IEEE 802.11n

IEEE 802.11n — версия стандарта 802.11 для сетей Wi-Fi.

О стандарте

Этот стандарт был утверждён 11 сентября 2009.

Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с, применяя передачу данных сразу по четырём антеннам. По одной антенне — до 150 Мбит/с.

Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4—2,5 или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

• наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;
• смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;
• «чистом» режиме — 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n (DRAFT 2.0) поддерживают многие современные сетевые устройства. Итоговая версия стандарта (DRAFT 11.0), которая была принята 11 сентября 2009 года, обеспечивает скорость до 300 Мбит/с, Многоканальный вход/выход, известный как MIMO, и большее покрытие. На 2011 год имеется небольшое количество устройств соответствующих финальному стандарту. Например, у компании D-LINK основная продукция проходила стандартизацию в 2008 году. Существуют добропорядочные компании, занимающиеся перестандартизацией основной продукции. Полноценной поддержки финального стандарта стоит ожидать только от продукции 2010 года.

Особенности стандарта

Реальная скорость передачи данных

Реальная скорость передачи данных всегда меньше канальной скорости. Для Wi-Fi реальная скорость передачи данных обычно отличается более чем в два раза в меньшую сторону.

Кроме того, существует еще несколько факторов, ограничивающих реальную пропускную способность:

• Канал всегда делится между клиентами;
• Передавая служебный трафик, точка доступа всегда подстраивается под клиента, работающего на минимальной скорости;
• Наличие помех (работающие рядом точки доступа, микроволновые печи, "радио-няни", bluetooth-устройства, радиотелефоны);

Стоит отметить, что при работе в стандарте 802.11b или при обеспечении совместимого с ним режима существует всего три непересекающихся канала, т.е. которые не мешают друг другу (обычно это 1-ый, 6-ой и 11-ый). То есть, если у соседа за стеной работает точка доступа на 1-ом канале, а у вас дома на 3-ем, то эти точки доступа будут мешать друг другу, тем самым уменьшая скорость передачи данных.

Два частотных диапазона

Устройства стандарта 802.11n могут работать в одном из двух диапазонов — 2,4 или 5 ГГц. Это намного повышает гибкость их применения, позволяя отстраиваться от источников радиочастотных помех. При выборе подходящей системы ИТ-специалистам следует иметь в виду, что практически все клиенты 802.11n на основе CardBus и ExpressCard пока рассчитаны только на диапазон 2,4 ГГц, но несколько встраиваемых адаптеров и плат типоразмера mini-PCI способны поддерживать оба.

Каналы шириной 40 MHz

Спецификация 802.11n предусматривает использование как стандартных каналов шириной 20 МГц, так и широкополосных — на 40 МГц, в результате чего повышается пропускная способность. При этом в диапазоне 2,4 ГГц умещается всего два непересекающихся канала удвоенной ширины.

MIMO

Ключевой компонент стандарта 802.11n под названием MIMO (Multiple Input, Multiple Output — много входов, много выходов) предусматривает применение пространственного мультиплексирования с целью одновременной передачи нескольких информационных потоков по одному каналу, а также многолучевое отражение, которое обеспечивает доставку каждого бита информации соответствующему получателю с небольшой вероятностью влияния помех и потерь данных. Именно возможность одновременной передачи и приема данных определяет высокую пропускную способность устройств 802.11n.

На начало 2013 года большинство предлагаемых производителями точек доступа поддерживает MIMO 2×2 или 1×1, т.е. SISO (однопотоковая передача). Встроенные в мобильные устройства Wi-Fi-адаптеры обычно поддерживают режим SISO.

Антенны

Чаще всего стандартными считаются антенные конфигурации цепи для передачи и приёма информации 3×3 или 2×3, однако со временем устройства стандарта 802.11n станут поддерживать и другие варианты. В простых недорогих моделях будет реализована схема из одной передающей и двух принимающих цепей (по статистике абоненты потребляют гораздо больше данных, чем передают), тогда как пользователи, которым нужна очень большая скорость передачи данных, смогут приобрести старшие модели с конфигурацией антенн 4×4.

Питание через сеть Ethernet

Стандарт сетевого питания IEEE 802.3af-2003 (PoE) не обеспечивает мощности, необходимой для электроснабжения точек доступа с антенными конфигурациями 3×3 и выше. Ему на смену пришёл стандарт IEEE 802.3at-2009, предусматривающий увеличение максимальной мощности в два раза, что достаточно для питания устройств с конфигурацией антенн 4×4.

Узкие места в сети

С учётом того, что у точек доступа, поддерживающих данный стандарт, пропускная способность может превысить 100 Мбит/с, каналы Fast Ethernet вполне могут стать узким местом на пути сетевого трафика. Поэтому при разворачивании беспроводной сети желательно использовать коммутаторы Gigabit Ethernet.

Агрегация в сети

Когда пропускная способность кабельного подключения точки беспроводного доступа к проводной сети превышает 100 Мбит/с либо в этих целях используется новая инфраструктура Gigabit Ethernet, узким местом на пути трафика грозит стать беспроводной контроллер. Коммутаторы с дешифрованием и другие промежуточные устройства могут быть просто не в состоянии обслуживать столько же точек беспроводного доступа, как и раньше. Так что, готовясь к развертыванию инфраструктуры 802.11n, обязательно нужно поинтересоваться возможностями беспроводного контроллера у его производителя.

Обратная совместимость

Разработчики спецификации 802.11n позаботились о том, чтобы компоненты на её базе сохраняли совместимость с устройствами стандарта 802.11b или 802.11g в диапазоне 2,4 ГГц и с устройствами 802.11a — в диапазоне 5 ГГц. В новых сетях 802.11n еще долгое время будет работать множество прежних беспроводных клиентов, так что при развёртывании беспроводных ЛВС администратору следует обязательно предусмотреть их поддержку.

Форма зон Wi-Fi

Традиционно зоны беспроводных ЛВС имеют сферическую форму (если ничто не мешает распространению радиоволн), однако применение в стандарте 802.11n технологии MIMO и пространственного мультиплексирования искажает её и делает менее предсказуемой (форма здесь во многом зависит от условий окружающей среды). В результате привычный контрольно-измерительный инструментарий, обычно используемый при планировании сети, может оказаться непригодным или во всяком случае малоэффективным.

Альянс Wi-Fi

Чтобы обеспечить как можно лучшую совместимость точек доступа и клиентов стандарта 802.11n, стоит все прошивки и драйверы обновить до версий, сертифицированных альянсом Wi-Fi для 802.11 Draft 2.0 (если они имеются). Сама же спецификация 802.11n ратифицирована 11 сентября 2009 г.

802.11n в России

В России этот стандарт официально сертифицирован. Оборудование стандарта 802.11n разрешено к применению на территории России в диапазонах 2400—2483.5, 5150—5350 и 5650—5725 МГц приказом Министерства связи и массовых коммуникаций России от 14 сентября 2010 г. № 124 «Об утверждении Правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГц». Подготовкой норм применения стандарта занимался ФГУП Научно-исследовательский институт радио (НИИР).

См. также

• IEEE
• IEEE 802.11
• IEEE 802.11ac
• IEEE 802.3

Ссылки

• Обновление инструментария для стандарта 802.11n
• Расцвет стандарта 802.11n придется на 2009—2010 гг.
• 802.11n врывается в нашу жизнь
• Приказ № 124 от 14.09.2010 "Об утверждении Правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГц"