WiFi Basics Deel 2: Standaarden en wijzigingen tot en met 802.11n
- Categorie: Netwerk
Tegenwoordig is wifi overal: coffeeshops, restaurants, winkels, hotels, sportlocaties, enz. We hebben er toegang toe vanaf onze laptops, tablets en smartphones. Thuis kunnen er gameconsoles, slimme apparaten voor thuisgebruik en settopboxen zijn. Ik heb meerdere ChromeCast-apparaten. Ze veranderen uw tv in een draadloos netwerkapparaat waarmee u films van uw computer of telefoon rechtstreeks naar de tv kunt streamen. Het is zo doordringend in onze levensstijl dat we er niet bij stilstaan.
Interessant feitje: ik heb veel samengewerkt met nationale hotelketens en ik kan je vertellen dat de gemiddelde zakenreiziger in 2012 2 wifi-apparaten had die waren verbonden met het hotelnetwerk. Tegenwoordig ligt dat aantal tussen de 3 en 3,5 apparaten per kamer. Ik heb veel hotels zien klauteren om de capaciteit te vergroten vanwege de vraag van klanten.
Maar het is nog niet zo lang geleden dat wifi alleen werd gebruikt door nerds en grote bedrijven. Dit is het tweede artikel in een serie over de basisprincipes van wifi. Als je het eerste deel hebt gemist, bekijk het hier . We zullen de evolutie van de verschillende normen en wijzigingen bespreken; hun eigenschappen en mogelijkheden.
In het begin was er de 802.11-1997 standaard. De originele versie was meer een voorloper van bruikbare wifi. De standaard omvatte FHSS (frequency-hopping spread spectrum), DSSS (direct sequence spread spectrum) in de 2,4 GHz-band en infrarood. De bandbreedte was beperkt tot 1-2 Mbps. De standaard was zo losjes gedefinieerd dat er veel commerciële producten waren waarbij interoperabiliteit erg moeilijk, zo niet onmogelijk was. De meest populaire waren producten gemaakt door Proxim en Symbol (nu onderdeel van Motorola).
De eerste ‘echte’ wifi: 802.11b
De meesten realiseren zich niet dat de 802.11a- en 802.11b-wijzigingen tegelijkertijd zijn vrijgegeven (1999). We zullen het eerst hebben over 11b omdat het voortbouwt op de originele standaard.
Allereerst gebruikt 11b DSSS, dat het signaalvermogen verspreidt over een frequentieband van ongeveer 22 MHz breed. Het voordeel is de verbeterde signaal-ruisprestatie in vergelijking met eerdere methoden. De tweede belangrijke verbetering was het gebruik van een geavanceerde coderingstechniek genaamd CCK (gratis code keying). Het resultaat was een verhoging van de doorvoersnelheid tot 11 Mbps en verbeterde prestaties. Dit omvat ook de mogelijkheid om de doorvoer indien nodig te verlagen naar 5,5, 2 en 1 Mbps.
11b was redelijk populair. Een van de belangrijkste redenen was de oprichting van de WiFi Alliance. Deze non-profitorganisatie is in 1999 opgericht door verschillende technologiebedrijven om de interoperabiliteit van producten tussen fabrikanten te waarborgen.
802.11a was een beetje zoals de Edsel van WiFi, technologisch zijn tijd ver vooruit, en niemand wilde het.
Zoals ik al zei, werden de amendementen 11a en 11b tegelijkertijd vrijgegeven. Maar 11a werd oorspronkelijk eerder voorgesteld, vandaar de ‘a’ omdat het de eerste was. De specificaties van de 11a zijn heel verschillend.
Ten eerste gebruikt het de 5 GHz-band; met alle voor- en nadelen die inherent zijn aan de hogere frequenties.
Ten tweede is er het gebruik van OFDM (orthogonal Frequency Division Multiplexing). Deze techniek splitst het RF-kanaal op in 64 subkanalen (subdragers), waarbij kleinere hoeveelheden gegevens tegelijkertijd over meerdere subkanalen worden verzonden. Het resultaat is een doorvoersnelheid tot 54 Mbps, met de mogelijkheid om terug te gaan naar 48, 36, 24, 18, 12, 9 en 6 Mbps. Het vermindert ook aanzienlijk het probleem van interferentie als gevolg van multipad. 11a is niet compatibel met 11b.
11a was niet erg populair, voornamelijk vanwege de kosten. In het algemeen is apparatuur met een hogere frequentie duurder om te vervaardigen.
Spelwisselaar: 802.11g
802.11g , uitgebracht in 2003 was een echte game-wisselaar. Kortom, het combineerde het beste van twee werelden. Het maakt gebruik van de 2,4 GHz-band, samen met de superieure OFDM-modulatietechniek; tegen een kostprijs van bijna 11b apparaten. Een belangrijk nadeel was de vereiste voor achterwaartse compatibiliteit; 11g-apparaten moesten kunnen communiceren met 11b-apparaten. Deze mogelijkheid kan de prestaties van uw WiFi-netwerk ernstig beïnvloeden; dat is een onderwerp dat in een toekomstig artikel zal worden besproken.
