IEEE 802.11n

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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

О стандарте[править | править исходный текст]

Этот стандарт был утверждён 11 сентября 2009.[1][2]

Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с брутто или около 20 Мбит/с нетто), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с брутто, 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.

Особенности стандарта[править | править исходный текст]

Реальная скорость передачи данных[править | править исходный текст]

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.[3]

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-й, 6-й и 11-й). То есть, если у соседа за стеной работает точка доступа на 1-м канале, а у вас дома на 3-м, то эти точки доступа будут мешать друг другу, тем самым уменьшая скорость передачи данных.

Два частотных диапазона[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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 беспроводнмпоиимитимой сети желательно использовать коммутаторы Gigabit Ethernet.

Агрегация в сети[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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.

Индекс модуляции и схемы кодирования[4][править | править исходный текст]

Точкам доступа и станциям 802.11n необходимо вести согласование пространственных потоков (Spatial Streams) и ширины канала. В зависимости от количества антенн возникают несколько пространственных потоков. Полную теоретически возможную пропускную способность стандарта 802.11n в 600 Мбит/с можно достичь лишь при использовании четырех передающих и четырех приемных антенн (конфигурация "4х4").Стандарт 802.11n определяет Индекс модуляции и схемы кодирования MCS (Modulation and Coding Scheme). MCS - простое целое число, присваиваемое каждому варианту модуляции (всего возможно 77 вариантов). Каждый вариант определяет тип модуляции радиочастоты (Type), скорость кодирования (Coding Rate), защитный интервал (Guard Interval) и значения скорости передачи данных. Сочетание всех этих факторов определяет реальную физическую (PHY) скорость передачи данных, начиная от 6,5 Мбит/с до 600 Мбит/с (данная скорость может быть достигнута за счет использования всех возможных опций стандарта 802.11n).

Некоторые значения индекса MCS определенны и показаны в таблице индексов модуляции и схем кодирования.


Тип модуляции и скорость кодирования определяют, как данные будут передаваться в радиоэфир. Например, модуляция BPSK (Binary Phase Shift Keying) была включена в первоначальный стандарт 802.11, в то время как модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation) была добавлена в 802.11a. Новые методы модуляции и кодирования, как правило, более эффективные и поддерживают более высокие скорости передачи данных, но устаревшие методы и скорости все еще поддерживаются для обратной совместимости. Для достижения максимальной скорости соединения 300 Мбит/с необходимо, чтобы и точка доступа и беспроводной адаптер поддерживали два пространственных потока (Spatial Streams) и удвоенную ширину канала 40 МГц. Исходя из полученной скорости соединения по приведенной выше таблице можно точно определить сколько потоков и какая ширина канала были задействованы. Так скорости соединения 65 или 130 Мбит/с говорят от том, что одно из устройств точка доступа или адаптер используют одинарную ширину канала 20 МГц.

Альянс Wi-Fi[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]