802.11 bgn หมายถึงอะไร มีมาตรฐาน Wi-Fi อะไรบ้าง และอันไหนดีกว่าสำหรับสมาร์ทโฟน แบนด์วิธที่กว้างขึ้น

สารานุกรม YouTube

• 1 / 5

  mode โหมดการทำงานของเครือข่าย Wi-Fi (b/g/n/ac) นี่คืออะไร และฉันจะเปลี่ยนมันในการตั้งค่าเราเตอร์ได้อย่างไร?

อีอีอี 802.11n- เวอร์ชันของมาตรฐาน 802.11 สำหรับเครือข่าย Wi-Fi

เกี่ยวกับมาตรฐาน

มาตรฐาน 802.11n เพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเกือบสี่เท่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ 802.11g ( ความเร็วสูงสุดซึ่งก็คือ 54 Mbps) ขึ้นอยู่กับการใช้งานในโหมด 802.11n กับอุปกรณ์ 802.11n อื่นๆ ตามทฤษฎี 802.11n สามารถให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุด 600 Mbps โดยใช้การส่งข้อมูลผ่านเสาอากาศสี่เสาในคราวเดียว เสาอากาศหนึ่งอัน - สูงสุด 150 Mbit/s

อุปกรณ์ 802.11n ทำงานในย่านความถี่ 2.4 หรือ 5.0 GHz

นอกจากนี้ อุปกรณ์ 802.11n ยังสามารถทำงานได้ในสามโหมด:

• Legacy ซึ่งให้การสนับสนุนอุปกรณ์ 802.11b/g และ 802.11a
• แบบผสม ซึ่งรองรับอุปกรณ์ 802.11b/g, 802.11a และ 802.11n
• โหมด "บริสุทธิ์" - 802.11n (อยู่ในโหมดนี้ที่คุณสามารถใช้ประโยชน์จากความเร็วที่เพิ่มขึ้นและช่วงการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นโดยมาตรฐาน 802.11n)

เวอร์ชันร่างของมาตรฐาน 802.11n (DRAFT 2.0) ได้รับการสนับสนุนโดยสมัยใหม่จำนวนมาก อุปกรณ์เครือข่าย- เวอร์ชันสุดท้ายของมาตรฐาน (DRAFT 11.0) ซึ่งนำมาใช้เมื่อวันที่ 11 กันยายน พ.ศ. 2552 ให้ความเร็วสูงสุด 300 Mbps, อินพุต/เอาท์พุตหลายรายการ หรือที่เรียกว่า MIMO และความครอบคลุมที่มากขึ้น

คุณสมบัติของมาตรฐาน

ความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลจริง

อัตราการถ่ายโอนข้อมูลจริงจะน้อยกว่าความเร็วของช่องสัญญาณเสมอ สำหรับ Wi-Fi มีจริงอัตราการถ่ายโอนข้อมูลมักจะแตกต่างกันน้อยกว่าสองเท่า

นอกจากนี้ ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการที่จำกัดปริมาณงานจริง:

• ช่องทางจะถูกแบ่งระหว่างลูกค้าเสมอ
• เมื่อส่งการรับส่งข้อมูลบริการ จุดเชื่อมต่อจะปรับให้เข้ากับไคลเอนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำสุดเสมอ
• การปรากฏตัวของสัญญาณรบกวน (จุดเชื่อมต่อที่ทำงานใกล้เคียง, เตาไมโครเวฟ, อุปกรณ์เฝ้าดูเด็ก, อุปกรณ์บลูทูธ, โทรศัพท์ไร้สาย);

เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อทำงานในมาตรฐาน 802.11b หรือเมื่อจัดเตรียมโหมดที่เข้ากันได้มีเพียงสามช่องสัญญาณที่ไม่ทับซ้อนกันนั่นคือซึ่งไม่รบกวนซึ่งกันและกัน (โดยปกติจะเป็นช่องที่ 1, 6 และ 11 ). นั่นคือหากเพื่อนบ้านด้านหลังกำแพงมีจุดเชื่อมต่อที่ช่องที่ 1 และบ้านของคุณอยู่ที่ช่องที่ 3 จุดเชื่อมต่อเหล่านี้จะรบกวนซึ่งกันและกัน ซึ่งจะช่วยลดความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล

สองช่วงความถี่

เมื่อใช้มาตรฐาน 802.11n อุปกรณ์จะสามารถใช้ย่านความถี่ 2.4 หรือ 5 GHz ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการสื่อสารโดยการลดผลกระทบของการรบกวนความถี่วิทยุ ในปี 2008 ไคลเอนต์ 802.11n เกือบทั้งหมดที่ใช้ CardBus และ ExpressCard สามารถทำงานในย่านความถี่ 2.4 GHz เท่านั้น และมีเพียงอะแดปเตอร์ในตัวบางตัวเท่านั้นที่รองรับทั้งสองแบนด์

ช่องสัญญาณกว้าง 40 MHz

ข้อมูลจำเพาะ 802.11n มีช่องมาตรฐาน 20 MHz และช่องย่านความถี่กว้าง 40 MHz โซลูชันนี้ช่วยเพิ่มปริมาณงาน ควรสังเกตว่าสามารถรองรับช่องบรอดแบนด์ที่ไม่ทับซ้อนกันได้เพียงสองช่องในย่านความถี่ 2.4 GHz

มิโม่

มาตรฐาน 802.11n นำเสนอนวัตกรรมที่สำคัญ - MIMO หลายอินพุต, หลายเอาต์พุต- “ อินพุตจำนวนมาก, เอาต์พุตจำนวนมาก”) ด้วยความช่วยเหลือในการดำเนินการมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่: การส่งกระแสข้อมูลหลาย ๆ พร้อมกันผ่านช่องทางเดียวตลอดจนการใช้การแพร่กระจายแบบหลายเส้นทางสำหรับการส่งสัญญาณซึ่งลดผลกระทบของการรบกวนให้เหลือน้อยที่สุด และข้อมูลสูญหาย แต่ต้องมีเสาอากาศหลายตัว เป็นความสามารถในการส่งและรับข้อมูลไปพร้อมๆ กัน ซึ่งทำให้ปริมาณงานของอุปกรณ์ 802.11n สูงขึ้น

เมื่อต้นปี 2013 จุดเข้าใช้งานส่วนใหญ่ที่ผู้ผลิตนำเสนอรองรับ MIMO 2×2 หรือ 1×1 นั่นคือ SISO (การส่งข้อมูลแบบสตรีมเดียว) อแด็ปเตอร์ Wi-Fi ที่ติดตั้งในอุปกรณ์พกพามักจะรองรับโหมด SISO

เสาอากาศ

โดยทั่วไปอุปกรณ์ IEEE 802.11n จะใช้การกำหนดค่าเสาอากาศ 3x3 หรือ 2x3 สำหรับวงจรส่งและรับ แต่อุปกรณ์อื่นๆ อาจได้รับการสนับสนุนเมื่อเวลาผ่านไป มากกว่า โมเดลที่เรียบง่ายใช้รูปแบบของวงจรส่งสัญญาณหนึ่งวงจรและวงจรรับสัญญาณสองวงจร (เนื่องจากสมาชิกมักจะดาวน์โหลดข้อมูลเป็นหลักแทนที่จะส่งสัญญาณ) ผู้ใช้ที่ต้องการความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้นจะสามารถซื้อรุ่นที่มีการกำหนดค่าเสาอากาศ 4x4 ได้

พลังงาน ผ่าน อีเธอร์เน็ต

มาตรฐาน แหล่งจ่ายไฟหลัก IEEE 802.3af-2003 (PoE) ไม่ได้จ่ายไฟที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับจุดเข้าใช้งานที่มีการกำหนดค่าเสาอากาศขนาด 3x3 หรือใหญ่กว่า มันถูกแทนที่ด้วยมาตรฐาน IEEE 802.3at-2009 ซึ่งให้การเพิ่มขึ้น กำลังสูงสุดสองครั้ง ซึ่งเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่มีการกำหนดค่าเสาอากาศ 4x4

คอขวดของเครือข่าย

เมื่อพิจารณาว่าจุดเชื่อมต่อที่รองรับมาตรฐานนี้สามารถมีปริมาณงานเกิน 100 Mbit/s ช่อง Fast Ethernet อาจกลายเป็นคอขวดบนเส้นทางได้ การรับส่งข้อมูลเครือข่าย- ดังนั้นเมื่อปรับใช้เครือข่ายไร้สาย ขอแนะนำให้ใช้สวิตช์ Gigabit Ethernet

การรวมตัวของเครือข่าย

ความเข้ากันได้แบบย้อนหลัง

ส่วนประกอบที่ใช้ IEEE 802.11n ได้รับการออกแบบให้เข้ากันได้กับอุปกรณ์ 802.11b และ 802.11g ในย่านความถี่ 2.4 GHz และอุปกรณ์ 802.11a (5 GHz) เครือข่าย 802.11n ใหม่คาดว่าจะยังคงสนับสนุนไคลเอนต์ที่ใช้มาตรฐานเดิมต่อไปอีกระยะหนึ่ง ดังนั้นการปรับใช้ WLAN จึงควรพิจารณารองรับด้วย

รูปร่างของโซน Wi-Fi

เมื่อไม่มีการรบกวนของคลื่นวิทยุ โซน LAN ไร้สายโดยทั่วไปจะมีรูปทรงเป็นพรู MIMO และเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ที่มีให้ในมาตรฐาน 802.11n ทำให้โซนคาดเดาได้ยากและสม่ำเสมอ เนื่องจากรูปร่างเริ่มขึ้นอยู่กับสภาพห้อง ดังนั้นเครื่องมือในการวางแผนเครือข่ายอาจต้องมีการปรับปรุงให้ทันสมัย

ดัชนีการปรับและแผนการเข้ารหัส

พันธมิตร Wi-Fi

802.11n ในรัสเซีย

ในรัสเซียมาตรฐานนี้ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการ อุปกรณ์มาตรฐาน 802.11n ได้รับอนุญาตให้ใช้ในรัสเซียในช่วง 2400-2483.5, 5150-5350 และ 5650-5725 MHz ตามคำสั่งของกระทรวงคมนาคมและ การสื่อสารมวลชนรัสเซียลงวันที่ 14 กันยายน 2553 ฉบับที่ 124 “เมื่อได้รับอนุมัติกฎเกณฑ์การใช้อุปกรณ์เข้าถึงวิทยุ ส่วนที่ 1 กฎเกณฑ์การใช้อุปกรณ์การเข้าถึงวิทยุเพื่อส่งข้อมูลไร้สายในช่วงตั้งแต่ 30 MHz ถึง 66 GHz” การจัดทำบรรทัดฐานสำหรับการประยุกต์ใช้มาตรฐานนั้นดำเนินการโดย Federal State Unitary Enterprise (NIIR)

โปรโตคอลไร้สาย การเชื่อมต่อ Wi-Fi(Wireless Fidelity) ได้รับการพัฒนาย้อนกลับไปในปี 1996 เดิมทีตั้งใจจะสร้าง เครือข่ายท้องถิ่นแต่กลับได้รับความนิยมอย่างล้นหลามเช่น วิธีการที่มีประสิทธิภาพการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตของสมาร์ทโฟนและอื่นๆ อุปกรณ์พกพา.

กว่า 20 ปีที่ผ่านมา พันธมิตรที่มีชื่อเดียวกันได้พัฒนาการเชื่อมต่อหลายรุ่น โดยนำเสนอการอัปเดตที่เร็วขึ้นและใช้งานได้มากขึ้นทุกปี ได้รับการอธิบายตามมาตรฐาน 802.11 ที่เผยแพร่โดย IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) กลุ่มนี้ประกอบด้วยโปรโตคอลหลายเวอร์ชัน ซึ่งมีความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลที่แตกต่างกันและการรองรับฟังก์ชันเพิ่มเติม

มาตรฐาน Wi-Fi แรกสุดไม่มี การกำหนดตัวอักษร- อุปกรณ์ที่รองรับการสื่อสารที่ความถี่ 2.4 GHz ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเพียง 1 Mbit/s นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่รองรับความเร็วสูงสุด 2 Mbit/s มีการใช้งานอย่างแข็งขันเพียง 3 ปี หลังจากนั้นก็มีการปรับปรุง มาตรฐาน Wi-Fi แต่ละมาตรฐานที่ตามมาจะกำหนดด้วยตัวอักษรหลังหมายเลขทั่วไป (802.11a/b/g/n ฯลฯ)

หนึ่งในการอัปเดตมาตรฐาน Wi-Fi ครั้งแรกที่เปิดตัวในปี 1999 ด้วยการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (สูงสุด 5 GHz) วิศวกรจึงสามารถบรรลุความเร็วตามทฤษฎีสูงถึง 54 Mbit/s ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากตัวมันเองเข้ากันไม่ได้กับเวอร์ชันอื่น อุปกรณ์ที่รองรับจะต้องมีตัวรับส่งสัญญาณคู่จึงจะทำงานบนเครือข่าย 2.4 GHz สมาร์ทโฟนที่มี Wi-Fi 802.11a ยังไม่แพร่หลาย

มาตรฐาน Wi-Fi IEEE 802.11b

ที่สอง การปรับปรุงในช่วงต้นอินเทอร์เฟซเปิดตัวพร้อมกับเวอร์ชัน a ความถี่ยังคงเท่าเดิม (2.4 GHz) แต่ความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 5.5 หรือ 11 Mbit/s (ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์) จนถึงปลายทศวรรษแรกของปี 2000 มาตรฐานนี้เป็นมาตรฐานทั่วไปสำหรับเครือข่ายไร้สาย เข้ากันได้กับมากขึ้น เวอร์ชั่นเก่ารวมถึงรัศมีการครอบคลุมที่ค่อนข้างใหญ่ทำให้มั่นใจในความนิยม แม้ว่าจะถูกแทนที่ด้วยเวอร์ชันใหม่ แต่ 802.11b ก็รองรับสมาร์ทโฟนรุ่นใหม่เกือบทั้งหมด

มาตรฐาน Wi-Fi IEEE 802.11g

โปรโตคอล Wi-Fi รุ่นใหม่เปิดตัวในปี 2546 นักพัฒนาปล่อยให้ความถี่ในการส่งข้อมูลเท่าเดิม ทำให้มาตรฐานสามารถใช้งานร่วมกับความถี่ก่อนหน้าได้อย่างสมบูรณ์ (อุปกรณ์เก่าทำงานที่ความเร็วสูงถึง 11 Mbit/s) ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 54 Mbit/s ซึ่งเพียงพอจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ทั้งหมด สมาร์ทโฟนสมัยใหม่ทำงานร่วมกับ 802.11g.

มาตรฐาน Wi-Fi IEEE 802.11n

ในปี 2009 มีการเปิดตัวการอัปเดตมาตรฐาน Wi-Fi ขนาดใหญ่ อินเทอร์เฟซเวอร์ชันใหม่ได้รับความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างมาก (สูงสุด 600 Mbit/s) ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้กับเวอร์ชันก่อนหน้า เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์ 802.11a ได้ พร้อมทั้งต่อสู้กับความแออัดในย่านความถี่ 2.4 GHz จึงได้คืนการรองรับความถี่ 5 GHz (ขนานกับ 2.4 GHz)

ตัวเลือกการกำหนดค่าเครือข่ายได้รับการขยายและเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อที่รองรับพร้อมกันเพิ่มขึ้น เป็นไปได้ที่จะสื่อสารในโหมด MIMO หลายสตรีม (การส่งข้อมูลหลายสตรีมพร้อมกันบนความถี่เดียวกัน) และรวมสองช่องทางการสื่อสารด้วยอุปกรณ์เดียว สมาร์ทโฟนเครื่องแรกที่รองรับโปรโตคอลนี้เปิดตัวในปี 2010

มาตรฐาน Wi-Fi IEEE 802.11ac

ในปี 2014 มาตรฐาน Wi-Fi ใหม่ IEEE 802.11ac ได้รับการอนุมัติ มันกลายเป็นความต่อเนื่องทางตรรกะของ 802.11n โดยให้ความเร็วเพิ่มขึ้นสิบเท่า ด้วยความสามารถในการรวมช่องสัญญาณได้สูงสุด 8 ช่อง (ช่องละ 20 MHz) พร้อมกัน เพดานทางทฤษฎีจึงเพิ่มขึ้นเป็น 6.93 Gbit/s ซึ่งเร็วกว่า 802.11n ถึง 24 เท่า

มีการตัดสินใจที่จะละทิ้งความถี่ 2.4 GHz เนื่องจากความแออัดของช่วงและความเป็นไปไม่ได้ที่จะรวมมากกว่า 2 ช่องสัญญาณ มาตรฐาน Wi-Fi IEEE 802.11ac ทำงานในย่านความถี่ 5 GHz และเข้ากันได้กับอุปกรณ์ 802.11n (2.4 GHz) รุ่นเก่า แต่ใช้งานได้กับอุปกรณ์มากกว่านั้น รุ่นก่อนหน้าไม่รับประกัน ปัจจุบันสมาร์ทโฟนบางรุ่นไม่รองรับ (เช่น สมาร์ทโฟนราคาประหยัดหลายรุ่นใน MediaTek ไม่รองรับ)

มาตรฐานอื่นๆ

มี IEEE 802.11 หลายเวอร์ชันที่มีป้ายกำกับด้วยตัวอักษรต่างกัน แต่พวกเขาจะทำการแก้ไขและเพิ่มเติมมาตรฐานที่ระบุไว้ข้างต้นเล็กน้อยหรือเพิ่มเติม ฟังก์ชั่นเฉพาะ(เช่นความสามารถในการโต้ตอบกับเครือข่ายวิทยุหรือความปลอดภัยอื่น ๆ) คุ้มค่าที่จะเน้น 802.11y ซึ่งใช้ความถี่ที่ไม่ได้มาตรฐานที่ 3.6 GHz เช่นเดียวกับ 802.11ad ที่ออกแบบมาสำหรับช่วง 60 GHz แบบแรกได้รับการออกแบบเพื่อให้มีระยะการสื่อสารสูงสุด 5 กม. ผ่านการใช้พิสัยบริสุทธิ์ ประการที่สอง (หรือที่เรียกว่า WiGig) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ความเร็วการสื่อสารสูงสุด (สูงสุด 7 Gbit/s) ในระยะทางอันสั้นเป็นพิเศษ (ภายในห้อง)

มาตรฐาน Wi-Fi ใดดีกว่าสำหรับสมาร์ทโฟน

สมาร์ทโฟนสมัยใหม่ทุกเครื่องมีโมดูล Wi-Fi ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับ 802.11 หลายเวอร์ชัน โดยทั่วไปแล้ว มาตรฐานที่เข้ากันได้ทั้งหมดได้รับการสนับสนุน: b, g และ n อย่างไรก็ตามการทำงานกับสิ่งหลังมักจะทำได้ที่ความถี่ 2.4 GHz เท่านั้น อุปกรณ์ที่สามารถทำงานบนเครือข่าย 5 GHz 802.11n ยังรองรับ 802.11a ว่าเป็นความเข้ากันได้แบบย้อนหลังอีกด้วย

การเพิ่มความถี่จะช่วยเพิ่มความเร็วของการแลกเปลี่ยนข้อมูล แต่ในขณะเดียวกัน ความยาวคลื่นก็ลดลง ทำให้ผ่านสิ่งกีดขวางได้ยากขึ้น ด้วยเหตุนี้ช่วงทางทฤษฎีของ 2.4 GHz จะสูงกว่า 5 GHz อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ สถานการณ์จะแตกต่างออกไปเล็กน้อย

ความถี่ 2.4 GHz กลับกลายเป็นว่าฟรี เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ตรงนั้นเลย นอกจาก Wi-Fi แล้ว อุปกรณ์บลูทูธและเครื่องรับส่งสัญญาณยังทำงานในช่วงนี้อีกด้วย คีย์บอร์ดไร้สายและหนูก็ยังปล่อยแมกนีตรอนจากเตาไมโครเวฟด้วย ดังนั้นในสถานที่ที่มีเครือข่าย Wi-Fi หลายแห่งทำงาน จำนวนสัญญาณรบกวนจะชดเชยความได้เปรียบของช่วง สัญญาณจะถูกจับได้แม้จะอยู่ห่างออกไปหลายร้อยเมตร แต่ความเร็วจะน้อยที่สุดและการสูญเสียแพ็กเก็ตข้อมูลจะมีขนาดใหญ่

ย่านความถี่ 5 GHz กว้างกว่า (จาก 5170 ถึง 5905 MHz) และแออัดน้อยกว่า ดังนั้น คลื่นจึงสามารถเอาชนะอุปสรรคได้น้อยกว่า (ผนัง เฟอร์นิเจอร์ ร่างกายมนุษย์) แต่ในสภาพการมองเห็นโดยตรง คลื่นจะให้การเชื่อมต่อที่มั่นคงมากกว่า การไม่สามารถเอาชนะกำแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพกลายเป็นข้อได้เปรียบ: คุณจะไม่สามารถรับ Wi-Fi ของเพื่อนบ้านได้ แต่จะไม่รบกวนเราเตอร์หรือสมาร์ทโฟนของคุณ

อย่างไรก็ตาม ควรจำไว้ว่าเพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุด คุณต้องมีเราเตอร์ที่ทำงานด้วยมาตรฐานเดียวกันด้วย ในกรณีอื่นๆ คุณจะยังไม่สามารถรับความเร็วได้มากกว่า 150 Mbit/s

ขึ้นอยู่กับเราเตอร์และประเภทเสาอากาศเป็นอย่างมาก เสาอากาศแบบปรับได้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ตรวจจับตำแหน่งของสมาร์ทโฟนและส่งสัญญาณทิศทางไปไกลกว่าเสาอากาศประเภทอื่นๆ

เกี่ยวกับมาตรฐานใหม่ การสื่อสารไร้สาย IEEE 802.11n ได้รับการพูดถึงมาหลายปีแล้ว สิ่งนี้เป็นสิ่งที่เข้าใจได้ เนื่องจากข้อเสียเปรียบหลักประการหนึ่งของมาตรฐานการสื่อสารไร้สาย IEEE 802.11a/b/g ที่มีอยู่ก็คือความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลต่ำเกินไป แท้จริงแล้ว ทรูพุตตามทฤษฎีของโปรโตคอล IEEE 802.11a/g อยู่ที่ 54 Mbit/s เท่านั้น และอัตราการถ่ายโอนข้อมูลจริงจะต้องไม่เกิน 25 Mbit/s มาตรฐานการสื่อสารไร้สายใหม่ IEEE 802.11n ควรให้ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงถึง 300 Mbit/s ซึ่งดูน่าดึงดูดมากเมื่อเทียบกับ 54 Mbit/s แน่นอนว่า อัตราการถ่ายโอนข้อมูลจริงในมาตรฐาน IEEE 802.11n ตามที่ผลการทดสอบแสดงนั้น ไม่เกิน 100 Mbit/s แต่แม้ในกรณีนี้ ความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลจริงจะสูงกว่ามาตรฐาน IEEE 802.11g ถึงสี่เท่า . มาตรฐาน IEEE 802.11n ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในที่สุด (ซึ่งควรจะเกิดขึ้นก่อนสิ้นปี 2550) แต่ขณะนี้ผู้ผลิตเกือบทั้งหมด อุปกรณ์ไร้สายเริ่มวางจำหน่ายอุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11n เวอร์ชันเบื้องต้น (ร่าง)
ในบทความนี้ เราจะดูข้อกำหนดพื้นฐานของมาตรฐาน IEEE 802.11n ใหม่และความแตกต่างที่สำคัญจากมาตรฐาน 802.11a/b/g

เราได้พูดคุยรายละเอียดเกี่ยวกับมาตรฐานการสื่อสารไร้สาย 802.11a/b/g ในหน้านิตยสารของเราแล้ว ดังนั้นในบทความนี้ เราจะไม่อธิบายโดยละเอียด อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เห็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมาตรฐานใหม่และรุ่นก่อนอย่างชัดเจน เราจะต้องสรุปบทความที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ในหัวข้อนี้

เมื่อพิจารณาถึงประวัติความเป็นมาของมาตรฐานการสื่อสารไร้สายที่ใช้ในการสร้างเครือข่ายท้องถิ่นแบบไร้สาย (WLAN) ก็อาจคุ้มค่าที่จะนึกถึงมาตรฐาน IEEE 802.11 ซึ่งแม้จะไม่พบในรูปแบบที่บริสุทธิ์อีกต่อไป แต่ก็เป็นต้นกำเนิดของมาตรฐานการสื่อสารไร้สายอื่นๆ ทั้งหมดสำหรับเครือข่าย เครือข่ายไร้สาย

มาตรฐาน IEEE 802.11

มาตรฐาน 802.11 กำหนดให้ใช้ช่วงความถี่ตั้งแต่ 2400 ถึง 2483.5 MHz นั่นคือช่วงกว้าง 83.5 MHz แบ่งออกเป็นช่องความถี่ย่อยหลายช่อง

มาตรฐาน 802.11 ใช้เทคโนโลยี Spread Spectrum (SS) ซึ่งหมายความว่าย่านความถี่แคบเริ่มแรก (ในแง่ของความกว้างของสเปกตรัม) มีประโยชน์ สัญญาณข้อมูลในระหว่างการส่งสัญญาณจะถูกแปลงในลักษณะที่สเปกตรัมกว้างกว่าสเปกตรัมของสัญญาณดั้งเดิมมาก พร้อมกับการขยายสเปกตรัมของสัญญาณ การกระจายความหนาแน่นของพลังงานสเปกตรัมของสัญญาณจะเกิดขึ้นอีกครั้ง - พลังงานของสัญญาณจะ "กระจาย" ไปทั่วสเปกตรัมด้วย

โปรโตคอล 802.11 ใช้เทคโนโลยี Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่า ในการขยายสเปกตรัมของสัญญาณย่านความถี่แคบเริ่มแรก ลำดับชิปซึ่งก็คือลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยม จะถูกสร้างไว้ในบิตข้อมูลที่ส่งแต่ละบิต หากระยะเวลาหนึ่งชิปพัลส์คือ nน้อยกว่าระยะเวลาของบิตข้อมูลเป็นเท่า ดังนั้นความกว้างของสเปกตรัมของสัญญาณที่แปลงจะเป็น nคูณความกว้างของสเปกตรัมของสัญญาณดั้งเดิม ในกรณีนี้ แอมพลิจูดของสัญญาณที่ส่งจะลดลง nครั้งหนึ่ง.

ลำดับชิปที่ฝังอยู่ในบิตข้อมูลเรียกว่ารหัสคล้ายสัญญาณรบกวน (ลำดับ PN) ซึ่งเน้นข้อเท็จจริงที่ว่าสัญญาณผลลัพธ์จะมีลักษณะคล้ายสัญญาณรบกวน และแยกแยะได้ยากจากสัญญาณรบกวนตามธรรมชาติ

เห็นได้ชัดว่าจะขยายสเปกตรัมของสัญญาณและทำให้แยกไม่ออกจากสัญญาณรบกวนตามธรรมชาติได้อย่างไร โดยหลักการแล้วคุณสามารถใช้ลำดับชิปตามอำเภอใจ (สุ่ม) ได้ อย่างไรก็ตาม คำถามเกิดขึ้นว่าจะรับสัญญาณดังกล่าวได้อย่างไร ท้ายที่สุดถ้ามันกลายเป็นเหมือนเสียงรบกวนการแยกสัญญาณข้อมูลที่เป็นประโยชน์ออกมานั้นไม่ใช่เรื่องง่ายหรือเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม สามารถทำได้ แต่สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องเลือกลำดับชิปตามลำดับ ลำดับชิปที่ใช้ในการขยายสเปกตรัมสัญญาณต้องเป็นไปตามข้อกำหนดความสัมพันธ์อัตโนมัติบางประการ ในทางคณิตศาสตร์ ความสัมพันธ์อัตโนมัติหมายถึงระดับที่ฟังก์ชันคล้ายกับตัวเอง ณ จุดต่างๆ ของเวลา หากคุณเลือกลำดับชิปที่ฟังก์ชันความสัมพันธ์อัตโนมัติจะมีจุดสูงสุดที่เด่นชัดเพียงจุดเดียวเท่านั้น สัญญาณข้อมูลดังกล่าวสามารถแยกแยะได้ที่ระดับเสียง ในการทำเช่นนี้สัญญาณที่ได้รับจะถูกคูณด้วยลำดับชิปในตัวรับนั่นคือฟังก์ชันการคำนวณความสัมพันธ์อัตโนมัติของสัญญาณ เป็นผลให้สัญญาณกลายเป็นย่านความถี่แคบอีกครั้ง ดังนั้นมันจึงถูกกรองในย่านความถี่แคบซึ่งเท่ากับสองเท่าของอัตราการส่งข้อมูล การรบกวนใดๆ ที่ตกอยู่ภายในแถบความถี่ของต้นฉบับ สัญญาณบรอดแบนด์หลังจากการคูณด้วยลำดับชิป ในทางกลับกัน จะกลายเป็นบรอดแบนด์และถูกตัดออกด้วยตัวกรอง และการรบกวนเพียงบางส่วนเท่านั้นที่อยู่ในแถบข้อมูลที่แคบ ซึ่งมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการรบกวนที่กระทำต่ออินพุตเครื่องรับอย่างมาก

มีลำดับชิปค่อนข้างมากที่ตรงตามข้อกำหนดความสัมพันธ์อัตโนมัติที่ระบุ แต่สำหรับเรา ดอกเบี้ยพิเศษเป็นตัวแทนของรหัสที่เรียกว่า Barker เนื่องจากใช้ในโปรโตคอล 802.11 รหัส Barker มีคุณสมบัติคล้ายสัญญาณรบกวนที่ดีที่สุดในบรรดาลำดับสุ่มหลอกที่รู้จัก ซึ่งนำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลาย โปรโตคอลตระกูล 802.11 ใช้โค้ด Barker ที่มีความยาว 11 ชิป

ในการส่งสัญญาณ ลำดับข้อมูลของบิตในตัวรับจะถูกเพิ่มแบบโมดูโล 2 (mod 2) ด้วยรหัส Barker 11 ชิปโดยใช้เกท XOR (OR พิเศษ) ดังนั้นลอจิคัลจะถูกส่งโดยลำดับ Barker โดยตรงและค่าศูนย์ลอจิคัลด้วยลำดับผกผัน

มาตรฐาน 802.11 มีโหมดความเร็วสองโหมด - 1 และ 2 Mbit/s

ด้วยความเร็วข้อมูล 1 Mbit/s ความเร็วของชิปลำดับ Barker แต่ละตัวคือ 11x106 ชิปต่อวินาที และความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณดังกล่าวคือ 22 MHz

เมื่อพิจารณาว่าความกว้างของช่วงความถี่คือ 83.5 MHz เราพบว่าช่องความถี่ที่ไม่ทับซ้อนกันทั้งหมดสามช่องสามารถพอดีกับช่วงความถี่นี้ได้ ทั้งหมด ช่วงความถี่อย่างไรก็ตาม เป็นธรรมเนียมที่จะต้องแบ่งออกเป็น 11 ช่องความถี่ที่ทับซ้อนกันขนาด 22 MHz โดยเว้นระยะห่างกัน 5 MHz ตัวอย่างเช่น ช่องแรกใช้ช่วงความถี่ตั้งแต่ 2400 ถึง 2423 MHz และอยู่กึ่งกลางสัมพันธ์กับความถี่ 2412 MHz ช่องที่สองมีศูนย์กลางสัมพันธ์กับความถี่ 2417 MHz และช่องสุดท้ายที่ 11 มีศูนย์กลางสัมพันธ์กับความถี่ 2462 MHz เมื่อดูด้วยวิธีนี้ ช่อง 1, 6 และ 11 จะไม่ทับซ้อนกันและมีช่องว่าง 3 MHz สัมพันธ์กัน ทั้งสามช่องทางนี้สามารถใช้แยกจากกันได้

ในการปรับสัญญาณพาหะไซน์ซอยด์ที่อัตราข้อมูล 1 Mbit/s จะใช้การปรับเฟสไบนารีสัมพันธ์ (DBPSK)

ในกรณีนี้ การเข้ารหัสข้อมูลเกิดขึ้นเนื่องจากการเลื่อนเฟสของสัญญาณไซน์ซอยด์ที่สัมพันธ์กับสถานะสัญญาณก่อนหน้า การมอดูเลตเฟสไบนารี่ให้ค่าการเปลี่ยนเฟสที่เป็นไปได้สองค่า - 0 และ p จากนั้นศูนย์ลอจิคัลสามารถส่งผ่านสัญญาณในเฟสได้ (การเปลี่ยนเฟสคือ 0) และค่าโลจิคัลสามารถส่งผ่านสัญญาณที่ถูกเปลี่ยนเฟสด้วย p

ความเร็วข้อมูล 1 Mbit/s เป็นสิ่งจำเป็นในมาตรฐาน IEEE 802.11 (อัตราการเข้าถึงขั้นพื้นฐาน) แต่ความเร็ว 2 Mbit/s (อัตราการเข้าถึงขั้นสูง) เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้ ในการส่งข้อมูลด้วยความเร็วนี้จะใช้เทคโนโลยี DSSS เดียวกันกับรหัส Barker 11 ชิป แต่สำหรับการมอดูเลต การสั่นสะเทือนของผู้ให้บริการใช้การมอดูเลตเฟสการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสสัมพัทธ์ (ปุ่ม Shift เฟสพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสแบบดิฟเฟอเรนเชียล)

สรุปแล้ว ระดับทางกายภาพโปรโตคอล 802.11 เราสังเกตว่าด้วยความเร็วข้อมูล 2 Mbit/s ความเร็วของชิปแต่ละตัวในลำดับ Barker ยังคงเท่าเดิม นั่นคือ 11x106 ชิปต่อวินาที ดังนั้นความกว้างของสเปกตรัมของสัญญาณที่ส่งจึงไม่ เปลี่ยน.

มาตรฐาน IEEE 802.11b

มาตรฐาน IEEE 802.11 ถูกแทนที่ด้วยมาตรฐาน IEEE 802.11b ซึ่งนำมาใช้ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2542 มาตรฐานนี้เป็นส่วนขยายของโปรโตคอล 802.11 พื้นฐาน และนอกเหนือจากความเร็ว 1 และ 2 Mbit/s แล้ว ยังให้ความเร็ว 5.5 และ 11 Mbit/s ซึ่งเรียกว่ารหัสเสริม (Complementary Code Keying, CCK) ถูกนำมาใช้

รหัสเสริมหรือลำดับ CCK มีคุณสมบัติที่ผลรวมของฟังก์ชันความสัมพันธ์อัตโนมัติสำหรับการเปลี่ยนแปลงแบบวนใดๆ ที่ไม่ใช่ศูนย์จะเป็นศูนย์เสมอ ดังนั้น เช่นเดียวกับรหัส Barker ที่สามารถใช้เพื่อรับรู้สัญญาณจากพื้นหลังของสัญญาณรบกวน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างลำดับ CCK และรหัส Barker ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้คือ ไม่มีลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดซึ่งสามารถเข้ารหัสค่าศูนย์ตรรกะหรือค่าใดค่าหนึ่งได้ แต่เป็นชุดของลำดับทั้งหมด สถานการณ์นี้ทำให้สามารถเข้ารหัสบิตข้อมูลหลายบิตในสัญลักษณ์ที่ส่งเพียงอันเดียวได้ และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล

มาตรฐาน IEEE 802.11b เกี่ยวข้องกับลำดับ 8 ชิปเสริมที่ซับซ้อนซึ่งกำหนดไว้บนชุดองค์ประกอบที่ซับซ้อนซึ่งรับค่า (1, –1, +เจ, –เจ}.

การแสดงสัญญาณที่ซับซ้อนเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่สะดวกสำหรับการแสดงสัญญาณมอดูเลตเฟส ดังนั้น ค่าลำดับเท่ากับ 1 สอดคล้องกับสัญญาณในเฟสที่มีสัญญาณเครื่องกำเนิด และค่าลำดับเท่ากับ –1 สอดคล้องกับสัญญาณแอนติเฟส ค่าลำดับเท่ากัน เจ- สัญญาณเปลี่ยนเฟสด้วย p/2 และมีค่าเท่ากับ – เจ, - เฟสสัญญาณเลื่อนโดย –p/2

แต่ละองค์ประกอบของลำดับ CCK เป็นตัวแทน จำนวนเชิงซ้อนซึ่งมูลค่าจะถูกกำหนดโดยค่อนข้าง อัลกอริธึมที่ซับซ้อน- มีลำดับ CCK ที่เป็นไปได้ทั้งหมด 64 ชุด โดยตัวเลือกแต่ละชุดจะพิจารณาจากลำดับของบิตอินพุต หากต้องการเลือกลำดับ CCK หนึ่งลำดับโดยไม่ซ้ำกัน จำเป็นต้องใช้บิตอินพุต 6 บิต ดังนั้นโปรโตคอล IEEE 802.11b จึงใช้หนึ่งใน 64 ลำดับ CKK แปดบิตที่เป็นไปได้เมื่อเข้ารหัสอักขระแต่ละตัว

ที่ความเร็ว 5.5 Mbit/s ข้อมูล 4 บิตจะถูกเข้ารหัสพร้อมกันในสัญลักษณ์เดียว และที่ความเร็ว 11 Mbit/s - ข้อมูล 8 บิต ในทั้งสองกรณี อัตราการส่งข้อมูลเชิงสัญลักษณ์คือ 1.385x106 สัญลักษณ์ต่อวินาที (11/8 = 5.5/4 = 1.385) และเมื่อคำนึงถึงอักขระแต่ละตัวที่ระบุด้วยลำดับ 8 ชิป เราพบว่าในทั้งสองกรณีการส่งข้อมูล ความเร็วของชิปแต่ละตัวคือ 11x106 ชิปต่อวินาที ดังนั้น ความกว้างของสเปกตรัมสัญญาณที่ความเร็วทั้ง 11 และ 5.5 Mbit/s คือ 22 MHz

มาตรฐาน IEEE 802.11g

มาตรฐาน IEEE 802.11g ซึ่งนำมาใช้ในปี 2546 เป็นการพัฒนาเชิงตรรกะของมาตรฐาน 802.11b และเกี่ยวข้องกับการส่งข้อมูลในช่วงความถี่เดียวกัน แต่ด้วยความเร็วที่สูงกว่า นอกจากนี้ 802.11g ยังเข้ากันได้กับ 802.11b อย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ 802.11g ใดๆ จะต้องสามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์ 802.11b ได้ อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดในมาตรฐาน 802.11g คือ 54 Mbit/s

ในการพัฒนามาตรฐาน 802.11g นั้น มีการพิจารณาเทคโนโลยีที่แข่งขันกันสองเทคโนโลยี: วิธี OFDM การแบ่งความถี่มุมฉาก ซึ่งยืมมาจากมาตรฐาน 802.11a และเสนอโดย Intersil และวิธีการเข้ารหัสแบบบิดแพ็กเก็ตไบนารี PBCC ที่เสนอโดย Texas Instruments ด้วยเหตุนี้ มาตรฐาน 802.11g จึงประกอบด้วยโซลูชันแบบประนีประนอม: เทคโนโลยี OFDM และ CCK ถูกใช้เป็นเทคโนโลยีพื้นฐาน และมีตัวเลือกการใช้เทคโนโลยี PBCC ให้เลือก

แนวคิดของการเข้ารหัสแบบบิดเบี้ยว (Packet Binary Convolutional Coding, PBCC) มีดังต่อไปนี้ ลำดับบิตข้อมูลที่เข้ามาจะถูกแปลงเป็นตัวเข้ารหัสแบบหมุนเพื่อให้แต่ละบิตอินพุตสอดคล้องกับบิตเอาต์พุตมากกว่าหนึ่งบิต นั่นคือตัวเข้ารหัสแบบหมุนวนจะเพิ่มข้อมูลที่ซ้ำซ้อนบางอย่างให้กับลำดับดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น หากแต่ละบิตอินพุตสอดคล้องกับบิตเอาต์พุตสองบิต เราจะพูดถึงการเข้ารหัสแบบหมุนวนด้วยความเร็ว ร= 1/2. ถ้าทุกๆ สองบิตอินพุตตรงกับบิตเอาท์พุตสามบิต ก็จะเป็น 2/3

ตัวเข้ารหัสแบบหมุนใด ๆ ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเซลล์หน่วยความจำและเกต XOR ที่เชื่อมต่อตามลำดับหลายเซลล์ จำนวนเซลล์จัดเก็บข้อมูลจะกำหนดจำนวนสถานะตัวเข้ารหัสที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น หากตัวเข้ารหัสแบบหมุนวนใช้เซลล์หน่วยความจำ 6 เซลล์ ตัวเข้ารหัสจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับสถานะสัญญาณก่อนหน้า 6 สถานะ และคำนึงถึงค่าของบิตอินพุต เราจะพบว่าตัวเข้ารหัสดังกล่าวใช้ลำดับอินพุต 7 บิต ตัวเข้ารหัสแบบหมุนดังกล่าวเรียกว่าตัวเข้ารหัสแบบเจ็ดสถานะ ( เค = 7).

บิตเอาต์พุตที่สร้างโดยตัวเข้ารหัสแบบหมุนจะถูกกำหนดโดยการดำเนินการ XOR ระหว่างค่าของบิตอินพุตและบิตที่เก็บไว้ในเซลล์จัดเก็บข้อมูลนั่นคือค่าของบิตเอาต์พุตแต่ละบิตที่สร้างขึ้นนั้นไม่เพียงขึ้นอยู่กับบิตข้อมูลที่เข้ามาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบิตก่อนหน้าหลายรายการด้วย

เทคโนโลยี PBCC ใช้ตัวเข้ารหัสแบบ Convolutional เจ็ดสถานะ ( เค= 7) ด้วยความเร็ว ร = 1/2.

ข้อได้เปรียบหลักของตัวเข้ารหัสแบบหมุนคือการป้องกันสัญญาณรบกวนของลำดับที่สร้างขึ้น ความจริงก็คือด้วยการเข้ารหัสที่ซ้ำซ้อน แม้ว่าในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดในการรับสัญญาณ ก็สามารถกู้คืนลำดับบิตดั้งเดิมได้อย่างแม่นยำ ตัวถอดรหัส Viterbi ถูกใช้ที่ฝั่งตัวรับเพื่อกู้คืนลำดับบิตดั้งเดิม

ดิบิตที่สร้างขึ้นในตัวเข้ารหัสแบบหมุนวนจะถูกนำมาใช้ในภายหลัง ตัวละครที่ถ่ายทอดแต่ก่อนอื่นจะต้องผ่านการมอดูเลตเฟส ยิ่งไปกว่านั้น ขึ้นอยู่กับความเร็วในการส่ง การมอดูเลตเฟสแบบไบนารี การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือแม้แต่แปดตำแหน่งก็เป็นไปได้

ต่างจากเทคโนโลยี DSSS (รหัส Barker, ลำดับ SSK) เทคโนโลยีการเข้ารหัสแบบหมุนวนไม่ได้ใช้เทคโนโลยีการขยายสเปกตรัมผ่านการใช้ลำดับที่คล้ายสัญญาณรบกวน อย่างไรก็ตาม การขยายสเปกตรัมให้เป็นมาตรฐาน 22 MHz ก็มีให้เช่นกัน ในกรณีนี้- เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะใช้รูปแบบต่างๆ ของกลุ่มดาวสัญญาณ QPSK และ BPSK ที่เป็นไปได้

วิธีการเข้ารหัส PBCC ที่ได้รับการพิจารณานั้นสามารถเลือกใช้ในโปรโตคอล 802.11b ที่ความเร็ว 5.5 และ 11 Mbit/s ในทำนองเดียวกัน ในโปรโตคอล 802.11g สำหรับความเร็วในการส่งข้อมูล 5.5 และ 11 Mbit/s วิธีนี้ก็เป็นทางเลือกเช่นกัน โดยทั่วไป เนื่องจากความเข้ากันได้ของโปรโตคอล 802.11b และ 802.11g เทคโนโลยีการเข้ารหัสและความเร็วที่ได้รับจากโปรโตคอล 802.11b จึงได้รับการสนับสนุนในโปรโตคอล 802.11g ด้วยเช่นกัน ในเรื่องนี้ โปรโตคอล 802.11b และ 802.11g จะเหมือนกันที่ความเร็วสูงสุด 11 Mbps ยกเว้นว่าโปรโตคอล 802.11g จะให้ความเร็วที่โปรโตคอล 802.11b ไม่มี

ทางเลือกในโปรโตคอล 802.11g เทคโนโลยี PBCC สามารถใช้ที่อัตราการส่งข้อมูล 22 และ 33 Mbit/s

ด้วยความเร็ว 22 Mbit/s เมื่อเปรียบเทียบกับแผน PBCC ที่เราพิจารณาไปแล้ว การส่งข้อมูลมีคุณสมบัติสองประการ ประการแรก ใช้การมอดูเลตเฟส 8 ตำแหน่ง (8-PSK) นั่นคือเฟสของสัญญาณสามารถรับค่าที่แตกต่างกันแปดค่า ซึ่งช่วยให้สามารถเข้ารหัสสามบิตในสัญลักษณ์เดียว นอกจากนี้ ได้มีการเพิ่มตัวเข้ารหัสแบบเจาะ (Puncture) เข้าไปในวงจร ยกเว้นตัวเข้ารหัสแบบหมุนวน ความหมายของวิธีแก้ปัญหานี้ค่อนข้างง่าย: ความซ้ำซ้อนของตัวเข้ารหัสแบบหมุนวนเท่ากับ 2 (สำหรับแต่ละบิตอินพุตจะมีบิตเอาต์พุตสองบิต) ค่อนข้างสูงและภายใต้สภาวะสัญญาณรบกวนบางอย่างก็ไม่จำเป็น ดังนั้นความซ้ำซ้อนจึงสามารถลดลงได้ ตัวอย่างเช่น ทุก ๆ สองบิตอินพุตจะสัมพันธ์กับบิตเอาท์พุตสามบิต สำหรับสิ่งนี้คุณสามารถพัฒนาตัวเข้ารหัสแบบหมุนที่เหมาะสมได้ แต่จะดีกว่าถ้าเพิ่มตัวเข้ารหัสแบบเจาะพิเศษลงในวงจรซึ่งจะทำลายบิตพิเศษ

สมมติว่าตัวเข้ารหัสแบบเจาะลบหนึ่งบิตจากทุก ๆ สี่บิตอินพุต จากนั้นทุก ๆ สี่บิตที่เข้ามาจะสอดคล้องกับสามบิตขาออก ความเร็วของตัวเข้ารหัสดังกล่าวคือ 4/3 หากใช้ตัวเข้ารหัสดังกล่าวร่วมกับตัวเข้ารหัสแบบหมุนด้วยความเร็ว 1/2 ความเร็วการเข้ารหัสทั้งหมดจะเป็น 2/3 นั่นคือสำหรับทุก ๆ สองบิตอินพุตจะมีบิตเอาต์พุตสามบิต

ตามที่ระบุไว้แล้ว เทคโนโลยี PBCC เป็นทางเลือกในมาตรฐาน IEEE 802.11g และจำเป็นต้องมีเทคโนโลยี OFDM เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของเทคโนโลยี OFDM เรามาดูการรบกวนแบบหลายเส้นทางที่เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมเปิดให้ละเอียดยิ่งขึ้น

ผลของการรบกวนสัญญาณแบบหลายเส้นทางคือ ผลจากการสะท้อนหลายครั้งจากสิ่งกีดขวางตามธรรมชาติ สัญญาณเดียวกันสามารถเข้าถึงเครื่องรับได้หลายวิธี แต่ วิธีทางที่แตกต่างการขยายพันธุ์มีความยาวต่างกัน ดังนั้นการลดทอนสัญญาณจะแตกต่างกันสำหรับพวกมัน ดังนั้น ณ จุดรับ สัญญาณผลลัพธ์จึงแสดงถึงการรบกวนของสัญญาณจำนวนมากที่มีแอมพลิจูดต่างกันและเลื่อนสัมพันธ์กันตามเวลา ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มสัญญาณที่มีเฟสต่างกัน

ผลที่ตามมาของการรบกวนแบบหลายเส้นทางคือการบิดเบือนสัญญาณที่ได้รับ การรบกวนแบบหลายเส้นทางนั้นมีอยู่ในสัญญาณทุกประเภท แต่มีผลเสียต่อสัญญาณไวด์แบนด์เป็นพิเศษ เนื่องจากเมื่อใช้สัญญาณบรอดแบนด์ ความถี่บางความถี่จะเพิ่มขึ้นในเฟสซึ่งเป็นผลมาจากการรบกวน ซึ่งส่งผลให้สัญญาณเพิ่มขึ้น และบางส่วนอยู่นอกเฟสทำให้สัญญาณอ่อนลงตามความถี่ที่กำหนด

เมื่อพูดถึงการรบกวนแบบหลายเส้นทางที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งสัญญาณ จะมีการกล่าวถึงกรณีที่รุนแรงสองกรณี ในตอนแรก ความล่าช้าสูงสุดระหว่างสัญญาณจะไม่เกินระยะเวลาของสัญลักษณ์หนึ่งและการรบกวนเกิดขึ้นภายในสัญลักษณ์ที่ส่งหนึ่งอัน ประการที่สอง ความล่าช้าสูงสุดระหว่างสัญญาณจะมากกว่าระยะเวลาของสัญลักษณ์หนึ่ง ดังนั้นจากการรบกวน สัญญาณที่แสดงถึงสัญลักษณ์ที่แตกต่างกันจึงถูกเพิ่มเข้าไป และสิ่งที่เรียกว่าการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI) ก็เกิดขึ้น

เป็นการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ที่มีผลเสียต่อการบิดเบือนสัญญาณมากที่สุด เนื่องจากสัญลักษณ์เป็นสถานะสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องโดยมีค่าความถี่พาหะแอมพลิจูดและเฟสสำหรับ ตัวละครที่แตกต่างกันแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณเปลี่ยนไป ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะกู้คืนสัญญาณดั้งเดิม

ด้วยเหตุนี้ ที่อัตราการส่งข้อมูลสูง จึงใช้วิธีการเข้ารหัสข้อมูลที่เรียกว่ามุมฉาก การแบ่งความถี่ช่องสัญญาณที่มีมัลติเพล็กซ์ (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่มุมฉาก, OFDM) สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่ากระแสข้อมูลที่ส่งถูกกระจายไปตามช่องสัญญาณย่อยความถี่จำนวนมากและการส่งสัญญาณจะดำเนินการแบบขนานในช่องย่อยดังกล่าวทั้งหมด ในกรณีนี้ ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงนั้นเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำเนื่องจากการส่งข้อมูลพร้อมกันในทุกช่องสัญญาณ ในขณะที่ความเร็วในการส่งข้อมูลในช่องย่อยที่แยกจากกันอาจต่ำ

เนื่องจากอัตราการส่งข้อมูลในแต่ละช่องความถี่ย่อยสามารถทำได้ไม่สูงเกินไป จึงมีการสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการปราบปรามการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์อย่างมีประสิทธิภาพ

