7 видов сетевого оборудования

В мире мобильности и скорости особое значение придается информации. Важно обеспечить ее доступность, достоверность независимо от места нахождения человека. Уровень технологий позволяет человеку отказаться от доступа к информации по проводным линиям и быть действительно мобильным.

Типы

Беспроводные решения проникли во все сферы деятельности человека. Они применяются в домашних условиях, офисах, общественных местах, на промышленных предприятиях. Высокой скорости доступа к информации обеспечивает Wi-Fi технология. Беспроводной доступ к мобильным устройствам реализован с помощью BlueTooth.

Техническая аббревиатура Wi-Fi расшифровывается как Wireless Fidelity – беспроводная передача данных по цифровому радиоканалу.

Торговый бренд Wi-Fi Aliance принадлежит ассоциации производителей, разрабатывающих стандарты и оборудование для сетей Wi-Fi на базе группы IEEE 802.11 стандартов для регламентации обмена данными по радиоканалу.

Производители реализуют 20 стандартов, входящих в группу 802.11. Современное оборудование поддерживает не все из них. Каждый стандарт группы 802.11 обладает характерными чертами, применяется в различных эксплуатационных условиях.

Популярны следующие версии:

  • 802.11 a/b/g/n;
  • 802.11 ad;
  • 802.11 p;
  • 802.11 y.

Как у радиоканального решения, у технологии 802.11 есть недостатки и преимущества. К преимуществам причисляют:

  • отсутствие необходимости монтажа кабельной системы;
  • мобильность;
  • низкий уровень излучения по сравнению с сотовыми телефонами.

К недостаткам относят:

  • снижение скорости, связанное с разделением полосы пропускания канала на каждого подключаемого клиента;
  • относительно плохая помехозащищенность от бытовых приборов и промышленных установок;
  • снижение максимально допустимой дальности связи при встрече с преградами, таких как стена или металлическая перегородка.

Базовые типы устройств, реализующие обмен информацией по радиоканалу:

  • маршрутизаторы;
  • репитеры;
  • роутеры для 4G модема;
  • адаптеры;
  • точки доступа ADSL;
  • Bluetooth адаптеры.

Wi-Fi роутеры

Роутер, или маршрутизатор, – это устройство, управляющее потоками данных между несколькими сегментами сети и определяющее путь для пользовательского трафика.

Широко распространены роутеры для домашних, офисных и публичных объектов. Промышленные же решения поддерживаются немногими производителями ввиду повышенных требований к надежности, экстремальных условий эксплуатации и функциональных ограничений, связанных с производственным процессом.

Главные функции роутеров – обеспечить связь с точками-клиентами и выполнение функций маршрутизации. Однако современное оборудование зачастую этим не ограничивается. В зависимости от типа и решаемых задач производители оснащают дополнительными функциональными задачами.

Функционально маршрутизаторы подразделяются на следующие группы:

  • для многолюдных офисов, публичных мест и производственных помещений;
  • для домашнего использования и малого офиса.

Первая группа роутеров направлена на решение функций построения Wi-Fi сети с повышенной производительностью и надежностью. Для второй группы характерно добавление дополнительных опций, не связанных с процессом маршрутизации и организации взаимодействия по “воздуху”.

Производители стремятся реализовать систему «все в одном», чтобы по-максимуму удовлетворить возможные потребности пользователей.

Производители дополняют функционал роутеров следующими опциями:

  • функции шлюза доступа в Internet;
  • функции безопасности (Firewall, DMZ, IDS, «Родительский контроль», Proxy);
  • сетевые сервисы DNS, DHCP.

На аппаратном уровне встраиваются:

  • дополнительные технологии подключения к Internet. Помимо Ethernet поддерживается ADSL и GPRS;
  • USB, поддерживающий подключение принтера, дискового накопителя и 4G-модема.

Стоит отметить специализированное Wi-Fi оборудование, использующее отдельные протоколы 802.11:

  • 802.11p применяется для обмена информацией между движущимся транспортом (автобусы, метро) и инфраструктурными объектами;
  • 802.11y передает данные до 54 Мбит/с на открытой местности с дальностью до 5 км.

