WiFi-Grundlagen Teil 2: Standards und Änderungen bis 802.11n

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Heute gibt es überall WLAN: Cafés, Restaurants, Einzelhandelsgeschäfte, Hotels, Sportstätten usw. Wir können von unseren Laptops, Tablets und Smartphones darauf zugreifen. Zu Hause gibt es möglicherweise Spielekonsolen, Smart-Home-Geräte und Set-Top-Boxen. Ich habe mehrere ChromeCast-Geräte. Sie verwandeln Ihr Fernsehgerät in ein drahtloses Netzwerkgerät, mit dem Sie Filme von Ihrem Computer oder Telefon direkt auf das Fernsehgerät streamen können. Es ist in unserem Lebensstil so allgegenwärtig, dass wir uns keine Gedanken darüber machen.

Interessanter Leckerbissen: Ich habe intensiv mit nationalen Hotelketten zusammengearbeitet, und ich kann Ihnen sagen, dass der durchschnittliche Geschäftsreisende 2012 zwei WiFi-Geräte mit dem Hotelnetzwerk verbunden hatte. Heute liegt diese Zahl zwischen 3 und 3,5 Geräten pro Gästezimmer. Ich habe viele Hotels gesehen, die sich aufgrund der Kundennachfrage bemüht haben, die Kapazität zu erhöhen.

Aber es ist noch nicht lange her, als WiFi nur von Geeks und großen Unternehmen genutzt wurde. Dies ist der zweite Artikel in einer Reihe, der sich mit den Grundlagen von WLAN befasst. Wenn Sie den ersten Teil verpasst haben, Schau es dir hier an . Wir werden die Entwicklung der verschiedenen Standards und Änderungen diskutieren. ihre Eigenschaften und Fähigkeiten.

Am Anfang war das 802.11-1997 Standard. Die ursprüngliche Version war eher ein Vorläufer für nutzbares WiFi. Der Standard umfasste FHSS (Frequenzsprung-Spreizspektrum), DSSS (Direktsequenz-Spreizspektrum) im 2,4-GHz-Band sowie Infrarot. Die Bandbreite war auf 1-2 Mbit / s begrenzt. Der Standard war so lose definiert, dass es viele kommerzielle Produkte gab, bei denen die Interoperabilität sehr schwierig, wenn nicht unmöglich war. Am beliebtesten waren Produkte von Proxim und Symbol (jetzt Teil von Motorola).

Das erste 'echte' WiFi: 802.11b

Die meisten wissen nicht, dass die Änderungen 802.11a und 802.11b zur gleichen Zeit (1999) veröffentlicht wurden. Wir werden zuerst über 11b sprechen, da es auf dem ursprünglichen Standard aufbaut.

Zunächst verwendet 11b DSSS, das die Signalleistung über ein Frequenzband mit einer Breite von ungefähr 22 MHz verteilt. Der Vorteil ist die erhöhte Signal-Rausch-Leistung im Vergleich zu früheren Verfahren. Die zweite wesentliche Verbesserung bestand in der Verwendung einer fortschrittlichen Codierungstechnik namens CCK (Complementary Code Keying). Das Ergebnis war eine Erhöhung des Durchsatzes auf 11 Mbit / s sowie eine verbesserte Leistung. Dies schließt auch die Möglichkeit ein, den Durchsatz nach Bedarf auf 5,5, 2 und 1 Mbit / s zu senken.

11b war ziemlich beliebt. Einer der Hauptgründe war die Gründung der WiFi Alliance. Diese gemeinnützige Organisation wurde 1999 von mehreren Technologieunternehmen gegründet, um die Interoperabilität von Produkten zwischen Herstellern sicherzustellen.

802.11a war irgendwie wie die Edsel von WiFi, technologisch seiner Zeit voraus, und niemand wollte es.

Wie bereits erwähnt, wurden die Änderungsanträge 11a und 11b gleichzeitig veröffentlicht. 11a wurde jedoch ursprünglich früher vorgeschlagen, daher das „a“, weil es das erste war. Die 11a-Spezifikationen sind sehr unterschiedlich.

Erstens wird das 5-GHz-Band verwendet; mit allen Vor- und Nachteilen der höheren Frequenzen.

Zweitens ist die Verwendung von OFDM (orthogonales Frequenzmultiplexen). Diese Technik teilt den HF-Kanal in 64 Unterkanäle (Unterträger) auf und überträgt gleichzeitig kleinere Datenmengen über mehrere Unterkanäle. Das Ergebnis ist ein Durchsatz von bis zu 54 Mbit / s und eine Reduzierung auf 48, 36, 24, 18, 12, 9 und 6 Mbit / s. Es reduziert auch das Problem der Interferenz aufgrund von Mehrwege erheblich. 11a ist nicht kompatibel mit 11b.

11a war vor allem wegen der Kosten nicht sehr beliebt. In der Regel ist die Herstellung höherfrequenter Geräte teurer.

Game Changer: 802.11g

802.11g , veröffentlicht 2003 war ein wahrer Game-Changer. Im Grunde hat es das Beste aus beiden Welten kombiniert. Es verwendet das 2,4-GHz-Band zusammen mit der überlegenen OFDM-Modulationstechnik. zu Kosten nahe 11b Geräten. Ein großer Nachteil war die Forderung nach Abwärtskompatibilität; 11g-Geräte mussten mit 11b-Geräten kommunizieren können. Diese Funktion kann die Leistung Ihres WiFi-Netzwerks erheblich beeinträchtigen. Dies ist ein Thema, das in einem zukünftigen Artikel behandelt werden soll.

11g war sehr beliebt. Es war verantwortlich für die Explosion von WiFi im breiteren Verbrauchermarkt. In der Tat begannen viele ISPs, WiFi in ihre CPE-Ausrüstung (Customer Premise Equipment) aufzunehmen. Für viele Menschen war ihre erste WiFi-Erfahrung ein 11g-WLAN-Router. Am erfolgreichsten war Linksys WRT54G, das ursprünglich Ende 2002 veröffentlicht wurde. Ein Grund dafür ist die Möglichkeit, die Firmware anzupassen. ein weiteres Thema für einen zukünftigen Artikel.

802.11-2007 war eine „Zusammenfassung“ der bisherigen Standards und Änderungen. Es enthielt 11a, 11b und 11g. Es wurden weitere Änderungsanträge aufgenommen, die nicht in direktem Zusammenhang mit der vorliegenden Diskussion stehen.

Eingehende Verbesserungen: 802.11n

802.11n veröffentlicht im Jahr 2009 wurde mit Spannung erwartet. Es gab eine wachsende Nachfrage nach besserer Leistung und mehr Durchsatz. Zum Beispiel führte Netflix 2007 einen abonnementbasierten Dienst ein, um Videos direkt an den Verbraucher zu streamen. Schätzungen zufolge ist Streaming-Video (hauptsächlich Netflix) heute für über 30% des Internetverkehrs verantwortlich.

Eine Sache, die die meisten (selbst technisch versierten) Menschen nicht erkennen, ist, dass 11n sowohl im 2,4- als auch im 5-GHz-Band verwendet wird. Für alle praktischen Zwecke handelt es sich um eine Reihe von Verbesserungen an vorhandenen 11a und 11g.

Verbesserte Implementierung von OFDM. Obwohl die Anzahl der Unterträger gleich blieb, verwendet 11n mehr von ihnen, um Daten zu übertragen. weniger Sub-Carrier für Pilot / Control / Management. Dies bedeutet mehr Durchsatz.

MIMO-Funktion (Multiple Input Multiple Output) hinzugefügt. Die ausführliche Erklärung von MIMO würde einen ganzen Artikel für sich beanspruchen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 11n-Geräte mehrere Datenströme (bis zu 4) gleichzeitig übertragen können. Jeder Stream kann einen Durchsatz von bis zu 72 Mbit / s haben.

mimo wireless

Dies hängt vom Design des jeweiligen Geräts ab. Jeder Stream muss mindestens eine Antenne haben. Aus diesem Grund sehen Sie 11n-Geräte mit 1 bis 6 Antennen. Die verwendete Standardnotation ist beispielsweise 3x3: 3. Dies zeigt 3 Sendeantennen, 3 Empfangsantennen und 3 räumliche Ströme an. Aus Kostengründen gibt es nur sehr wenige 4x4: 4-Geräte auf dem Markt. Ein einzelnes Antennengerät kann kein MIMO ausführen. Dies sind normalerweise die sehr kostengünstigen Geräte, die normalerweise als n150 gekennzeichnet sind.

Kanalbindung. Wie im vorherigen Artikel erläutert, ermöglicht 11n die Verwendung von bis zu 2 Kanälen, wodurch der Durchsatz im Wesentlichen verdoppelt wird.

Grundlegende Strahlformung hinzugefügt. Dies ist ein hochtechnisches Thema, daher fasse ich es nur zusammen. Beamforming ist eine Technik, mit der Amplitude und Phase des übertragenen Signals so geändert werden, dass für einen bestimmten Empfänger eine „konstruktive Interferenz“ entsteht. Das Ergebnis ist, dass 2 Signale, die von 2 räumlich getrennten Antennen gesendet wurden, für diesen bestimmten Empfänger als 1 stärkeres Signal erscheinen.

Mit all den oben genannten Verbesserungen ist 11n in der Lage: Rohdatendurchsatz von bis zu 600 Mbit / s, besser nutzbarer Signalabdeckungsbereich und verbesserte Verbindungszuverlässigkeit.

Ein Entwurf der Änderung wurde 2007 veröffentlicht. Es war nah genug an dem, was alle für das Finale hielten, dass viele Hersteller mit der Produktion von Draft-n-Geräten begannen. Obwohl Unternehmens- und Geschäftskunden zögerten, sich für ein Draft-n-Gerät zu entscheiden, machte der Verbrauchermarkt 11n äußerst beliebt. Heute sind 11n-Geräte überall der De-facto-Standard.

802.11-2012 war eine weitere „Zusammenfassung“ der bisherigen Standards und Änderungen. Es enthielt alles von 802.11-2007 plus 11n. Es wurden weitere Änderungsanträge aufgenommen, die nicht in direktem Zusammenhang mit der vorliegenden Diskussion stehen.

Beachten Sie, dass die adaptive Modulation verwendet wird, um die Übertragung und die Fehlerleistung zu optimieren. Alle WiFi-Geräte (802.11a / b / g / n) können je nach Signalstärke, Übertragungsfehlern, Interferenzen usw. auf eine andere Modulationstechnik umschalten. Dies ist für die in diesem Artikel erwähnte Reduzierung des Durchsatzes verantwortlich.

Diese Standards werden vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) eingehalten.

Weitere Informationen finden Sie auf der Website unter: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html

In meinem nächsten Artikel werde ich 802.11ac sowie andere neue Änderungen behandeln, die Ihnen möglicherweise nicht bekannt sind.

Wie immer, wenn Sie eine Idee für einen Artikel haben, lassen Sie es mich bitte in den Kommentaren unten wissen.