การแบ่งความถี่ของช่องสัญญาณต้องการให้แต่ละช่องแคบพอที่จะลดการบิดเบือนของสัญญาณให้เหลือน้อยที่สุด แต่ในขณะเดียวกันก็กว้างพอที่จะให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ต้องการ นอกจากนี้เพื่อการใช้แบนด์วิดท์ทั้งหมดของช่องที่แบ่งออกเป็นช่องสัญญาณย่อยในเชิงเศรษฐกิจ เป็นที่พึงปรารถนาที่จะจัดช่องความถี่ย่อยให้ใกล้กันมากที่สุด แต่ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างช่องสัญญาณเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ ช่องความถี่ที่เป็นไปตามข้อกำหนดข้างต้นเรียกว่ามุมฉาก สัญญาณพาหะของช่องความถี่ย่อยทั้งหมดตั้งฉากกัน สิ่งสำคัญคือความตั้งฉากของสัญญาณพาหะจะรับประกันความเป็นอิสระของความถี่ของช่องสัญญาณจากกันและกัน ดังนั้นจึงไม่มีการรบกวนระหว่างช่องสัญญาณ

วิธีการแบ่งช่องสัญญาณไวด์แบนด์ออกเป็นช่องความถี่ย่อยมุมฉากนี้เรียกว่ามัลติเพล็กซ์ing การแบ่งความถี่มุมฉาก (OFDM) เพื่อนำไปใช้ในอุปกรณ์ส่งสัญญาณ จะใช้การแปลงฟูริเยร์แบบผกผัน (IFFT) ซึ่งจะแปลงมัลติเพล็กซ์ก่อนหน้านี้ n-ช่องสัญญาณจากเวลา โอการแสดงเป็นความถี่

ข้อดีที่สำคัญประการหนึ่งของวิธี OFDM คือการผสมผสานระหว่างความเร็วในการส่งข้อมูลสูงกับความต้านทานที่มีประสิทธิภาพต่อการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทาง แน่นอนว่าเทคโนโลยี OFDM เองไม่ได้กำจัดการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทาง แต่สร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการกำจัดผลกระทบของการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ ความจริงก็คือส่วนสำคัญของเทคโนโลยี OFDM คือ Guard Interval (GI) ซึ่งเป็นการวนซ้ำของส่วนท้ายของสัญลักษณ์ ซึ่งติดอยู่ที่จุดเริ่มต้นของสัญลักษณ์

ช่วงเวลาป้องกันจะสร้างการหยุดชั่วคราวระหว่างสัญลักษณ์แต่ละตัว และหากระยะเวลาเกินเวลาหน่วงสัญญาณสูงสุดเนื่องจากการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทาง การรบกวนระหว่างสัญลักษณ์จะไม่เกิดขึ้น

เมื่อใช้เทคโนโลยี OFDM ระยะเวลาของช่วงการป้องกันคือหนึ่งในสี่ของระยะเวลาของสัญลักษณ์นั้นเอง ในกรณีนี้ สัญลักษณ์มีระยะเวลา 3.2 μs และช่วงการป้องกันคือ 0.8 μs ดังนั้น ระยะเวลาของสัญลักษณ์ร่วมกับช่วงป้องกันคือ 4 μs

เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีการแบ่งความถี่ OFDM ที่ใช้ความเร็วต่างๆ ในโปรโตคอล 802.11g เรายังไม่ได้กล่าวถึงปัญหาของวิธีการมอดูเลตสัญญาณพาหะ

ในโปรโตคอล 802.11g ความเร็วต่ำการปรับเฟสไบนารีและการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส BPSK และ QPSK ใช้สำหรับการส่งสัญญาณ เมื่อใช้การมอดูเลต BPSK บิตข้อมูลเพียงบิตเดียวเท่านั้นที่ถูกเข้ารหัสในสัญลักษณ์เดียว และเมื่อใช้การมอดูเลต QPSK บิตข้อมูลสองบิตจะถูกเข้ารหัส การปรับ BPSK ใช้เพื่อส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 6 และ 9 Mbit/s และ การปรับ QPSK- ที่ความเร็ว 12 และ 18 Mbit/s

สำหรับการส่งสัญญาณที่ความเร็วสูงขึ้นการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส การมอดูเลตแอมพลิจูด QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ซึ่งข้อมูลถูกเข้ารหัสโดยการเปลี่ยนเฟสและแอมพลิจูดของสัญญาณ โปรโตคอล 802.11g ใช้การมอดูเลต 16-QAM และ 64-QAM การมอดูเลตครั้งแรกถือว่า 16 เงื่อนไขต่างๆสัญญาณซึ่งช่วยให้คุณเข้ารหัส 4 บิตในสัญลักษณ์เดียว วินาที - 64 รัฐที่เป็นไปได้สัญญาณซึ่งทำให้สามารถเข้ารหัสลำดับ 6 บิตในสัญลักษณ์เดียวได้ การปรับ 16-QAM ใช้ที่ 24 และ 36 Mbps และการปรับ 64-QAM ใช้ที่ 48 และ 54 Mbps

นอกเหนือจากการใช้การเข้ารหัส CCK, OFDM และ PBCC แล้ว มาตรฐาน IEEE 802.11g ยังมีทางเลือกให้อีกด้วย ตัวเลือกต่างๆการเข้ารหัสแบบไฮบริด

เพื่อให้เข้าใจถึงสาระสำคัญของคำนี้ โปรดจำไว้ว่าแพ็กเก็ตข้อมูลที่ส่งใดๆ จะมีส่วนหัว (คำนำ) พร้อมด้วยข้อมูลบริการและช่องข้อมูล เมื่ออ้างถึงแพ็กเก็ตในรูปแบบ CCK หมายความว่าส่วนหัวและข้อมูลของเฟรมจะถูกส่งในรูปแบบ CCK ในทำนองเดียวกัน ด้วยเทคโนโลยี OFDM ส่วนหัวของเฟรมและข้อมูลจะถูกส่งโดยใช้การเข้ารหัส OFDM การเข้ารหัสแบบไฮบริดหมายความว่าสามารถใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสที่แตกต่างกันสำหรับส่วนหัวของเฟรมและฟิลด์ข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้เทคโนโลยี CCK-OFDM ส่วนหัวของเฟรมจะถูกเข้ารหัสโดยใช้รหัส CCK แต่ข้อมูลเฟรมนั้นจะถูกส่งโดยใช้การเข้ารหัส OFDM หลายความถี่ ดังนั้นเทคโนโลยี CCK-OFDM จึงเป็นลูกผสมระหว่าง CCK และ OFDM อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่เทคโนโลยีไฮบริดเพียงอย่างเดียว - เมื่อใช้การเข้ารหัสแพ็คเก็ต PBCC ส่วนหัวของเฟรมจะถูกส่งโดยใช้รหัส CCK และข้อมูลเฟรมจะถูกเข้ารหัสโดยใช้ PBCC

มาตรฐาน IEEE 802.11a

มาตรฐาน IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ที่กล่าวถึงข้างต้นอ้างอิงถึงช่วงความถี่ 2.4 GHz (ตั้งแต่ 2.4 ถึง 2.4835 GHz) และมาตรฐาน IEEE 802.11a ที่นำมาใช้ในปี 1999 เกี่ยวข้องกับการใช้ช่วงความถี่ที่สูงกว่า (ตั้งแต่ 5 .15 ถึง 5.350 GHz และ 5.725 ถึง 5.825 GHz) ในสหรัฐอเมริกา ช่วงที่กำหนดเรียกว่าขอบเขตของชาติที่ไม่มีใบอนุญาต โครงสร้างพื้นฐานข้อมูล(โครงสร้างพื้นฐานข้อมูลแห่งชาติที่ไม่มีใบอนุญาต, UNII)

ตามกฎของ FCC ช่วงความถี่ UNII จะถูกแบ่งออกเป็นย่านความถี่ย่อย 100 MHz สามย่าน ซึ่งมีขีดจำกัดกำลังการปล่อยสูงสุดที่แตกต่างกัน ย่านความถี่ต่ำ (5.15 ถึง 5.25 GHz) ให้พลังงานเพียง 50 mW, ย่านความถี่กลาง (5.25 ถึง 5.35 GHz) 250 mW และย่านความถี่สูง (5.725 ถึง 5.825 GHz) 1 W การใช้แถบความถี่ย่อยสามย่านความถี่ที่มีความกว้างรวม 300 MHz ทำให้มาตรฐาน IEEE 802.11a เป็นมาตรฐานบรอดแบนด์ส่วนใหญ่ในตระกูลมาตรฐาน 802.11 และอนุญาตให้ช่วงความถี่ทั้งหมดแบ่งออกเป็น 12 ช่องสัญญาณ ซึ่งแต่ละช่องมีความกว้าง 20 MHz โดยแปดช่องสัญญาณอยู่ในช่วง 200 MHz ตั้งแต่ 5 .15 ถึง 5.35 GHz และอีกสี่ช่องสัญญาณที่เหลืออยู่ในช่วง 100 MHz ตั้งแต่ 5.725 ถึง 5.825 GHz (รูปที่ 1) ในเวลาเดียวกันสี่ช่องความถี่บนให้ พลังสูงสุดการส่งสัญญาณใช้เป็นหลักในการส่งสัญญาณกลางแจ้ง

ข้าว. 1. การแบ่งช่วง UNII ออกเป็น 12 ย่านความถี่ย่อย

มาตรฐาน IEEE 802.11a ยึดตามเทคนิค Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ใช้สำหรับแยกช่อง การแปลงผกผันฟูริเยร์พร้อมหน้าต่างช่องความถี่ย่อย 64 ช่อง เนื่องจากแต่ละช่องจาก 12 ช่องที่กำหนดในมาตรฐาน 802.11a มีความกว้าง 20 MHz แต่ละช่องความถี่ย่อยมุมตั้งฉาก (subcarrier) จึงมีความกว้าง 312.5 kHz อย่างไรก็ตาม จากช่องสัญญาณย่อยมุมฉากทั้งหมด 64 ช่อง มีเพียง 52 ช่องเท่านั้นที่ใช้ โดย 48 ช่องใช้สำหรับการรับส่งข้อมูล (โทนข้อมูล) และที่เหลือใช้สำหรับการส่งข้อมูลบริการ (โทนเสียงนำร่อง)

ในแง่ของเทคโนโลยีการมอดูเลต โปรโตคอล 802.11a ไม่ได้แตกต่างจาก 802.11g มากนัก ที่อัตราบิตต่ำ BPSK และ QPSK ของการมอดูเลตเฟสไบนารีและสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะใช้ในการมอดูเลตความถี่ซับคาริเออร์ เมื่อใช้การปรับ BPSK จะมีการเข้ารหัสข้อมูลเพียงบิตเดียวในสัญลักษณ์เดียว ดังนั้น เมื่อใช้การมอดูเลต QPSK นั่นคือเมื่อเฟสของสัญญาณสามารถรับค่าที่แตกต่างกันได้สี่ค่า บิตข้อมูลสองบิตจะถูกเข้ารหัสในสัญลักษณ์เดียว การปรับ BPSK ใช้เพื่อส่งข้อมูลที่ 6 และ 9 Mbps และการมอดูเลต QPSK ใช้เพื่อส่งข้อมูลที่ 12 และ 18 Mbps

ในการส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงกว่า มาตรฐาน IEEE 802.11a จะใช้การปรับแอมพลิจูดการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส 16-QAM และ 64-QAM ในกรณีแรกมีสถานะสัญญาณที่แตกต่างกัน 16 สถานะ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเข้ารหัส 4 บิตในสัญลักษณ์เดียว และในกรณีที่สองมีสถานะสัญญาณที่เป็นไปได้ 64 สถานะ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเข้ารหัสลำดับ 6 บิตในสัญลักษณ์เดียว การปรับ 16-QAM ใช้ที่ 24 และ 36 Mbps และการปรับ 64-QAM ใช้ที่ 48 และ 54 Mbps

ความจุข้อมูลของสัญลักษณ์ OFDM ถูกกำหนดโดยประเภทของการมอดูเลตและจำนวนซับคาริเออร์ เนื่องจากมีการใช้ซับคาริเออร์ 48 ตัวในการส่งข้อมูล ความจุของสัญลักษณ์ OFDM คือ 48 x Nb โดยที่ Nb คือลอการิทึมไบนารีของจำนวนตำแหน่งมอดูเลชั่น หรือพูดง่ายๆ ก็คือจำนวนบิตที่เข้ารหัสด้วยสัญลักษณ์เดียวในหนึ่งสัญลักษณ์ ช่องย่อย ดังนั้น ความจุของสัญลักษณ์ OFDM จึงมีตั้งแต่ 48 ถึง 288 บิต

ลำดับการประมวลผลข้อมูลอินพุต (บิต) ในมาตรฐาน IEEE 802.11a มีดังต่อไปนี้ เริ่มแรกสตรีมข้อมูลอินพุตอยู่ภายใต้ การดำเนินงานมาตรฐานการแย่งชิง หลังจากนี้ สตรีมข้อมูลจะถูกป้อนไปยังตัวเข้ารหัสแบบหมุนวน อัตราการเข้ารหัสแบบบิด (ร่วมกับการเข้ารหัสการเจาะ) สามารถเป็น 1/2, 2/3 หรือ 3/4

