Wi-Fi koristi više dijelova porodice protokola IEEE 802 i dizajniran je za međusobnu komunikaciju sa svojim žičanim bratom Ethernetom. Kompatibilni uređaji mogu biti dijelom jedne zajedničke mreže, a mogu biti spojeni putem bežične pristupne tačke, žičnim uređajima i Internetom. Različite Wi-Fi verzije su određene standardima protokola IEEE 802.11, sa različitim radio tehnologijama koje određuju radio opsege i maksimalnim rasponima i brzinama koje se mogu postići. Wi-Fi najčešće koristi 2.4 GHz UHF i 5 GHz SHF ISM radio opsege. Ovi pojasi su podijeljeni na više kanala. Komunikacija u mreži preko različitih kanala je moguća, ali predajnik može samo da odašilja na jednom kanalu.
Wi-Fi talasi imaju relativno visoku apsorpciju i najbolje rade ako postoji optička vidljivost. Mnoge uobičajene prepreke kao što su zidovi, stubovi, kućni uređaji itd. mogu uveliko smanjiti domet, ali to također pomaže smanjivanju smetnji između različitih mreža u pretrpanim okruženjima. Pristupna tačka (ili hotspot) često ima domet od oko 20 metara u zatvorenom prostoru, dok neke novije pristupne tačke imaju mogućnost dosega na otvorenom i do 150 metara. Vremenom su se povećavali brzina i spektralna efikasnost Wi-Fi-a. Neke Wi-Fi verzije mogu doseći brzine od 1 Gbit/s (gigabit u sekundi).
Da bi se korisnik povezao na Wi-Fi mrežu, obično mora znati ime (SSID) i lozinku. Wi-Fi je potencijalno osjetljiviji na napad od žičnih mreža jer svako unutar dometa mreže može pokušati da ostvari pristup. Wi-Fi zaštićeni pristup (WPA) porodica je tehnologija stvorena za zaštitu informacija koje se kreću po Wi-Fi mrežama i uključuje rješenja za lične i poslovne mreže. Kako se je potreba za sigurnošću rasla, sigurnosne karakteristike WPA uključivale su jaču zaštitu i nove sigurnosne prakse. WPA koristi lozinku i za šifriranje Wi-Fi paketa i time blokira prisluškivače.
Historija
Godine 1971. ALOHAnet povezao je Havajska ostrva sa UHF bežičnom paketnom mrežom. ALOHAnet i ALOHA protokol bili su rani prethodnici Etherneta, a kasnije i IEEE 802.11 protokola. Presudom američke Federalne komisije za komunikacije iz 1985. pušten je ISM opseg za nelicenciranu upotrebu.[5] Ti frekvencijski talasi su isti oni koji koriste mikrovalne peći i podliježu smetnjama. Godine 1991. NCR Corporation sa AT&T Corporation izumio je preteču 802.11, namijenjen za upotrebu na prodajnim mjestima, pod imenom WaveLAN.
Australijski radio-astronom dr.John O'Sullivan sa svojim kolegama Terence Percival, Graham Daniels, Diet Ostry, and John Deane[6] razvio je ključni patent koji se koristi u Wi-Fi-u a koji je bio nusproizvod CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, australijska federalna agencija za naučni razvoj) istraživačkog projekta, "neuspjeli eksperiment otkrivanja eksplozija mini crnih rupa veličine atomske čestice".[7] dr. O'Sullivan i njegove kolege zaslužni su za pronalazak Wi-Fi tehnologije.[8][9] CSIRO je 1992. i 1996. dobio patente za metodu kasnije korištenu u Wi-Fi-u za čišćenje signala.[10] Prva verzija protokola 802.11 objavljena je 1997. i osigurala je do 2 Mbit/s brzine. Godine 1999. sa 802.11b specifikacijom mogle su se postići 11Mbit/s brzine.
Wi-Fi koristi veliki broj patenata koje posjeduju mnoge organizacije. U aprilu 2009, 14 tehnoloških kompanija je platilo CSIRO milijardu američkih dolara za kršenje CSIRO patenata.[11] Tako je Australija etiketirala Wi-Fi kao australijski izum,[12] iako se oko toga i dalje vode polemike.[13][14] CSIRO je naplatio dodatnih 220 miliona dolara u nagodbama u 2012, s tim što su svjetske kompanije u Sjedinjenim Državama morale platiti CSIRO-ova prava za licenciranje procijenjena na dodatnih milijardu američkih dolara u honorarima.[15][16]
Standardi
Generacija / IEEE standard
Maksimalna brzina veze
Wi‑Fi 6 (802.11ax)
600–9608 Mbit/s
Wi‑Fi 5 (802.11ac)
433–6933 Mbit/s
Wi‑Fi 4 (802.11n)
72–600 Mbit/s
802.11g
3–54 Mbit/s
802.11a
1,5 do 54 Mbit/s
802.11b
1 do 11 Mbit/s
Wi-Fi 1, Wi-Fi 2, Wi-Fi 3 nisu zvanična imena[17] ali se neoficijelno koriste[18]
Mrežna oprema često podržava više Wi-Fi verzija. Za komunikaciju uređaji moraju koristiti uobičajenu Wi-Fi verziju. Verzije se razlikuju između radio talasnih opsega na kojima rade, širine radio opsega koji zauzimaju, maksimalnih brzina podataka koje mogu podržati i drugih detalja. Općenito, niže frekvencije imaju bolji domet, ali imaju manji kapacitet. Neke verzije dopuštaju upotrebu više antena, što omogućava veće brzine kao i smanjene smetnje.
