Как работает беспроводной интернет Wi-Fi?

  1. С радио на радио
  2. От радио до Wi-Fi
  3. Wi-Fi
  4. Wi-Fi Direct®: Давайте исключим посредника!
  5. Специальные сети
  6. Wi-Fi Direct®
  7. Wi-Fi или Bluetooth?
  8. WAP и i-mode
  9. Мобильного широкополосного доступа

от   Крис Вудфорд   ,  Последнее обновление: 22 мая 2018 г

от Крис Вудфорд , Последнее обновление: 22 мая 2018 г.

Представьте себе на мгновение, что все беспроводные соединения в мире были мгновенно заменены кабелями. У вас есть кабели, простирающиеся по воздуху от каждого радио в каждом доме за сотни миль до передатчиков. У вас есть провода, идущие от каждого сотовый телефон к каждой телефонной мачте. Контролируется радио машины тоже исчезнут, заменив еще больше кабелей. Вы не можете выйти из двери, не споткнувшись о кабели. Вы не можете управлять самолетом по небу, не запутавшись. Если бы вы заглянули в свое окно, вы бы ничего не увидели, кроме кошачьей колыбели проводов. В этом и заключается великолепие беспроводной связи: она избавляет от всех этих кабелей, оставляя нашу жизнь простой, незагроможденной и бесплатной! Давайте внимательнее посмотрим, как это работает.

Фото: типичный беспроводной маршрутизатор. Этот, разработанный Netgear, может одновременно подключаться к четырем различным компьютерам с помощью проводных подключений, поскольку он имеет четыре разъема Ethernet. Но - теоретически - он может соединять гораздо больше машин с помощью беспроводной связи. Белая полоса, торчащая из спины - это беспроводная связь антенна ,

С радио на радио

Беспроводная связь начиналась как способ отправки аудиопрограмм по воздуху. Довольно скоро мы начали называть это радио и когда изображения были добавлены к сигналу, ТВ был рожден. Слово «беспроводной» стало довольно старомодным к середине 20-го века, но за последние несколько лет оно вернулось. Теперь модно снова быть беспроводным благодаря интернет , Еще в 2007 году примерно половина всех пользователей Интернета в мире пользовались каким-либо беспроводным доступом. В 2018 году около 80 процентов из нас используют беспроводную связь, чтобы выйти в интернет дома что сейчас неудивительно больше из нас сейчас используют смартфоны и планшеты (55,3 процента), чем настольные компьютеры (44,7 процента). Беспроводной мобильный интернет чрезвычайно популярен в развивающихся странах, где традиционные проводные формы доступа, основанные на телефон сети, не доступны. Беспроводной Интернет, возможно, наиболее известный нам как Wi-Fi®, сделал Интернет более удобным, чем когда-либо прежде. Но чем он отличается от обычного доступа в Интернет?

От радио до Wi-Fi

Радио - это невидимая игра в метание и ловлю. Вместо того, чтобы бросать мяч от одного человека к другому, вы отправляете информацию, закодированную как шаблон электричество а также магнетизм от передатчика (метателя) до приемника (ловца) - оба вида антенны , Передатчик представляет собой оборудование, которое превращает электрические сигналы (например, звук говорящего по радио или изображение на телевизоре) в колеблющийся электромагнитный волна, излучающая воздух по прямой линии со скоростью света (300 000 км 186 000 миль в секунду). Приемник - это зеркальное оборудование, которое улавливает волны и превращает их обратно в электрические сигналы, поэтому мы можем воссоздать радиосигналы или телевизионные изображения. Чем мощнее передатчик и приемник, тем дальше они могут быть разнесены. Радиостанции используют гигантские передатчики, и поэтому мы можем принимать радиосигналы за тысячи километров на противоположной стороне Земли. Беспроводной Интернет - это просто способ использования радиоволн для отправки и получения интернет-данных вместо радиозвуков или телевизионных изображений. Но, в отличие от радио и телевидения, он обычно используется для передачи сигналов только на относительно короткие расстояния с маломощными передатчиками.

Работа: Основная концепция радио: отправка сообщений от передатчика к приемнику со скоростью света с использованием радиоволн. В беспроводном Интернете связь является двусторонней: в вашем компьютере (или портативном устройстве) есть передатчик и приемник, а также часть оборудования (например, маршрутизатор), которая соединяет вас с Интернетом.