เนื่องจากอัตราการเข้ารหัสแบบ Convolutional อาจแตกต่างกัน เมื่อใช้การมอดูเลตประเภทเดียวกัน อัตราการส่งข้อมูลจึงแตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น พิจารณาการปรับ BPSK โดยที่อัตราข้อมูลคือ 6 หรือ 9 Mbit/s ระยะเวลาของสัญลักษณ์หนึ่งตัวพร้อมกับช่วงป้องกันคือ 4 μs ซึ่งหมายความว่าอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์จะอยู่ที่ 250 kHz เมื่อพิจารณาว่ามีการเข้ารหัสหนึ่งบิตในแต่ละช่องสัญญาณย่อย และมีช่องย่อยดังกล่าวทั้งหมด 48 ช่อง เราพบว่าอัตราการถ่ายโอนข้อมูลทั้งหมดจะเป็น 250 kHz x 48 ช่อง = 12 MHz หากอัตราการเข้ารหัสแบบหมุนวนคือ 1/2 (เพิ่มหนึ่งเซอร์วิสบิตสำหรับแต่ละบิตข้อมูล) ความเร็วข้อมูลจะเป็นครึ่งหนึ่งของความเร็วเต็ม นั่นคือ 6 Mbit/s ที่อัตราการเข้ารหัสแบบหมุนวนที่ 3/4 สำหรับทุกๆ สามบิตข้อมูล จะมีการเพิ่มเซอร์วิสหนึ่งบิต ดังนั้นในกรณีนี้ ความเร็ว (ข้อมูล) ที่เป็นประโยชน์คือ 3/4 ของความเร็วเต็ม ซึ่งก็คือ 9 Mbit/s

ในทำนองเดียวกัน การมอดูเลตแต่ละประเภทจะสอดคล้องกับสองประเภท ความเร็วที่แตกต่างกันการส่งผ่าน (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1. ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการส่งข้อมูล
และประเภทการมอดูเลตในมาตรฐาน 802.11a

อัตราการถ่ายโอน Mbit/s	ประเภทการมอดูเลต	อัตราการเข้ารหัสแบบ Convolutional	จำนวนบิต ในตัวละครตัวเดียว ในช่องย่อยเดียว	จำนวนบิตทั้งหมดในสัญลักษณ์ (48 ช่องย่อย)	จำนวนบิตข้อมูลในสัญลักษณ์

หลังจากการเข้ารหัสแบบ Convolutional บิตสตรีมจะถูกอินเตอร์ลีฟหรืออินเทอร์ลีฟ สิ่งสำคัญคือการเปลี่ยนลำดับของบิตภายในสัญลักษณ์ OFDM เดียว เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ลำดับของบิตอินพุตจะถูกแบ่งออกเป็นบล็อกที่มีความยาวเท่ากับจำนวนบิตในสัญลักษณ์ OFDM (NCBPS) ถัดไปตามอัลกอริธึมบางอย่างจะมีการจัดเรียงบิตใหม่สองขั้นตอนในแต่ละบล็อก ในขั้นแรก บิตจะถูกจัดเรียงใหม่เพื่อให้บิตที่อยู่ติดกันถูกส่งไปบนพาหะย่อยที่ไม่อยู่ติดกันเมื่อส่งสัญลักษณ์ OFDM อัลกอริธึมการเรียงสับเปลี่ยนบิตในขั้นตอนนี้เทียบเท่ากับ ขั้นตอนต่อไปนี้- เริ่มแรก บล็อกของบิตที่มีความยาว NCBPS จะถูกเขียนทีละแถวลงในเมทริกซ์ที่มี 16 แถวและ NCBPS/16 แถว ถัดไป บิตจะถูกอ่านจากเมทริกซ์นี้ แต่เป็นแถว (หรือในลักษณะเดียวกับที่เขียน แต่จากเมทริกซ์ทรานสโพส) จากการดำเนินการนี้ บิตที่อยู่ติดกันในตอนแรกจะถูกส่งไปบนพาหะย่อยที่ไม่อยู่ติดกัน

ตามด้วยขั้นตอนการเรียงสับเปลี่ยนบิตที่สอง โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้แน่ใจว่าบิตที่อยู่ติดกันไม่ปรากฏพร้อมกันในบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของกลุ่มที่กำหนดสัญลักษณ์การมอดูเลชั่นในกลุ่มสัญญาณ นั่นคือหลังจากขั้นตอนที่สองของการเรียงสับเปลี่ยน บิตที่อยู่ติดกันจะปรากฏสลับกันในตัวเลขสูงและต่ำของกลุ่ม ทำเช่นนี้เพื่อปรับปรุงภูมิคุ้มกันทางเสียงของสัญญาณที่ส่ง

หลังจากการสลับกัน ลำดับบิตจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มตามจำนวนตำแหน่งของประเภทการมอดูเลตที่เลือก และสัญลักษณ์ OFDM จะเกิดขึ้น

สัญลักษณ์ OFDM ที่สร้างขึ้นจะต้องผ่านการแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดสัญญาณเอาท์พุตในเฟสและการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส ซึ่งจากนั้นจะต้องผ่านการประมวลผลมาตรฐาน - การมอดูเลต

มาตรฐาน IEEE 802.11n

การพัฒนามาตรฐาน IEEE 802.11n เริ่มต้นอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 11 กันยายน พ.ศ. 2545 หรือหนึ่งปีก่อนที่จะมีการนำมาตรฐาน IEEE 802.11g มาใช้ครั้งสุดท้าย ในช่วงครึ่งหลังของปี พ.ศ. 2546 ได้มีการสร้าง กลุ่มเป้าหมาย(กลุ่มงาน) IEEE 802.11n (802.11 TGn) ซึ่งมีหน้าที่พัฒนามาตรฐานใหม่สำหรับการสื่อสารไร้สายที่ความเร็วสูงกว่า 100 Mbit/s กลุ่มงานอื่น 802.15.3a ก็จัดการกับงานเดียวกันเช่นกัน ภายในปี 2548 กระบวนการพัฒนาโซลูชันเดียวในแต่ละกลุ่มได้มาถึงจุดจบแล้ว มีการเผชิญหน้ากันในกลุ่ม 802.15.3a โมโตโรล่าและสมาชิกอื่นๆ ทั้งหมดของกลุ่ม และสมาชิกของกลุ่ม IEEE 802.11n แบ่งออกเป็นสองค่ายที่เหมือนกันโดยประมาณ: WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency) และ TGn Sync กลุ่ม WWiSE นำโดย Aigro Networks และกลุ่ม TGn Sync นำโดย บริษัทอินเทล- ในแต่ละกลุ่ม เป็นเวลานานทั้งสองอย่าง ตัวเลือกอื่นไม่สามารถได้รับคะแนนเสียง 75% ที่จำเป็นสำหรับการอนุมัติของเขา

หลังจากเกือบสามปีของการต่อต้านที่ไม่ประสบผลสำเร็จและพยายามหาวิธีแก้ปัญหาประนีประนอมที่เหมาะกับทุกคน สมาชิกกลุ่ม 802.15.3a ก็ลงมติเกือบเป็นเอกฉันท์ให้ยกเลิกโครงการ 802.15.3a สมาชิกของโครงการ IEEE 802.11n มีความยืดหยุ่นมากขึ้น - พวกเขาจัดการเพื่อตกลงและสร้างข้อเสนอแบบครบวงจรที่เหมาะกับทุกคน ด้วยเหตุนี้ เมื่อวันที่ 19 มกราคม พ.ศ. 2549 ในการประชุมปกติที่จัดขึ้นในเมืองโคนา รัฐฮาวาย ร่างข้อกำหนดของมาตรฐาน IEEE 802.11n จึงได้รับการอนุมัติ จากสมาชิกคณะทำงาน 188 คน มี 184 คนเห็นชอบให้มีการนำมาตรฐานดังกล่าวมาใช้ และงดออกเสียง 4 คน ข้อกำหนดหลักของเอกสารที่ได้รับอนุมัติจะเป็นพื้นฐานสำหรับข้อกำหนดขั้นสุดท้ายของมาตรฐานใหม่

มาตรฐาน IEEE 802.11n ใช้เทคโนโลยี OFDM-MIMO รายละเอียดทางเทคนิคจำนวนมากที่ใช้ในนั้นยืมมาจากมาตรฐาน 802.11a แต่มาตรฐาน IEEE 802.11n กำหนดให้มีการใช้ทั้งช่วงความถี่ที่ใช้สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11a และช่วงความถี่ที่ใช้สำหรับ IEEE 802.11b/g มาตรฐาน กล่าวคือ อุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11n สามารถทำงานในช่วงความถี่ 5 หรือ 2.4 GHz โดยมีการใช้งานเฉพาะขึ้นอยู่กับประเทศ สำหรับรัสเซีย อุปกรณ์ IEEE 802.11n จะรองรับช่วงความถี่ 2.4 GHz

การเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลในมาตรฐาน IEEE 802.11n นั้นเกิดขึ้นได้ ประการแรกโดยการเพิ่มความกว้างของช่องสัญญาณเป็นสองเท่าจาก 20 เป็น 40 MHz และประการที่สองโดยการใช้เทคโนโลยี MIMO

เทคโนโลยี MIMO (หลาย อินพุตหลายรายการเอาท์พุต) เกี่ยวข้องกับการใช้เสาอากาศส่งและรับหลายอัน ในทำนองเดียวกัน ระบบแบบดั้งเดิมนั่นคือระบบที่มีเสาอากาศส่งสัญญาณเดียวและรับสัญญาณเดียวเรียกว่า SISO (Single Input Single Output)

ตามทฤษฎีแล้วระบบ MIMO พร้อมด้วย nกำลังส่งและ nเสาอากาศรับสามารถให้ปริมาณงานสูงสุดได้ nใหญ่กว่าระบบ SISO เท่า สิ่งนี้สามารถทำได้โดยตัวส่งสัญญาณแบ่งกระแสข้อมูลออกเป็นลำดับบิตอิสระและส่งไปพร้อม ๆ กันโดยใช้อาร์เรย์ของเสาอากาศ เทคนิคการส่งสัญญาณนี้เรียกว่ามัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ โปรดทราบว่าเสาอากาศทั้งหมดส่งข้อมูลอย่างเป็นอิสระต่อกันในช่วงความถี่เดียวกัน

พิจารณาตัวอย่างระบบ MIMO ที่ประกอบด้วย nกำลังส่งและ มรับเสาอากาศ (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. หลักการนำเทคโนโลยี MIMO ไปใช้

เครื่องส่งในระบบดังกล่าวจะส่ง nใช้สัญญาณอิสระ nเสาอากาศ ฝั่งรับคนละฝั่ง. มเสาอากาศรับสัญญาณที่ซ้อนทับกัน nสัญญาณจากเสาอากาศส่งสัญญาณทั้งหมด ดังนั้นสัญญาณ R1ที่ได้รับจากเสาอากาศแรกสามารถแสดงได้ดังนี้:

การเขียนสมการที่คล้ายกันสำหรับเสาอากาศรับแต่ละอันจะได้ระบบดังต่อไปนี้:

หรือเขียนนิพจน์นี้ใหม่ในรูปแบบเมทริกซ์:

ที่ไหน [ ชม] - เมทริกซ์การถ่ายโอนที่อธิบายช่องทางการสื่อสาร MIMO

เพื่อให้ตัวถอดรหัสฝั่งรับสามารถกู้คืนสัญญาณทั้งหมดได้อย่างถูกต้อง จะต้องกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ก่อน ชม.ฉัน, ซึ่งแสดงลักษณะของแต่ละอย่าง ม x nช่องทางการส่งสัญญาณ เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ ชม.ฉันเทคโนโลยี MIMO ใช้คำนำแพ็กเก็ต

เมื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ของเมทริกซ์การถ่ายโอนแล้วคุณสามารถคืนค่าสัญญาณที่ส่งได้อย่างง่ายดาย:

ที่ไหน [ ชม]–1 - เมทริกซ์ผกผันกับเมทริกซ์การถ่ายโอน [ ชม].