Поскольку 802.11 реализует обмен данными через радиоканал, технические параметры зависят от типа используемой антенны. По виду функционала и решаемых задач используются следующие виды радиоантенн для роутеров:

  • встроенная;
  • внешняя круговая;
  • внешняя направленная.

Встроенная антенна помещается внутри корпуса. Устройство отличается стильным эргономичным дизайном и невозможностью демонтажа антенны. Но поскольку внутренние антенны обладают малым коэффициентом усиления (до 2 dBi), то радиус действия редко превышает площадь малометражного помещения или квартиры.

Роутеры со сменными внешними антеннами функциональны. В случае необходимости радиоантенна заменятся более мощной или направленной.

Внешняя круговая антенна распространена в домашней и офисной эксплуатации. У нее больший радиус действия, чем у встроенной, и используется для дома, среднего офиса или производственного помещения. Коэффициент усиления зависит от марки и достигает значений 7-8 dBi.

Направленные антенны работают по секторальной диаграмме излучения/приема радиосигнала и отличаются большей дальностью действия (может измеряться километрами) по сравнению с круговыми. Коэффициент усиления зависит от марки и типа антенны. Такие антенны предпочтительны в офисах, на производстве, при передаче данных на открытой местности.

Возникает вопрос, зачем роутеру много антенн. Чем функционально отличаются роутеры с одной или несколькими (двумя – четырьмя и более) радиоантеннами? Дело в том, что одна радиоантенна работает и на передачу, и на прием. Для повышения скорости или расширения количества клиентских точек количество антенн увеличивают.

Распространены два способа использования нескольких антенн:

  1. SmartAntenna MIMO (MultipleInputMultipleOutput) – множественный радиовход, множественный радиовыход. Данная технология работает на одновременный прием и передачу радиосигнала;
  2. Работа роутера в нескольких частотных диапазонах. Данная технология снижает «конкуренцию» клиентов при работе с роутером.
Производители реализуют оба этих подхода одновременно по принципу «Канал х Частота». По такому принципу на устройство устанавливают 4, 6 антенн, что позволяет подключить большее количество абонентов с высокой скоростью.

Wi-Fi адаптеры

Устройства для подключения вычислительной или бытовой техники к беспроводной сети называются Wi-Fi адаптерами. Они делятся на две группы: интегрированные и подключаемые. Многие современные мобильные устройства, такие как смартфоны, планшеты и ноутбуки, оснащены встроенными (интегрированными) адаптерами.

Подключаемые адаптеры используют для работы на стационарных компьютерах. Они различаются по типу интерфейса, используемого для подключения к системе.

Базовые типы интерфейсов для адаптеров:

  • USB;
  • PCI-E;
  • PCI.

Адаптеры с интерфейсами PCI-E и PCI подключаются к стационарным компьютерам через соответствующие интерфейсы на системном блоке или материнской плате. Они оснащены внешними антеннами, которые в случае необходимости заменяются на другие с улучшенными характеристиками.

Адаптеры с USB портом способны присоединяться к компьютерам и бытовой технике, к примеру, к телевизору. Это возможно лишь для бытовой электроники (телевизор, мультиварка, кондиционер, стиральная машина и пр.), которая поддерживает функцию активации Wi-Fi через USB. Такие адаптеры реализованы в виде брелока с антенной внутри. В некоторых моделях к данному форм-фактору подключена внешняя антенна для повышения уровня сигнала в устройстве.

Все виды сетевых адаптеров поддерживают стандарты 802.11 a/b/g/n или 802.11 a/h/j/n. Новые версии Wi-Fi адаптеров, помимо указанных прежде, используют недавно принятый стандарт 802.11 ac.

Адаптеры со встроенной программно-аппаратной функцией SoftAP (программное включение точки доступа), создают на компьютере точку доступа. Настройка реализуется через программный интерфейс управления адаптером.