11g was immens populair. Het was verantwoordelijk voor de explosie van WiFi in de bredere consumentenmarkt. In feite begonnen veel ISP's toen wifi in hun CPE-uitrusting (Customer Premise Equipment) op te nemen. Voor veel mensen was hun eerste wifi-ervaring een 11g draadloze router. De meest succesvolle was Linksys WRT54G, oorspronkelijk uitgebracht eind 2002. Een deel van de reden is de mogelijkheid om de firmware aan te passen; een ander onderwerp voor een toekomstig artikel.
802.11-2007 was een 'roll-up' van standaarden en wijzigingen tot nu toe. Het omvatte 11a, 11b en 11g. Er zijn andere amendementen opgenomen die niet direct verband houden met de huidige discussie.
Verbeteringen inkomend: 802.11n
802.11n uitgebracht in 2009 was langverwacht. Er was een groeiende vraag naar betere prestaties en meer doorvoer. In 2007 introduceerde Netflix bijvoorbeeld een op abonnementen gebaseerde service om video rechtstreeks naar de consument te streamen. Ik heb schattingen gezien die zeggen dat streaming video (voornamelijk Netflix) verantwoordelijk is voor meer dan 30% van het internetverkeer.
Een ding dat de meeste (zelfs technisch onderlegde) mensen niet beseffen, is dat 11n wordt gebruikt in zowel 2,4- als 5 GHz-banden. Voor alle praktische doeleinden is het een reeks verbeteringen aan bestaande 11a en 11g.
Verbeterde implementatie van OFDM. Hoewel het aantal subdragers gelijk is gebleven, gebruikt 11n er meer om gegevens over te dragen; minder subdragers toegewijd aan Pilot / Control / Management. Dit betekent meer doorvoer.
MIMO-mogelijkheid (multiple-input multiple-output) toegevoegd. De gedetailleerde uitleg van MIMO zou op zichzelf een heel artikel in beslag nemen. Samenvattend kunnen 11n-apparaten meerdere gegevensstromen (maximaal 4) tegelijkertijd verzenden. Elke stream kan een doorvoersnelheid van maximaal 72 Mbps hebben.
Dit is afhankelijk van het ontwerp van het specifieke apparaat. Elke stream moet minimaal één antenne hebben. Daarom zie je 11n-apparaten met 1 tot 6 antennes. De standaard gebruikte notatie is bijvoorbeeld 3x3: 3. Dit geeft 3 zendende antennes, 3 ontvangende antennes en 3 ruimtelijke stromen aan. Vanwege de kosten zijn er maar heel weinig 4x4: 4-apparaten op de markt. Een enkel antenne-apparaat is niet geschikt voor MIMO; dit zijn normaal gesproken de zeer goedkope apparaten die gewoonlijk worden gemarkeerd als n150.
Kanaalverlijming. Zoals besproken in het vorige artikel, maakt 11n het gebruik van maximaal 2 kanalen mogelijk, waardoor de doorvoer in feite wordt verdubbeld.
Basisbundelvorming toegevoegd. Dit is een zeer technisch onderwerp, dus ik zal het alleen samenvatten. Beamforming is een techniek die wordt gebruikt om de amplitude en fase van het uitgezonden signaal te wijzigen, zodat het 'constructieve interferentie' creëert voor een specifieke ontvanger. Het resultaat is dat, hoewel 2 signalen werden verzonden vanaf 2 antennes ruimtelijk gescheiden, ze verschijnen als 1 sterker signaal naar die specifieke ontvanger.
Met alle bovenstaande verbeteringen is 11n in staat tot: ruwe datadoorvoer tot 600 Mbps, een beter bruikbaar signaaldekkingsgebied en verbeterde verbindingsbetrouwbaarheid.
Een concept van het amendement werd uitgebracht in 2007. Het kwam dicht genoeg bij wat iedereen dacht dat het definitief zou zijn, dat veel fabrikanten begonnen met de productie van draft-n-apparaten. Hoewel zakelijke en zakelijke klanten terughoudend waren om zich in te zetten voor een draft-n-apparaat, maakte de consumentenmarkt 11n enorm populair. Tegenwoordig zijn 11n-apparaten overal de de facto standaard.
802.11-2012 was tot nu toe weer een “roll-up” van standaarden en wijzigingen. Het omvatte alles van 802.11-2007 plus 11n. Er zijn andere amendementen opgenomen die niet direct verband houden met de huidige discussie.
Merk op dat Adaptieve modulatie wordt gebruikt om transmissies en foutprestaties te optimaliseren. Alle WiFi-apparaten (802.11a / b / g / n) kunnen overschakelen naar een andere modulatietechniek op basis van signaalsterkte, transmissiefouten, interferentie, enz. Dit is verantwoordelijk voor de verlaging van de doorvoer die in dit artikel wordt genoemd.
Deze normen worden onderhouden door het IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Bezoek voor meer info hun website op: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
In mijn volgende artikel zal ik 802.11ac behandelen, plus andere nieuwe wijzigingen waarvan u zich misschien niet bewust bent.
Als je een idee hebt voor een artikel, laat het me zoals altijd weten in de reacties hieronder.