Wi-Fi

Если у вас есть беспроводной доступ в Интернет дома, у вас, вероятно, есть маленькая коробка, называемая маршрутизатором, которая подключается к вашей телефонной розетке. Этот вид маршрутизатора немного похож на сложный модем Это автономный компьютер, чья работа заключается в ретрансляции подключений к Интернету и из Интернета. Дома вы можете использовать маршрутизатор для одновременного подключения нескольких компьютеров к Интернету (экономя на необходимости нескольких отдельных модемов). Другими словами, маршрутизатор выполняет две работы: он создает беспроводной компьютерная сеть , связывая все ваши компьютеры вместе, и это также дает всем вашим компьютерам общий доступ к Интернету.

Диаграммы: за последние пару десятилетий в мире наблюдается огромный рост количества мобильных телефонов (мобильных телефонов) и беспроводного доступа в Интернет, особенно в развивающихся странах. В 2000 году в мире насчитывалось 0,7 миллиарда абонентов мобильной связи, и 71 процент из них были в развитых странах с высоким уровнем дохода. К 2015 году положение почти полностью изменилось: подписок было в 10 раз больше (примерно 7 миллиардов), и 78 процентов из них были в развивающихся странах. Последствия для доступа в Интернет очевидны: все больше и больше людей выходят в интернет с беспроводных мобильных устройств, особенно в развивающихся странах. Источники: 2012 Информация и коммуникации для развития: максимизация мобильной связи Всемирный банк, 2012; Организация Объединенных Наций МСЭ-Т Май 2014

Вы можете подключить маршрутизатор ко всем вашим различным компьютерам с помощью обычных сетевых соединительных кабелей (для технически мыслящих это кабели RJ-45, Cat 5 или Ethernet). Это создает так называемую локальную сеть, связывающую машины вместе. Компьютерная сеть - это очень упорядоченное дело, больше похожее на организованное заседание комитета с тщательно согласованными правилами поведения, чем на бесплатную коктейльную вечеринку. Машины в сети должны быть подключены стандартным способом, и они общаются очень упорядоченным образом. Правила, которые управляют настройкой сети и связью, основаны на международном стандарте, называемом Ethernet (также известным как IEEE 802.3 ).

Беспроводной маршрутизатор - это просто маршрутизатор, который подключается к вашему компьютеру (или компьютерам) с помощью радиоволн вместо кабелей. Он содержит радиопередатчик и приемник с очень низким энергопотреблением, максимальная дальность которого составляет около 90 метров или 300 футов, в зависимости от того, из чего сделаны ваши стены и какое другое электрическое оборудование находится поблизости. Маршрутизатор может отправлять и получать интернет-данные на любой компьютер в вашем доме, который также оснащен беспроводным доступом (поэтому каждый компьютер в беспроводной сети должен иметь радиопередатчик и приемник). Большинство новых ноутбуков поставляются со встроенными беспроводными картами. Для старых ноутбуков обычно можно подключить карту беспроводного адаптера к разъему PCMCIA или USB. По сути, маршрутизатор становится неформальной точкой доступа в Интернет, создавая невидимое «облако» беспроводной связи вокруг него, известное как точка доступа . Любой компьютер в этом облаке может подключиться к сети, образуя беспроводную локальную сеть.

Фото: если на вашем ноутбуке нет встроенной карты Wi-Fi, вы можете подключить карту адаптера PCMCIA, как эта. Они относительно недорогие, особенно если вы получаете их на eBay. Но будьте осторожны: старые карты PCMCIA могут не поддерживать более новые формы беспроводной безопасности, такие как WPA.