Wi-Fi репитеры

Усилители, повторители или ретрансляторы сигнала называются Wi-Fi репитерами. Используются для расширения площади действия сети 802.11. Базовая функция репитера заключается в приеме слабого сигнала от клиентского устройства, его усилении и ретрансляции адресату – главному устройству (точке доступа или маршрутизатору). Репитеры используют те же стандарты передачи данных 802.11, что и маршрутизаторы.

Усилители сигнала, как и роутеры, разделяются по уровням применения:

  1. для домашнего использования и малых офисов;
  2. для офисов обширной площади, общественных мест и промышленных зданий.

По виду и по размеру домашние репитеры похожи на зарядное устройство, которое просто вставляется в розетку. Такие модели оборудованы встроенными антеннами.

Репитеры, использующиеся в многометровых офисных помещениях или общественных местах, обслуживают обширную зону покрытия и обеспечивают работу большего количества одновременно работающих клиентов, нежели домашние модели. Такие репитеры для технологии 802.11 реализованы как отдельные устройства с несколькими внешними круговыми или направленными антеннами.


Поскольку репитеру нужно выполнить прием/передачу сигнала от клиента и транслировать его адресуемому устройству, для сохранения скорости используют от двух до шести-восьми радиоантенн.

Они работают по технологии MIMO, которая рассматривалась выше.

Отдельные модели домашних репитеров имеют порт Ethernet, через который подключается компьютер с целью использования в качестве Wi-Fi адаптера. Подключение репитеров к Wi-Fi маршрутизаторам и точкам доступа осуществляется с использованием технологии WPS (WiFiProtectedSetup) – стандарта создания защищенной домашней сети.

Точки доступа ADSL

Точка доступа ADSL представляет собой маршрутизатор Wi-Fi с интегрированным в него ADSL-модемом. ADSL (AsymmetricDigitalSubscriberLine) – технология, входящая в группу стандартов xDSL.

Данные стандарты реализуют передачу данных по витой паре, включая проводные телефонные линии общественного использования. Особенность принципа асимметричной передачи данных заключается в разделении пропускной способности канала связи между трафиком входящих и исходящих данных. В данной технологии входящий трафик в разы превышает исходящий.

Скорость связи зависит от протяженности линии и ее качественных параметров. Предельные значения скорости передачи информации для технологии, реализованной по стандарту ADSL2+, равнялись 24 Мбит/с для входящего трафика и 3,5 Мбит/с для исходящего. На практике данные значения редко достижимы и скорости передачи данных существенно ниже.

Чтобы обеспечить одновременное использование ADSL-модема для передачи данных и возможность разговора по телефону используется сплиттер.

Этот прибор не требует источника питания и содержит три разъема:

  • внешняя телефонная линия;
  • линия ADSL-модема;
  • внутренняя телефонная линия.

Решение с интегрированным ADSL-модемом используются для подключения домашних или сетей малых офисов к Internet. ADSL-модем используется в качестве канала «последней мили», то есть подключения конечного устройства к общей сети по телефонной линии при отсутствии возможности других способов проводного подключения.

Wi-Fi роутеры для 4G-модема

Помимо подключения к интернету по проводным каналам Ethernet и ADSL, разработаны роутеры, поддерживающие внешние подключения через 4G модемы. Данные маршрутизаторы используют для подключения к сетям операторов сотовой связи.

4G – маркетинговое обозначение беспроводных технологий, относящихся к четвертому поколению. Данные решения обеспечивают полноценную передачу информации со скоростью 100 Мбит/с.

К четвертому технологическому поколению относят два стандарта передачи информации:

  1. LTE Long-TermEvolution (в основе лежат мобильные технологии GSM/EDGE, UMTS/HSPA);
  2. WiMax (IEEE 802.16m).

Важно, что роутеры, оснащенные USB разъемами, не все работают с 4G модемами. Использование данного решения обозначается производителем в описании и характеристиках устройства.