Način rada
Wi-Fi stanice komuniciraju međusobno slanjem mrežnih paketa gdje se blokovi podataka pojedinačno šalju i isporučuju putem radija. Kao i kod svih radija, i ovo se vrši modulacijom i demodulacijomnosećih talasa. Različite Wi-Fi verzije koriste različite tehnike, 802.11b koristi DSSS na jednom nosaču, dok 802.11a, Wi-Fi 4, 5 i 6 koriste više nosača na blago različitim frekvencijama unutar kanala (OFDM).[19][20]
Kao i kod drugih IEEE 802 LAN-ova, stanice su programirane sa globalno jedinstvenom 48-bitnom MAC adresom (često ispisana na opremi) tako da svaka Wi-Fi stanica ima jedinstvenu adresu. MAC adrese se koriste za određivanje odredišta i izvora svakog mrežnog paketa. Prilikom prijenosa, prijemnik koristi odredišnu adresu da utvrdi je li prijenos relevantan za stanicu ili ga treba zanemariti. Mrežni interfejs obično ne prihvaća pakete adresirane na drugu Wi-Fi stanicu.[a]
Talasni pojasi
Kanali[mrtav link] koji se preklapaju mogu imati smetnje osim ako je to mali dio ukupne primljene snage.
802.11 standard nudi nekoliko različitih radiofrekvencijskih raspona za korištenje u Wi-Fi komunikaciji: 900 MHz, 2.4 GHz, 5 GHz, 5,9 GHz i 60 GHz opsezi.[21][22][23] Svaki raspon je podijeljen na veliki broj kanala. Države primjenjuju vlastite propise koji kanali se smiju koristiti, dozvoljeni broj korisnika i maksimalne jačine snage unutar ovih raspona frekvencija.
802.11b/g/n koristi 2.4 GHz opseg. U ovom frekvencijskom opsegu oprema može povremeno imati smetnje od mikrovalne peći, bežičnih telefona, USB 3.0 razdjelnika i Bluetooth uređaja. Također, i drugi 2.4 GHz uređaji mogu smetati jedni drugim, posebno kada dosta njih emituje signal na istom kanalu.
802.11a/h/j/n/ac/ax može koristiti 5 GHz U-NII koji za veći dio svijeta nudi najmanje 23 kanala 20 MHz širine koji se ne mogu preklopiti, dok to nije slučaj sa 2.4 GHz opsegom, koji nudi samo 3 kanala koji su široki 5 MHz.
5 GHz opseg se lakše "upija" u uobičajeno građevinski materijal i zbog toga ima kraći domet.
Komunikacijska skupina
Wi-Fi je dio IEEE 802 porodice protokola. Podaci su organizovani u 802.11 okvire koji su vrlo slični Ethernet okvirima na sloju veze podataka, ali imaju dodatna adresna polja. MAC adrese se koriste kao mrežne adrese za rutiranje preko lokalne mreže.[24]
Topologije
Infrastrukturna
Prikazivanje Wi-Fi mreže u infrastrukturnom režimu. Uređaj bežično šalje informacije na drugi uređaj, oba spojena na lokalnu mrežu, kako bi ispisao dokument
U infrastrukturnom režimu, koji je najčešće korišteni način, sva komunikacija prolazi kroz baznu stanicu. Dvije stanice koje mogu komunicirati sa baznom stanicom ili jedna sa drugom.
Ad-hoc i direktni Wi-Fi
Wi-Fi također omogućava komunikaciju izravno s jednog računara na drugi bez posredovanja pristupne tačke. To se zove ad-hoc Wi-Fi prenos.
Ovaj mrežni način rada pokazao se popularnim u ručnim konzolama za igre za više igrača, poput Nintendo DS, PlayStation Portable, digitalnim fotoaparatima i drugim uređajima za potrošačku elektroniku. Neki uređaji (kao mobilni telefoni) mogu dijeliti internet vezu koristeći ad-hoc konekciju, i tako postati "hotspot" ili virtualni ruter.[25]
Višestruke pristupne tačke
Pristupne[mrtav link] tačke šalju "beacon frame" signale koji koji najavljuju prisustvo mreža.
SSID se može konfigurisati na kompatibilnoj opremi da koristi više pristupnih tački. Sve tačke će imati isti SSID naziv mreže i sigurnosne postavke, ali će se uređaji spajati na onu tačku na kojoj imaju najjači signal.[26]
Povećanjem broja Wi-Fi pristupnih tačaka za mrežu pruža redundanciju, bolji domet, podršku za brzo prebacivanje i kretanje (npr. na kampusu, ostajete povezani na istu mrežu, iako ste promijenili vezu sa više predajnika) i povećani ukupni kapacitet mreže korištenjem više kanala.