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือในเทคโนโลยี MIMO การใช้เสาอากาศส่งและรับหลายเสาทำให้สามารถเพิ่มปริมาณงานของช่องทางการสื่อสารได้โดยการใช้ช่องสัญญาณย่อยที่แยกจากกันหลายช่อง ในขณะที่ข้อมูลถูกส่งในช่วงความถี่เดียวกัน

เทคโนโลยี MIMO ไม่ส่งผลกระทบต่อวิธีการเข้ารหัสข้อมูล แต่อย่างใด และตามหลักการแล้ว สามารถใช้ร่วมกับวิธีการเข้ารหัสข้อมูลทางกายภาพและตรรกะใดก็ได้

เทคโนโลยี MIMO ได้รับการอธิบายครั้งแรกในมาตรฐาน IEEE 802.16 มาตรฐานนี้อนุญาตให้ใช้เทคโนโลยี MISO นั่นคือเสาอากาศส่งสัญญาณหลายอันและเสาอากาศรับหนึ่งอัน มาตรฐาน IEEE 802.11n อนุญาตให้มีเสาอากาศได้สูงสุดสี่เสาที่จุดเข้าใช้งานและ อะแดปเตอร์ไร้สาย- โหมดบังคับหมายถึงการรองรับเสาอากาศสองตัวที่จุดเข้าใช้งานและเสาอากาศหนึ่งตัวและอแด็ปเตอร์ไร้สาย

มาตรฐาน IEEE 802.11n มีทั้งช่องสัญญาณมาตรฐาน 20 MHz และช่องสัญญาณแบบ double-width อย่างไรก็ตาม การใช้ช่องสัญญาณ 40 MHz ถือเป็นคุณสมบัติเสริมของมาตรฐาน เนื่องจากการใช้ช่องสัญญาณดังกล่าวอาจฝ่าฝืนกฎหมายของบางประเทศ

มาตรฐาน 802.11n มีโหมดการส่งข้อมูลสองโหมด: โหมดการส่งข้อมูลมาตรฐาน (L) และโหมดการรับส่งข้อมูลสูง (HT) ในโหมดการส่งสัญญาณแบบดั้งเดิมจะใช้ช่องสัญญาณย่อย OFDM ความถี่ 52 ช่อง (ช่องสัญญาณย่อยความถี่) โดย 48 ช่องจะใช้สำหรับการส่งข้อมูลและส่วนที่เหลือสำหรับการส่งข้อมูลบริการ

ในโหมดที่มีปริมาณงานเพิ่มขึ้นด้วยความกว้างของช่องสัญญาณ 20 MHz จะใช้ช่องสัญญาณย่อย 56 ช่องความถี่ โดย 52 ช่องจะใช้สำหรับการส่งข้อมูลและสี่ช่องสัญญาณเป็นช่องสัญญาณนำร่อง ดังนั้นแม้จะใช้ช่องสัญญาณ 20 MHz การเพิ่มช่องความถี่ย่อยจาก 48 เป็น 52 จะเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูล 8%

เมื่อใช้ช่องสัญญาณแบบ double-width นั่นคือช่อง 40 MHz ในโหมดการส่งสัญญาณมาตรฐาน การออกอากาศจะดำเนินการจริงบนช่องสัญญาณคู่ ดังนั้นจำนวนคลื่นความถี่ย่อยจึงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (104 ช่องสัญญาณย่อย โดย 96 ช่องเป็นข้อมูล) ด้วยเหตุนี้ความเร็วในการถ่ายโอนจึงเพิ่มขึ้น 100%

เมื่อใช้ช่องสัญญาณ 40 MHz และโหมดแบนด์วิธสูง จะใช้ช่องสัญญาณย่อยความถี่ 114 ช่อง โดย 108 ช่องเป็นช่องข้อมูลย่อยและ 6 ช่องเป็นช่องสัญญาณนำร่อง ด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลได้ 125%

ตารางที่ 2. ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการส่งข้อมูลและประเภทการมอดูเลต
และความเร็วในการเข้ารหัสแบบหมุนวนในมาตรฐาน 802.11n
(ความกว้างของช่อง 20 MHz, โหมด HT (ช่องความถี่ย่อย 52 ความถี่))

ประเภทการมอดูเลต	อัตราการเข้ารหัสแบบ Convolutional	จำนวนบิตในหนึ่งสัญลักษณ์ในหนึ่งช่องสัญญาณย่อย	จำนวนบิตทั้งหมดในสัญลักษณ์ OFDM	จำนวนบิตข้อมูลต่อสัญลักษณ์	อัตราการถ่ายโอนข้อมูล

อีกสองสถานการณ์เนื่องจากมาตรฐาน IEEE 802.11n เพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลคือการลดระยะเวลาของช่วงเวลาป้องกัน GI ในสัญลักษณ์ OGDM จาก 0.8 เป็น 0.4 μs และการเพิ่มความเร็วของการเข้ารหัสแบบ convolutional โปรดจำไว้ว่าในโปรโตคอล IEEE 802.11a อัตราการเข้ารหัสแบบ convolutional สูงสุดคือ 3/4 นั่นคือสำหรับทุก ๆ สามบิตอินพุตจะถูกเพิ่มอีกหนึ่งบิต ในโปรโตคอล IEEE 802.11n อัตราการเข้ารหัสแบบ Convolutional สูงสุดคือ 5/6 กล่าวคือ ทุก ๆ ห้าบิตอินพุตในตัวเข้ารหัสแบบ Convolutional จะถูกแปลงเป็นบิตเอาท์พุตหกบิต ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการส่งข้อมูล ประเภทมอดูเลชั่น และอัตราการเข้ารหัสแบบหมุนวนสำหรับช่องสัญญาณกว้าง 20 MHz มาตรฐานแสดงไว้ในตาราง 2.

เครือข่าย WLAN มีหลายประเภท ซึ่งแตกต่างกันไปตามโครงร่างการจัดวางสัญญาณ อัตราการส่งข้อมูล รัศมีความครอบคลุมของเครือข่าย ตลอดจนลักษณะของเครื่องส่งและอุปกรณ์รับวิทยุ แพร่หลายมากที่สุด เครือข่ายไร้สาย IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac และอื่นๆ

ข้อมูลจำเพาะของ 802.11a และ 802.11b เป็นข้อกำหนดแรกที่ได้รับการอนุมัติในปี 1999 อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่ผลิตตามมาตรฐาน 802.11b นั้นเป็นอุปกรณ์ที่แพร่หลายที่สุด

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11b

มาตรฐาน 802.11bอิงตามวิธีการมอดูเลต Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) ช่วงการทำงานทั้งหมดแบ่งออกเป็น 14 ช่อง เว้นระยะห่าง 25 MHz เพื่อขจัดสัญญาณรบกวนซึ่งกันและกัน ข้อมูลจะถูกส่งผ่านช่องทางใดช่องทางหนึ่งโดยไม่ต้องสลับไปยังช่องทางอื่น สามารถใช้งานพร้อมกันได้เพียง 3 ช่องเท่านั้น อัตราข้อมูลอาจเปลี่ยนแปลงโดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับระดับการรบกวนและระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

มาตรฐาน IEEE 802.11b ใช้อัตราการถ่ายโอนตามทฤษฎีสูงสุดที่ 11 Mbps ซึ่งเทียบได้กับเครือข่ายเคเบิลอีเธอร์เน็ต 10 BaseT โปรดทราบว่าความเร็วนี้เป็นไปได้เมื่อส่งข้อมูลด้วยอุปกรณ์ WLAN เครื่องเดียว หากสภาพแวดล้อมทำงานพร้อมกัน จำนวนที่มากขึ้นสถานีสมาชิก จากนั้นแบนด์วิธจะถูกกระจายไปยังทุกสถานี และอัตราการถ่ายโอนข้อมูลต่อผู้ใช้ลดลง

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11a

มาตรฐาน 802.11aถูกนำมาใช้ในปี 1999 อย่างไรก็ตาม พบว่ามีการนำไปใช้ในปี 2001 เท่านั้น มาตรฐานนี้ใช้เป็นหลักในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในรัสเซียและยุโรป

มาตรฐาน 802.11a ใช้รูปแบบการปรับสัญญาณ - Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) สตรีมข้อมูลหลักแบ่งออกเป็นสตรีมย่อยแบบขนานหลายๆ สตรีมที่อัตราบิตที่ค่อนข้างต่ำ จากนั้นจึงใช้จำนวนพาหะที่เหมาะสมเพื่อมอดูเลตสตรีมข้อมูลเหล่านั้น มาตรฐานกำหนดอัตราการถ่ายโอนข้อมูลบังคับสามอัตรา (6, 12 และ 24 Mbit/s) และอีกห้าอัตราเพิ่มเติม (9, 18, 24, 48 และ 54 Mbit/s) นอกจากนี้ยังสามารถใช้สองช่องสัญญาณพร้อมกันซึ่งเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลได้ 2 เท่า

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11g

มาตรฐาน 802.11กได้รับการอนุมัติในที่สุดเมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2546 เป็นการปรับปรุงข้อกำหนด IEEE 802.11b เพิ่มเติม และใช้การรับส่งข้อมูลในช่วงความถี่เดียวกัน ข้อได้เปรียบหลักของมาตรฐานนี้คือปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น - อัตราการถ่ายโอนข้อมูลในช่องสัญญาณวิทยุสูงถึง 54 Mbit/s เทียบกับ 11 Mbit/s สำหรับ 802.11b เช่นเดียวกับ IEEE 802.11b ข้อมูลจำเพาะใหม่ทำงานในย่านความถี่ 2.4 GHz แต่เพื่อเพิ่มความเร็ว จะใช้รูปแบบการปรับสัญญาณเดียวกันกับ 802.11a - มัลติเพล็กซ์การแบ่งความถี่มุมฉาก (OFDM)

มาตรฐาน 802.11g เข้ากันได้กับ 802.11b ดังนั้น อะแดปเตอร์ 802.11b สามารถทำงานบนเครือข่าย 802.11g (แต่ไม่เร็วกว่า 11 Mbps) และอะแดปเตอร์ 802.11g สามารถลดอัตราการถ่ายโอนข้อมูลเป็น 11 Mbps เพื่อทำงานบนเครือข่าย 802.11b รุ่นเก่า

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11n

มาตรฐาน 802.11 n ให้สัตยาบันเมื่อวันที่ 11 กันยายน 2552 โดยเพิ่มอัตราการถ่ายโอนข้อมูลเกือบ 4 เท่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์มาตรฐาน 802.11ก (ความเร็วสูงสุดคือ 54 Mbps) ขึ้นอยู่กับการใช้งานในโหมด 802.11n กับอุปกรณ์ 802.11n อื่นๆ อัตราการถ่ายโอนข้อมูลตามทฤษฎีสูงสุดคือ 600 Mbit/s โดยใช้การส่งข้อมูลผ่านเสาอากาศสี่เสาพร้อมกัน เสาอากาศหนึ่งตัว – สูงสุด 150 Mbit/s

อุปกรณ์ 802.11n ทำงานในช่วงความถี่ 2.4 – 2.5 หรือ 5.0 GHz

มาตรฐาน IEEE 802.11n ใช้เทคโนโลยี OFDM-MIMO ฟังก์ชันการทำงานส่วนใหญ่ยืมมาจากมาตรฐาน 802.11a อย่างไรก็ตาม มาตรฐาน IEEE 802.11n มีความสามารถในการใช้ทั้งช่วงความถี่ที่ใช้สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11a และช่วงความถี่ที่ใช้สำหรับมาตรฐาน IEEE 802.11b/g ดังนั้น อุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.11n สามารถทำงานได้ในช่วงความถี่ 5 GHz หรือ 2.4 GHz โดยการใช้งานเฉพาะจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ สำหรับรัสเซีย อุปกรณ์ IEEE 802.11n จะรองรับช่วงความถี่ 2.4 GHz

การเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลในมาตรฐาน IEEE 802.11n นั้นทำได้โดยการเพิ่มความกว้างของช่องสัญญาณเป็นสองเท่าจาก 20 เป็น 40 MHz รวมถึงเนื่องจากการใช้เทคโนโลยี MIMO

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11ac

มาตรฐาน 802.11ac คือ การพัฒนาต่อไปเทคโนโลยีที่นำมาใช้ในมาตรฐาน 802.11n ตามข้อกำหนด อุปกรณ์ 802.11ac จัดอยู่ในประเภท VHT (ปริมาณงานสูงมาก) - โดยมากปริมาณงานสูง เครือข่าย 802.11ac ทำงานเฉพาะในย่านความถี่ 5 GHz แถบช่องสัญญาณวิทยุสามารถเป็น 20, 40, 80 และ 160 MHz นอกจากนี้ยังสามารถรวมช่องวิทยุ 80 + 80 MHz สองช่องเข้าด้วยกันได้

การเปรียบเทียบ 802.11n และ 802.11ac

802.11 n	802.11ac
แบนด์วิธ 20 และ 40 เมกะเฮิรตซ์	เพิ่มความกว้างของช่องสัญญาณ 80 และ 160 MHz
ย่านความถี่ 2.4 GHz และ 5 GHz	5กิกะเฮิรตซ์เท่านั้น
รองรับการมอดูเลต 2-FM, 4-FM, 16-QAM และ 64-QAM	256-QAM ได้รับการเพิ่มในการมอดูเลต 2-PM, 4-PM, 16-QAM และ 64-QAM
การส่งข้อมูล MIMO แบบผู้ใช้คนเดียว	การส่งข้อมูล MIMO สำหรับผู้ใช้หลายคน
การรวมเฟรม MAC: A-MSDU, A-MPDU	ความสามารถในการรวมเฟรม MAC ขั้นสูง

แหล่งที่มา:

1. หนึ่ง. สเตปูติน อ. นิโคเลฟ.การสื่อสารเคลื่อนที่บนเส้นทางสู่ 6G - ใน 2 ต. – ฉบับที่ 2 - มอสโก-โวล็อกดา: วิศวกรรมอินฟาเรด, 2018. – 804 น. : ป่วย.

2. เอ.อี. Ryzhkov, V. A. Lavrukhin เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุที่แตกต่างกัน: บทช่วยสอน - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก. : สพรส., 2560 – 92 น.

มาตรการ ความเที่ยงตรงแบบไร้สายได้รับการพัฒนาจนน่าคิดในปี 1996 ในตอนแรก มันให้ความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลขั้นต่ำแก่ผู้ใช้ แต่หลังจากนั้นประมาณสามปี มาตรฐาน Wi-Fi ใหม่ก็ถูกนำมาใช้ พวกเขาเพิ่มความเร็วในการรับและส่งข้อมูล และยังเพิ่มความกว้างของการครอบคลุมเล็กน้อยอีกด้วย โปรโตคอลเวอร์ชันใหม่แต่ละเวอร์ชันจะถูกระบุด้วยหนึ่งหรือสอง ด้วยอักษรละตินถัดจากตัวเลข 802.11 - มาตรฐาน Wi-Fi บางอย่างมีความเชี่ยวชาญสูง - ไม่เคยใช้ในสมาร์ทโฟนเลย เราจะพูดถึงเวอร์ชันของโปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลที่ผู้ใช้โดยเฉลี่ยจำเป็นต้องรู้เท่านั้น

มาตรฐานแรกสุดไม่มีการกำหนดตัวอักษรใดๆ มันเกิดในปี 1996 และใช้งานมาประมาณสามปี ข้อมูลทางอากาศเมื่อใช้โปรโตคอลนี้ถูกดาวน์โหลดที่ความเร็ว 1 Mbit/s ตามมาตรฐานสมัยใหม่ถือว่ามีขนาดเล็กมาก แต่โปรดจำไว้ว่าไม่มีการพูดถึงการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต "ขนาดใหญ่" จากอุปกรณ์พกพาในสมัยนั้น ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แม้แต่ WAP ก็ยังไม่ได้รับการพัฒนามากนัก ซึ่งเป็นหน้าอินเทอร์เน็ตที่ไม่ค่อยมีน้ำหนักเกิน 20 KB

โดยทั่วไปไม่มีใครชื่นชมข้อดีของเทคโนโลยีใหม่ในขณะนั้น มาตรฐานนี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะอย่างเคร่งครัด - สำหรับอุปกรณ์การดีบัก การตั้งค่าคอมพิวเตอร์ระยะไกล และเทคนิคอื่น ๆ ผู้ใช้ทั่วไปในสมัยนั้น โทรศัพท์มือถือทำได้เพียงฝันและคำว่า "การส่งข้อมูลไร้สาย" ก็ชัดเจนสำหรับพวกเขาเพียงไม่กี่ปีต่อมา

อย่างไรก็ตาม ความนิยมที่ต่ำไม่ได้ขัดขวางการพัฒนาโปรโตคอล อุปกรณ์เริ่มปรากฏขึ้นทีละน้อยซึ่งเพิ่มพลังของโมดูลการส่งข้อมูล ความเร็วด้วย Wi-Fi เวอร์ชันเดียวกันเพิ่มขึ้นสองเท่าเป็น 2 Mbit/s แต่ชัดเจนว่านี่คือขีดจำกัด นั่นเป็นเหตุผล พันธมิตร Wi-Fi(การรวมตัวกันของหลาย ๆ คน บริษัทขนาดใหญ่สร้างขึ้นในปี 1999) ต้องพัฒนามาตรฐานใหม่ที่จะให้ปริมาณงานที่สูงขึ้น

ไวไฟ 802.11a

การสร้าง Wi-Fi Alliance ครั้งแรกคือโปรโตคอล 802.11a ซึ่งก็ไม่ได้รับความนิยมมากนัก ความแตกต่างก็คือเทคโนโลยีสามารถใช้ความถี่ 5 GHz ได้ เป็นผลให้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 54 Mbit/s ปัญหาคือมาตรฐานนี้เข้ากันไม่ได้กับความถี่ 2.4 GHz ที่ใช้ก่อนหน้านี้ เป็นผลให้ผู้ผลิตต้องติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณคู่เพื่อรองรับเครือข่ายบนความถี่ทั้งสอง ฉันต้องบอกว่านี่ไม่ใช่โซลูชันขนาดกะทัดรัดเลยใช่ไหม

ในสมาร์ทโฟนและ โทรศัพท์มือถือโปรโตคอลเวอร์ชันนี้ไม่ได้ใช้จริง นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าหลังจากนั้นประมาณหนึ่งปีก็มีการเปิดตัวโซลูชันที่สะดวกและเป็นที่นิยมมากขึ้น

ไวไฟ 802.11b

เมื่อออกแบบโปรโตคอลนี้ผู้สร้างจะกลับสู่ความถี่ 2.4 GHz ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้นั่นคือพื้นที่ครอบคลุมที่กว้าง วิศวกรจัดการเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์เรียนรู้ที่จะส่งข้อมูลด้วยความเร็วตั้งแต่ 5.5 ถึง 11 Mbit/s สนับสนุน มาตรฐานนี้เราเตอร์ทั้งหมดเริ่มรับทันที Wi-Fi ดังกล่าวเริ่มปรากฏในอุปกรณ์พกพายอดนิยมทีละน้อย ตัวอย่างเช่นสมาร์ทโฟน Nokia E65 สามารถรองรับได้ ที่สำคัญ Wi-Fi Alliance รับประกันความเข้ากันได้กับเวอร์ชันแรกของมาตรฐาน ทำให้ช่วงการเปลี่ยนแปลงราบรื่นอย่างสมบูรณ์

จนถึงสิ้นทศวรรษแรกของปี 2000 เทคโนโลยีจำนวนมากใช้โปรโตคอล 802.11b ความเร็วที่พวกเขาให้นั้นเพียงพอสำหรับสมาร์ทโฟน เครื่องเล่นเกมพกพา และแล็ปท็อป สมาร์ทโฟนสมัยใหม่เกือบทั้งหมดรองรับโปรโตคอลนี้ ซึ่งหมายความว่าถ้าห้องของคุณมีมาก เราเตอร์เก่าซึ่งไม่สามารถส่งสัญญาณได้มากกว่านั้น รุ่นที่ทันสมัยโปรโตคอลสมาร์ทโฟนยังคงจดจำเครือข่ายได้ แม้ว่าคุณจะไม่พอใจกับความเร็วของการถ่ายโอนข้อมูลอย่างแน่นอน เนื่องจากตอนนี้เราใช้มาตรฐานความเร็วที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

ไวไฟ 802.11g

ตามที่คุณเข้าใจแล้ว โปรโตคอลเวอร์ชันนี้สามารถใช้งานร่วมกับเวอร์ชันก่อนหน้าได้ นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าความถี่ในการทำงานไม่เปลี่ยนแปลง ในขณะเดียวกัน วิศวกรก็สามารถเพิ่มความเร็วในการรับและส่งข้อมูลเป็น 54 Mbit/s มาตรฐานนี้เผยแพร่ในปี 2546 ในบางครั้ง ความเร็วดังกล่าวดูเหมือนจะมากเกินไป ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือและสมาร์ทโฟนหลายรายจึงดำเนินการช้า ทำไมจึงมีความจำเป็นมาก โอนเร็วข้อมูลหากความจุหน่วยความจำในตัวของอุปกรณ์พกพามักถูกจำกัดไว้ที่ 50-100 MB และหน้าอินเทอร์เน็ตเต็มรูปแบบก็ไม่แสดงบนหน้าจอขนาดเล็ก ถึงกระนั้น โปรโตคอลนี้ก็ค่อยๆ ได้รับความนิยม สาเหตุหลักมาจากแล็ปท็อป

ไวไฟ 802.11n

การอัปเดตมาตรฐานครั้งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นในปี 2552 เกิด โปรโตคอล Wi-Fi 802.11n. ในขณะนั้น สมาร์ทโฟนได้เรียนรู้วิธีการแสดงเนื้อหาเว็บจำนวนมากอย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ดังนั้น มาตรฐานใหม่จึงมีประโยชน์ ความแตกต่างจากรุ่นก่อนคือความเร็วที่เพิ่มขึ้นและการรองรับทางทฤษฎีสำหรับความถี่ 5 GHz (ในขณะที่ 2.4 GHz ก็ไม่ได้หายไปเช่นกัน) เป็นครั้งแรกที่มีการนำการสนับสนุนด้านเทคโนโลยีมาใช้ในโปรโตคอล มิโม่- ประกอบด้วยการรองรับการรับและส่งข้อมูลพร้อมกันหลายช่องทาง (ในกรณีนี้คือ 2 ช่อง) ตามทฤษฎีแล้วสิ่งนี้อนุญาตให้บรรลุความเร็ว 600 Mbit/s ในทางปฏิบัติ แทบจะไม่มีความเร็วเกิน 150 Mbit/s การรบกวนบนเส้นทางสัญญาณจากเราเตอร์ไปยังอุปกรณ์รับสัญญาณได้รับผลกระทบ และเราเตอร์จำนวนมากสูญเสียการสนับสนุน MIMO เพื่อประหยัดเงิน ในทำนองเดียวกันอุปกรณ์ราคาประหยัดยังไม่ได้รับความสามารถในการทำงานที่ 5 GHz ผู้สร้างอธิบายว่าความถี่ 2.4 GHz ในขณะนั้นยังไม่โหลดมากนักดังนั้นผู้ซื้อเราเตอร์จึงไม่สูญเสียอะไรเลย

มาตรฐาน Wi-Fi 802.11n ยังคงใช้งานอยู่ แม้ว่าผู้ใช้หลายคนจะสังเกตเห็นข้อบกพร่องหลายประการแล้วก็ตาม ประการแรก เนื่องจากความถี่ 2.4 GHz จึงไม่รองรับการรวมมากกว่าสองช่องสัญญาณ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่ถึงขีดจำกัดความเร็วตามทฤษฎี ประการที่สองในโรงแรม ศูนย์การค้าและสถานที่ที่มีผู้คนหนาแน่นอื่นๆ ช่องต่างๆ เริ่มทับซ้อนกัน ซึ่งทำให้เกิดการรบกวน - โหลดหน้าอินเทอร์เน็ตและเนื้อหาช้ามาก ปัญหาทั้งหมดเหล่านี้ได้รับการแก้ไขด้วยการเปิดตัวมาตรฐานถัดไป

ไวไฟ 802.11ac

ในขณะที่เขียนโปรโตคอลใหม่ล่าสุดและเร็วที่สุด ถ้า ประเภทก่อนหน้า Wi-Fi ทำงานที่ความถี่ 2.4 GHz เป็นหลักซึ่งมีข้อจำกัดหลายประการ แต่ที่นี่ใช้ 5 GHz อย่างเคร่งครัด ทำให้ความกว้างของพื้นที่ครอบคลุมลดลงเกือบครึ่งหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเราเตอร์แก้ไขปัญหานี้ด้วยการติดตั้งเสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง แต่ละคนส่งสัญญาณไปในทิศทางของตัวเอง อย่างไรก็ตาม บางคนอาจยังพบว่าสิ่งนี้ไม่สะดวก เหตุผลดังต่อไปนี้:

• เราเตอร์กลายเป็นเรื่องใหญ่เนื่องจากมีเสาอากาศสี่เสาขึ้นไป
• ขอแนะนำให้ติดตั้งเราเตอร์ไว้ตรงกลางระหว่างสถานที่ให้บริการทั้งหมด
• เราเตอร์ที่รองรับ Wi-Fi 802.11ac ใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่ารุ่นเก่าและราคาประหยัด

ข้อได้เปรียบหลักของมาตรฐานใหม่คือความเร็วเพิ่มขึ้นสิบเท่าและการรองรับเทคโนโลยี MIMO ที่กว้างขึ้น จากนี้ไปสามารถรวมช่องได้สูงสุดแปดช่อง! ส่งผลให้กระแสข้อมูลทางทฤษฎีอยู่ที่ 6.93 Gbps ในทางปฏิบัติ ความเร็วจะต่ำกว่ามาก แต่ก็เพียงพอที่จะรับชมภาพยนตร์ 4K ออนไลน์บนอุปกรณ์ได้

สำหรับบางคน คุณลักษณะของมาตรฐานใหม่ดูเหมือนไม่จำเป็น ดังนั้นผู้ผลิตหลายรายจึงไม่รองรับสมาร์ทโฟนราคาประหยัด โปรโตคอลไม่ได้รับการรองรับเสมอไป แม้ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่มีราคาค่อนข้างแพงก็ตาม ตัวอย่างเช่น Samsung Galaxy A5 (2016) ขาดการสนับสนุนซึ่งแม้จะลดราคาลงแล้วก็ยังไม่สามารถนำมาประกอบกับ ส่วนงบประมาณ- การค้นหาว่าสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตของคุณรองรับมาตรฐาน Wi-Fi ใดนั้นค่อนข้างง่าย เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ให้ดูแบบเต็มๆ ข้อกำหนดบนอินเทอร์เน็ตหรือเรียกใช้