4G модемы представляются собой компактное, похожее на флеш-карту устройство с USB разъемом. Распространение 4G модемы получили для подключения к сетям операторов сотовой связи. В модемы, передающие данные по стандарту LTE, для подключения к оператору сотовой связи дополнительно вставляется USIM карта соответствующего оператора сотовой связи.

Поскольку 4G модем дополняет роутер для выхода во внешнюю сеть, то используется как резервный или дублирующий канал связи. Чтобы повысить скорость обмена информацией при наличии двух и более каналов связи с неодинаковой пропускной способностью возможна оптимизация потоков данных.

Настройки маршрутизаторов реализуют асимметричный обмен данными. Данный исходящий трафик передается по одному каналу, а входящий принимается по второму. Выбор направления каналов передачи данных основан на оценке трафика и определении объема входящих и исходящих данных.

Bluetooth адаптеры

Bluetooth – это спецификация беспроводных сетей персонального использования (WPAN). Предназначена для радиосвязи между устройствами (компьютеры, принтеры, смартфоны и т.п.) на коротких расстояниях. Авторизация при подключении устройств выполняется на основе PIN-кода.

На рынке представлены два вида Bluetooth:

  • классический;
  • высокоскоростной.

Классический Bluetooth отличает низкая скорость (до 1 Мбит/с) и небольшая зона покрытия до десяти метров. Данная технология используется для передачи информации между мобильными устройствами или компьютером и периферийными устройствами, и бытовыми приборами. Благодаря ей пользователь избавляется от большого количества проводов при подключении к принтерам, наушникам, мышке, клавиатуре и прочим постоянно используемым устройствам.

Bluetooth адаптеры уже интегрированы в периферийные устройства, но персональные компьютеры не всегда оснащены ими. С целью использования данной технологии применяется Bluetooth-адаптер. Устройство реализовано в компактном флеш форм-факторе, подключаемом к USB разъему.

Высокоскоростной Bluetooth, в отличие от классического, реализует персональную сеть с дальностью до 300 метров в зоне прямой видимости, со скоростью до 3 Мбит/с. Технология использует смежную с 802.11 частоту 2,4 ГГц но реализована согласно стандарту 802.15.1.

Самый быстрый Wi-Fi

Технология передачи данных по радиоканалу накладывает ряд ограничений. Какая из технологий Wi-Fi самая быстрая на текущий момент? Скорость напрямую зависит от частоты. Чем выше необходима скорость, тем больше должна быть частота передающего радиосигнала.

Реализована технология, обозначенная стандартом 802.11ad (неофициальное название WiGig), для передачи данных на скорости до 7 Гбит/с. Для достижения такой скорости используется радиоканал в частотном диапазоне 60 ГГц.

Из-за столь высоких частот передающего радиосигнала накладываются ограничения на расстояние передачи информации. Сигнал действует на расстоянии порядка 10 метров. Для радиосигнала такой частоты непреодолимым является любое препятствие. Передача данных возможна только в зоне прямой видимости.

Из-за данных ограничений WiGit не применяется в “беспроводных” роутерах. Ниша данного решения находится в области беспроводной связи с различными устройствами как замена проводного подключения к компьютеру. Широкое распространение данный стандарт получит при подключении к принтерам, портативным накопителям данных, мониторам и другой периферии.


Если говорить о самой высокоскоростной сети на базе 802.11, используемой для передачи данных между маршрутизатором и компьютерами, то это решения, основанные на стандарте 802.11ac.

Технология, реализованная в данном стандарте, работает на частотах в полосе 5 МГц и обеспечивает скорость обмена данными в сотни Мбит/с (433 Мбит/с на один канал) и даже Гбит/с.

Скорости, превышающие 433 Мбит/с, обеспечиваются благодаря использованию MU-MIMO (MultiUserMIMO). MU-MIMO разрешает передавать множество пакетов данных одновременно множеству пользователей в одном частотном диапазоне. Теоретически при использовании восьми антенн возможно достигнуть скорости, близкой к 7 Гбит/с стандарта 802.11ad.