Performanse
Stvarni domet Wi-Fi-a ovisi o faktorima kao što su frekvencijski opseg, jačina radija, osjetljivost prijemnika, pojačanje antene i vrsta antene, kao i tehnika modulacije.
Na većim udaljenostima i sa većom apsorpcijom signala brzina se obično smanjuje.
MIMO (više ulaza i više izlaza)
IEEE 802.11n (Wi-Fi 4) i IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5) omogućavaju uređajima da imaju više antena. Višestruke antene omogućavaju da se oprema usredotoči na korisnički uređaj, smanjujući smetnje u drugim smjerovima i dajući jači koristan signal.
IEEE 802.11n može imati dvostruko veći domet.[27] Opseg također varira u zavisnosti od frekvencijskog opsega. 2.4 GHz Wi-Fi ima nešto bolji domet od 5 GHz Wi-Fi. 802.11ac standard koristi 5 GHz opseg sposoban za više-stanični WLAN koji može imati propusnost od 1 gigabita u sekundi i propusnost jedne stanice od najmanje 500 Mbit/s.
Širenje radio signala
Sa Wi-Fi signalima optička vidljovst obično daje najbolje rezultate, ali signal se može prenijeti, apsorbirati, odbiti i difraktovati kroz i oko struktura, kako vještačkih, tako i prirodnih. Zbog složene prirode radija na tipičnim Wi-Fi frekvencijama, posebno efekta refleksije signala od drveća i zgrada, algoritmi mogu samo približno predvidjeti snagu Wi-Fi signala za bilo koje područje u odnosu na predajnik.[28]
Smetnje
Standardni Wi-Fi signal zauzima pet kanala u 2.4 GHz opsegu. Smetnje mogu biti uzrokovane preklapanjem kanala. Bilo koja dva broja kanala koja se razlikuju za pet ili više, kao što su 2 i 7, ne preklapaju se. U Europi i Japanu gdje je dostupan kanal 13, preporučuje se korištenje kanala 1, 5, 9 i 13 za 802.11g i 802.11n.
Međutim, mnogi 2.4 GHz 802.11b i 802.11g uređaji koriste isti zadani fabrički kanal što je još više doprinjelo zakrčavanju 2.4 GHz opsega u svijetu. Ovo je postao problem tamo gdje je velika gustoća korisnika, kao što se veliki stambeni kompleksi i poslovne zgrade. Wi-Fi 6 je značajno poboljšao kontrolu napajanja i podnosi manje smetnje u zagušenim područjima.
Hardver
Netgear Wi-Fi ruter koji podržava i 2.4 i 5 GHt opseg i MIMO tehnologiju.
Wi-Fi uređaj je bežični uređaj kratkog dometa.
Pristupna tačka
Bežična pristupna tačka (WAP) povezuje grupu bežičnih uređaja na susjedni ožičeni LAN. Pristupna tačka nalikuje mrežnom razdjelniku, prenosi podatke između povezanih bežičnih uređaja osim (obično) jednog spojenog žičnog uređaja, najčešće switch-a koji bežičnim uređajima omogućava komunikaciju s drugim žičnim uređajima.
Bežični adapteri omogućavaju uređajima da se povežu na bežičnu mrežu. Ovi adapteri se povezuju s uređajima koji koriste različite vanjske ili unutrašnje interkonekcije poput PCI, PCI-Express miniPCI, USB, ExpressCard, Cardbus i PC Card.
Ruter
Bežični ruteri u sebi imaju bežičnu pristupnu tačku, Ethernet switch i interni softver koji pruža rutiranjeIP-a, NAT-a i DNS-a putem integrisanog WAN interfejsa. Bežični ruter omogućava žičnim i bežičnim Ethernet LAN uređajima da se povežu s (obično) jednim WAN uređajem poput kablovskog modema, DSL modema ili optičkog modema.
Bridge
Bežični premosnici (bridge) mogu povezati dvije udaljene tačke kako bi tvorili jednu mrežu na sloju podataka putem Wi-Fi-ja. Glavni standard je wireless distribution system (WDS).
Zdravlje
Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) je utvrdila da nema zdravstvenih opasnosti od izlaganja radio frekvenciji koja dolazi iz baznih stanica ili adaptera.[29] Agencija za zaštitu zdravlja Ujedinjenog Kraljevstva je 2007. utvrdila je da izloženost Wi-Fi signalima za godinu dana rezultira "istom količinom zračenja kao i kod 20-minutnog poziva putem mobilnog telefona".[30]
^SEO, Bradley Mitchell An MIT graduate who brings years of technical experience to articles on; computers; Networking, Wireless. "802.11 WiFi Standards Explained". Lifewire (jezik: engleski). Pristupljeno 20. 10. 2019.
^Cisco Systems, Inc. White Paper Capacity, Coverage, and Deployment Considerations for IEEE 802.11g