Так же, как компьютеры, подключенные к проводной локальной сети, используют Ethernet, машины в беспроводной локальной сети используют беспроводной эквивалент, который называется Wi-Fi (или, технически, IEEE 802.11 ). Беспроводной Интернет постоянно совершенствуется, поэтому улучшенные формы Wi-Fi постоянно развиваются. Вы можете увидеть беспроводное оборудование с маркировкой 802.11a, 802.11b, 802.11g или 802.11n: все это широко совместимые варианты 802.11, причем 802.11n, 802.11g и 802.11a несколько быстрее, чем 802.11b. Другие более поздние варианты называются 802.11a с добавлением дополнительной буквы в конце (например, 802.11ax, 802.11ay и т. Д.). Например, 802.11ah предназначен для работы с так называемыми Интернет вещей 802.11ax предназначен для высокопроизводительных локальных сетей, а 802.11az занимается "услугами определения местоположения" (поиск точного местоположения мобильных устройств).

Wi-Fi - это то, от чего исходит точка доступа Wi-Fi . Точка доступа Wi-Fi - это просто общественное место, где вы можете подключить свой компьютер без проводов к Интернету. Точки доступа, которые вы найдете в аэропортах, кафе, книжных магазинах и университетских городках, используют один или несколько беспроводных маршрутизаторов для создания беспроводного сетевого доступа на большой территории. Например, можно создать еще большие сети, используя десятки или сотни точек доступа для охвата целых университетских городков. С середины 2000-х годов многие города по всему миру превратили огромные районы в общественные точки доступа (идея, иногда известная как Муниципальный Wi-Fi, Muni Wi-Fi или Muni-Fi). Точки доступа Wi-Fi продолжают появляться во всем мире, и их число растет с удивительной скоростью. К 2007 году только в Соединенных Штатах насчитывалось около 180 000 человек; во время последнего обновления этой статьи (май 2018), по словам специалиста по Wi-Fi я пас Общее количество в мире составило почти 341 миллион.

Wi-Fi Direct®: Давайте исключим посредника!

Люди иногда путают Wi-Fi и Bluetooth. Оба способа подключения гаджетов без проводов, так в чем же разница? Вообще говоря, Bluetooth - это способ подключения двух относительно соседних гаджетов без необходимости использования кабеля, тогда как Wi-Fi - это способ подключения беспроводных компьютеров (и особенно мобильных, таких как ноутбуки, планшеты и смартфоны) к Интернету. через общую точку подключения - ваш маршрутизатор - который обычно устанавливает проводное соединение с телефоном или кабельной линией. По крайней мере, так было раньше.

Специальные сети

Специальные сети

Работа: режимы Wi-Fi: Слева: в режиме инфраструктуры все ваши устройства обмениваются данными по беспроводной связи с центральным маршрутизатором, который общается (обычно через проводное соединение) с Интернетом. Здесь три планшета и ноутбук разговаривают с маршрутизатором посередине. Справа: в режиме ad-hoc (или с Wi-Fi Direct) устройства обмениваются данными напрямую через временную сеть без какого-либо центрального маршрутизатора. В этом примере два планшета общаются друг с другом и с общим принтером с помощью Wi-Fi Direct.

Но ничто не говорит о том, что Wi-Fi не может напрямую связывать два ноутбука или смартфона вместо Bluetooth. Обычно Wi-Fi использует режим инфраструктуры , в котором различные гаджеты и устройства взаимодействуют через маршрутизатор или центральную точку доступа. Но у Wi-Fi также есть так называемый режим ad-hoc , который позволяет гаджетам связываться напрямую без маршрутизатора. Как правило, сеть ad-hoc создается как временная форма связи, как предполагает название ad-hoc, тогда как режим инфраструктуры - более постоянная вещь. (Например, в настоящее время я использую сеть Wi-Fi, которую я настроил около десяти лет назад, используя режим инфраструктуры и центральный маршрутизатор в качестве точки доступа.) Специальные сети, как правило, сложно настроить. , медленнее и менее надежным, потому что различные устройства, использующие их, должны взаимодействовать друг с другом и управлять сетью (в отличие от инфраструктурных сетей, которые управляются маршрутизатором, который также управляет связью между ними).

Wi-Fi Direct®

Некоторые бытовые гаджеты основаны на сочетании Wi-Fi и Bluetooth, что может немного сбивать с толку, и вызывает вопрос: «Почему Wi-Fi не может также выполнять специальный бит на небольшом расстоянии?» Это возможно благодаря дополнению к базовой спецификации Wi-Fi, известной как Wi-Fi Direct®. Основная идея состоит в том, чтобы использовать защищенный, зашифрованный Wi-Fi гораздо более неформальным способом для таких вещей, как печать с планшета или обмен фотографиями с чужим смартфоном. Говоря более технически, Wi-Fi Direct - это одноранговая, одноранговая форма сетевого взаимодействия между парами соседних устройств (иногда с несколькими устройствами), которая не зависит от подключения к Интернету. Он работает аналогично традиционному Wi-Fi: каждое устройство позволяет окружающим знать, что вы можете к нему подключиться (очень похоже на то, как точки доступа сообщают о доступных сетях Wi-Fi поблизости). Некоторые устройства могут подключаться как к Wi-Fi Direct, так и к сети Wi-Fi одновременно; другие могут делать только одно или другое одновременно.

Wi-Fi или Bluetooth?

Как Wi-Fi Direct сравнивается с Bluetooth? Скорость передачи данных в 10 раз выше (250 Мбит / с по сравнению с 25 Мбит / с), а дальность действия в несколько раз больше (до 200 м или 650 футов по сравнению с максимумом около 60 м или 200 футов для Bluetooth). Хотя оба они безопасны, Wi-Fi Direct использует шифрование Wi-Fi WPA-2, которое использует вдвое больше битов (256), чем Bluetooth (128 бит), и теоретически намного безопаснее. В пользу Bluetooth он позволяет одновременно подключать большее количество устройств, и хотя его более короткий диапазон может показаться недостатком, это означает, что он потребляет меньше энергии, чем Wi-Fi (что крайне важно для мобильных устройств).

WAP и i-mode

WAP и i-mode

Фото: современный веб-просмотр c.2002 на старомодном мобильном телефоне! Этот телефон использует WAP для просмотра последних новостей на веб-сайте Ananova. Обратите внимание на грубый монохромный текстовый экран. То, что вы не видите здесь, - это невероятно медленная скорость, которая была примерно в 5 раз медленнее, чем старомодный коммутируемый доступ в Интернет.

То, что вы не видите здесь, - это невероятно медленная скорость, которая была примерно в 5 раз медленнее, чем старомодный коммутируемый доступ в Интернет

Фото: мобильная широкополосная связь (со смартфоном или USB-модемом) - самая быстрорастущая форма беспроводного Интернета. Согласно МСЭ-Т, мировой рынок вырос в 12 раз между 2007 и 2015 , и был ожидается 4,3 миллиарда пользователей к концу 2017 года.

Wi-Fi - не единственный способ беспроводного доступа в Интернет. Если у вас достаточно новый смартфон (продвинутый вид сотовый телефон ), например, iPhone или Android, он будет иметь миниатюру Web браузер, который работает точно так же, как тот, который вы найдете на ноутбуке (хотя и с гораздо меньшим экраном). В конце 1990-х и начале 2000-х некоторые сотовые телефоны имели очень грубые встроенные веб-браузеры, которые могли использовать упрощенные текстовые версии веб-страниц, используя систему под названием WAP (технически известную как протокол беспроводных приложений, хотя никто никогда не называл его тот). WAP взлетел очень медленно и теперь устарел благодаря более быстрым сетям сотовых телефонов и смартфонам.

В то время как Европа и Северная Америка боролись с WAP, у пользователей мобильных телефонов в Японии уже была гораздо лучшая версия мобильного телефона, называемая i-mode, которая обеспечивала быстрый доступ к веб-страницам и электронной почте. i-mode всегда был более популярным, чем WAP, и постепенно экспортировался в ряд других стран. Тем не менее, теперь он также был заменен лучшими технологиями, основанными на более быстрых сетях сотовой связи 3G и 4G (третьего и четвертого поколения). По сути, мобильный и настольный Интернет теперь соединились: благодаря беспроводной связи и появлению простых в использовании приложений, адаптированных для мобильных устройств, на вашем мобильном телефоне или планшете так же легко делать вещи, как и на настольном ПК.

Мобильного широкополосного доступа

Если вы хотите узнать больше о высокоскоростном мобильном, беспроводном широкополосном доступе (широкополосный доступ в Интернет с помощью USB-модема для подключения к сети сотовой связи), см. Нашу отдельную статью на широкополосный и мобильный широкополосный ,