (а источников радиоволн очень много, включая космос), эти волны могут сталкиваться друг с другом и мешать сигналу. На самом деле ваша микроволновая печь работает в диапазоне частот 2,4 ГГц, а это означает, что она может создавать помехи для вашего Wi-Fi, в зависимости от того, какой у вас тип Wi-Fi (2,4 ГГц или 5 ГГц).
7) Существует много видов Wi-Fi
Ранее вы узнали, что означает 802.11, но на самом деле было несколько новых версий, начиная с оригинальной в 1997 году:
- 802.11а
- 802.11b
- 802.11g
- 802.11n
- и 802.11ac
У каждого из этих стандартов есть свои плюсы и минусы, связанные со скоростью передачи данных, помехами сигнала от внешних источников и стоимостью. Стоимость является фактором, поскольку для разных стандартов требуется разное оборудование, хотя новые версии создаются с учетом обратной совместимости со старыми версиями.
Однако независимо от типа WiFi…
8) Wi-Fi не подходит для большинства приложений Интернета вещей
Существует бесчисленное множество приложений Интернета вещей, и многие из них включают в себя небольшие датчики или устройства, которые должны работать от батареи в течение месяцев или даже лет. Этим датчикам и устройствам не нужно отправлять массу данных, может быть, всего несколько байтов здесь или там. Им также необходимо отправлять эти данные в милях, а не в футах.
Как упоминалось выше, Wi-Fi может передавать большие объемы данных за счет высокого энергопотребления и малого радиуса действия. Если у вас в поле тысячи датчиков, Wi-Fi не лучший вариант.
WiFi может быть полезен для приложений Интернета вещей, которым не нужно беспокоиться об утечке энергии (например, устройствам, подключенным к розетке), которым необходимо отправлять много данных (например, видео) и которым не нужно высокий диапазон. Хорошим примером может служить домашняя система безопасности.
Однако для большинства других IoT-приложений есть лучшие варианты подключения, такие как Bluetooth, маломощные глобальные сети (LPWAN) или сотовая связь IoT.
При этом существует два стандарта Wi-Fi, которые были разработаны или разрабатываются специально для Интернета вещей. WiFi HaLow (802.11ah) и HEW (802.11ax).
WiFi HaLow был утвержден в 2016 году и предназначен для решения проблем с радиусом действия и питанием для приложений Интернета вещей. HEW (High Efficiency Wireless) – это новый стандарт, основанный на HaLow и добавляющий дополнительные функции, удобные для Интернета вещей.
Читайте также: