XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019
В жилых домах мобильный доступ к информационным ресурсам приобретает все большую популярность. Многие люди уверены в перспективности беспроводной коммерции и очень высоко оценивают возможности радиосвязи в плане повышения производительности своего труда. Стандарты непрерывно развиваются, но явных лидеров в области беспроводных технологий пока еще нет [1].
Первооткрывателем Wi-Fi является австралийский инженер Джон О’Салливан, который в 1991 году разработал первую версию протокола. В это время американская компания At&t выпускает в свет первое устройство беспроводной передачи данных, которое работает на частоте 2.4gHz. Устройство назвали WaveLan. Можно отметить, что скорость передачи данных составляла не более 2 Мбит/с [3].
В частности технология Wi-Fi и была изобретена в 1991 году, первый полноценный стандарт IEEE 802.11 широкой публике был предложен только в 1997 году. Однако данная версия Wi-Fi оказалась не востребована, так как она отличалась низкой пропускной способностью (до 2 Мбит/с, что было крайне недостаточно для локальной сети), плохой связью, малой дальностью действия. К тому же стоимость оборудования достигала несколько тысяч долларов, поэтому ее использование было просто экономически невыгодным.
1999 год стал решающим моментом в развитии беспроводного Интернета. В это время на рынок вышли две новые спецификации — 802.11a и 802.11b. Максимальная пропускная способность версии 802.11a составляла 54 Мбит/с, а 802.11b — 11 Мбит/с.
2004 год — на смену WPA появляется улучшенный протокол безопасности беспроводных сетей WPA2. Тем временем Wi-Fi Alliance развивает дальше сертификацию Wi-Fi систем. Так же Wi — Fi Alliance начал гарантировать то, что подобные системы способны передавать данные с наивысшим качеством картинки и звука. Кроме этого, в 2004 году человечество узнало, что такое Wi-Fi телевидение.
Стандарт IEEE 802.11n был ратифицирован осенью 2009 года. При помощи этого стандарта было можно увеличить скорость передачи данных почти в 4 раза, по сравнению с системами со стандартом 802.11g. Максимальная скорость таких стандартов была равна 54 Мбит/с. Если посчитать, то можно понять, что модель 802.11n может передавать данные со скоростью до 600 Мбит/с.
В 2013 году Wi — Fi Alliance предполагает выпустить пробный практический стандарт 802.11ac. Принятие финальной версии спецификации 802.11ac состоялось в январе 2014 года. Первым мобильным устройством с поддержкой данного стандарта является HTC ONE. Устройства, которые будут на базе стандарта 802.11ac способны обеспечивать передачу данных на скорости 1 Гбит/с.
Большое количество Wi-Fi устройств работают на частоте 2.4gHz. Например, устройства работающие на базе стандартов 802.11b, 802.11a и 802.11g обеспечивали беспроводную передачу данных на расстоянии до 35 м в помещении.
Для создания небольшой беспроводной локальной сети из двух (в некоторых случаях — и большего числа) устройств достаточно иметь необходимое число сетевых адаптеров. (Требуется, чтобы они поддерживали режим AdHoc). Однако, если вы захотите увеличить производительность вашей сети, включить в сеть больше компьютеров и расширить радиус действия сети, вам понадобятся беспроводные точки доступа и/или беспроводные маршрутизаторы. Функции беспроводных маршрутизаторов аналогичны функциям традиционных проводных маршрутизаторов. Обычно они используются в тех случаях, когда беспроводная сеть создается с нуля. Альтернативой маршрутизаторам являются точки доступа, позволяющие подключить беспроводную сеть к уже существующей проводной сети. Точки доступа используются, как правило, для расширения сети, в которой уже есть проводной коммутатор (switch) или маршрутизатор. Для построения домашней локальной сети достаточно одной точки доступа, которой вполне по силам обеспечить необходимый радиус действия. Офисные сети обычно требуют несколько точек доступа и/или маршрутизаторов [4].
В британских школах было проведено исследование, инициированное учеными и телекомпанией ВВС, в ходе которого проводились замеры силы излучений от мобильных телефонов с 3G связью и роутеров Wi-Fi. В тоге было доказано, что излучение от телефонов в 3 раза сильнее, чем от устройств Wi-Fi. На основании этих исследований профессором Лори Челлисом было сделано официальное заключение о том, что беспроводная передача данных не может оказывать вредного воздействия на здоровье человека. Учеными было доказано, что мощность излучения от роутеров Wi-Fi в 600 раз меньше безопасных для человеческого организма норм [6].
Ученые доказали, что принцип работы Wi — Fi роутеров во многом похож на радио, поэтому Wi — Fi устройства оказывают минимальное влияние на организм человека.
Благодаря быстрому снижению стоимости основных элементов, Wi-Fi-сети сегодня являются наиболее перспективными как на рынке потребительской электроники и разделяемого доступа в Интернет из дома, так и в качестве службы беспроводного доступа к Интернету в публичных местах, таких как аэропорты, вокзалы, выставочные центры, кафе, рестораны и т.д. Кроме того, и в домашнем, и в корпоративном секторе интерес к локальным сетям на базе Wi-Fi-оборудования подогревается быстрым ростом числа мобильных устройств, оснащенных средствами Wi-Fi-доступа (ноутбуки или КПК), поскольку их пользователи в этом случае могут комфортно работать в Сети без ограничений свободы передвижения[2].
Устройства Wi — Fi , которые работаю по стандарту 802.11 b , давали меньшую скорость соединения, чем домашний проводной Ethernet . Этой скорости хватало для работы в локальных сетях, если не было массированного закачивания файлов.
Российские провайдеры сотовой связи проявляют интерес к Wi-Fi-технологиям. Действительно, крупнейшие операторы не могли оставить без внимания распространение технологии Wi-Fi, поскольку хот-споты являются отличным дополнением к сервисам мобильного доступа в Интернет, поскольку позволяют разгрузить сеть мобильной связи от пользователей такой услуги передачи данных, как GPRS. В итоге практически все российские операторы приступили к осуществлению тестовых запусков хот-спотов [5].
Список использованной литературы
Щербаков А.К. Wi–Fi: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить. – М.: литературное агентство «Бук – Пресс», 2005. – 352 с.
Wi–Fi. Беспроводная сеть / Джон Росс; пер. с англ. В.А. Ветлужских. – М.: НТ Пресс, 2007. – 320 с.
Хеди Ламарр: Женщина, которая изобрела GPS и WiFi — Невероятная Хеди Ламарр
Ее день рождения – 9-е ноября — стал Днем изобретателя (Германия, Австрия, Швейцария).
Благодаря Хеди Ламарр мы сейчас пользуемся сотовыми телефонами, навигаторами и Bluetooth с WiFi. Именно ее портрет изображен на упаковке программного продукта CorelDraw.
Хеди Ламарр родилась в Вене в 1914 году. Она получила образование в театральной школе и рано начала сниматься в кино. Актриса снялась в 55 фильмах, заработав более 30 миллионов долларов, что в 30-40-е годы прошлого века было значительной цифрой.
В 1942 году она запатентовала систему, позволяющую на расстоянии управлять торпедами. Ценность технологии «прыгающих частот» была оценена только с годами. Без изобретения Ламарр сейчас не летали бы военные спутники и не работали бы сотовые телефоны стандарта GSM.
Судьба познакомила Ламарр с авангардистским композитором Джорджем Антейлом, который жил неподалёку.
Ламарр поделилась с Антейлом очень важной идеей: если дистанционно сообщать координаты цели управляемой торпеде по одной контрольной частоте, то враг может легко перехватить сигнал, заглушить его или перенаправить торпеду на другую цель. Но на этом Ламарр не остановилась. Она хотела дать своей второй родине (США) военное преимущество. Ламарр желала создать управляемые торпеды, которые нельзя будет перехватить или заглушить. Ламарр и Антейл вскоре разработали следующий важный компонент: если использовать на передатчике случайный код, который будет менять канал передачи, то можно синхронизировать такие же частотные переходы и на приёмнике. Такая смена каналов связи гарантирует безопасную передачу информации. До того времени псевдослучайные коды использовались для шифровки информации, передаваемой по неменяющимся открытым каналам связи. Здесь же произошёл шаг вперёд: секретный ключ стал использоваться для быстрого изменения каналов передачи информации.
В августе 1942 Ламарр и Антейл получили патент под номером 2 292 387 «Секретная система связи (Secret Communication System)». Патент описывает секретные системы связи, включающие передачу ложных каналов на разных частотах. Этот патент стал основой для связи с расширенным спектром, которая сегодня используется повсюду, от мобильных телефонов до Wi-Fi 802.11 и GPS.
Лишь в 1997 году Ламарр приставили к награде фонда Electronic Frontier. Но она осталась равнодушной, не пришла на церемонию и отказалась принимать журналистов.
Хеди Ламарр растеряла все свое состояние и в феврале 2000 года скончалась в доме престарелых.
Хеди Ламарр: Женщина, которая изобрела GPS и WiFi
Сегодня, когда вы пользуетесь мобильным телефоном или Интернетом, помните, что обязаны этим замечательной, удивительной женщине–Скорпиону Хеди Ламар, не только красивой актрисе, но и гениальной изобретательнице, которая на многие годы опередила своё время.
Хеди Ламарр ( Hady Lamarr ) – одна из удивительнейших женщин XX века – родилась под знаком Скорпиона, 9 ноября 1913 года, в Вене (Австрия). Ее имя при рождении Хедвиг Ева Мария Кислер (Hedwig Eva Maria Kiesler). Ее мать была пианисткой, а отец — банкиром.
В историю всемирного кино она вошла два раза.
Первый раз, когда сыграла героиню провокационного новаторского фильма «Экстаз» (под настоящим именем — Хедвиг Кислер). Хедвиг Кислер стала первой актрисой, которая первой появилась на экране совершенно голой.
Пребывая на пике карьеры, «самая красивая женщина мира» в 1942г. запатентовала идею “частотного сканирования”, и это не имея никакого технического образования. Её изобретение легло в основу Navstar Global Positioning System — GPS (спутниковой системы глобального позиционирования) — военных сил США.
Свой патент Хеди Ламар безвозмездно подарила правительству США.
Попробуем проследить жизненные перипетии в судьбе Хеди Ламар, которые в конце концов привели к созданию основ спутниковой связи и функционирования мобильных телефонов.
Хеди Ламар росла во время правления Третьего рейха. Будучи еврейкой, она имела несколько имён, использовавшихся в зависимости от обстоятельств, хранила тайну своей национальности, постоянно находилась в напряжении из-за преследования евреев. Каждый шаг, который делала Хеди Ламар, был осознан и продуман, хотя и приводил к сложным последствиям.
В 1933 году 18-летняя Хеди Ламар приняла приглашение на главную роль в фильме чешского режиссера Густава Махаты «Экстаз». Это был первый эротический фильм в мире, который своей 10-ти минутной сценой с обнаженной Хеди Ламар вызвал настоящий скандал в мире кино. Несмотря на то, что на Венецианском кинофестивале в 1934г. «Экстаз» получил первый приз за лучшую режиссуру, он был запрещен во многих странах мира (и в США в том числе).
Первая в мире актриса, сыгравшая в фильме оргазм
Конечно, это был хитрый трюк, поскольку во время съёмок Хеди Ламар колола себя английской булавкой. Церковь негодовала! Сегодня такими сценами не удивишь даже школьника, но тогда…. Это было чересчур!
Потому родители Хеди поспешили выдать её замуж за оружейного магната Фрица Мандла (Fritz Mandl). Он был первым из шести мужей Ламар. И, несмотря на еврейское происхождение, он производил гранаты, патроны и военные самолёты для Гитлера. Мандл настолько был влюблён в Ламар, что не упускал её из виду ни на мгновение.
Он запретил ей сниматься в кино из-за своей чрезвычайной ревности. Она присутствовала на встречах Мандла с Гитлером и Муссолини, сопровождала его в военные лаборатории. Из-за внешности Ламар окружение Мандла считало её недалёкой и глупой. Однако они глубоко ошибались. Хеди быстро разобралась с принципом действия противокорабельного оружия и систем наведения.
Побег Ламар в Соединённые Штаты.
Среди многочисленных попыток побега Хеди Ламар от Фрица Мандла последняя завершилась успехом. Хеди подсыпала снотворное служанке, которая за ней следила, переоделась в её одежду и сбежала. После этого она недолго жила в Лондоне, подрабатывая пением,потом переехала в Голливуд — подальше от своего мужа.
В Голливуде она попала на глаза великому Луису Майеру — основателю компании Metro Golden Mayer. Майер так описывал Хеди Ламар: "Хеди — самая красивая женщина в мире. Сам Господь Бог познакомил меня с этой восхитительной брюнеткой. Я давно думаю прервать монополию платиновых стереотипных блондинок в кино".
Именно Майер порекомендовал Хеди сменить фамилию Кислер, дабы не шокировать пуританскую публику в Соединённых Штатах. В качестве псевдонима Хеди выбрала в память о выдающейся актрисе Барбаре Ла Мар фамилию "Ламарр", что в переводе означает «море»
Несмотря на изменение фамилии, в Голливуде её скандальная репутация только выросла. Ламар ещё пять раз выходила замуж, шесть раз разводилась. Даже в СССР газеты говорили о ней как о символе «голливудского разложения».
Актерство не приносило Хеди Ламар удовлетворения, роли вызывали у нее отвращение.
«Моя красота — моё проклятие, — рассказывала Хеди. – Мне подсовывали роли глупых кукол, как только я заикалась о серьезной роли, режиссеры начинали надо мной хохотать».
Изобретение Хеди Ламар
Её изобретение легло в основу современных сотовых телефонов, беспроводной широкополосной связи и телекоммуникаций.
В начале 40-х годов на вооружение были приняты радиоуправляемые ракеты. Одна из основных военных проблем заключалась в том, что противники могли легко нарушить наведение торпеды, обнаружив её несущую частоту.
Хеди Ламар всячески стремилась помочь союзникам. Вместе с Джорджем Антейлом Хеди Ламар придумала, как достичь защищенного управления торпедой по радио.
Знаменитая актриса познакомилась с известным и весьма скандальным авангардистом и композитором Джорджем Антейлом (George Antheil) ещё в Лондоне. Он разделял её резко негативное отношение к нацистам.
Антейл любил экспериментировать. Страсть к новому проявилась в его Ballet Mecanique — странном и громком оркестровом представлении, в котором были задействованы пропеллеры, 16 синхронизированных пианол и колокола. Вместе с Хеди Ламар Джордж Антейл разработал идеи, приведшие к столь важному изобретению.
Всё гениальное просто, так и идея изобретения Ламар была очень проста. Если управляемой торпеде сообщать координаты цели дистанционно только на одной контрольной частоте, враг легко перехватывает сигнал, более того, он может заглушать его или перенаправлять торпеду. Ламар предложила синхронно в соответствии с определенным алгоритмом менять несущую частоту передатчика ракеты и приемника.
Противник не сможет "вклиниться" в такой канал связи.
Ламар предложила создать управляемые торпеды. Вместе с Антейлом они разработали следующий алгоритм: необходимо использовать на передатчике случайный код, он будет изменять канал передачи, тогда можно будет синхронизировать такие частотные переходы и на приёмнике. Смена каналов связи есть гарантия безопасной передачи информации. Для обеспечения синхронности изменения частоты Ламар и Антейл использовали ленты с дырочками — такие, как бумажная лента в механическом пианино.
На тот момент псевдослучайные коды были использованы для шифровки информации, которую передавали по постоянным (неменяющимся) открытым каналам связи. Хеди Ламар и Джордж Антейл сделали шаг вперёд: стали использовать секретный ключ для быстрой смены каналов передачи информации.
Джордж Антейл и Хеди Ламар отправили в Национальный Консультативный Комитет по изобретениям заявку, где получили положительную рецензию от самого Чарльза Кеттеринга — главы компании Дженерал Моторс.
Ламар и Антейл уже в августе 1942г. получили патент номер 2 292 387 «Secret Communication System» (Секретная система связи). Патент включает описание секретных систем связи, включающих передачу ложных каналов на различных частотах. Эта разработка стала основой Spread Spectrum — связи с расширенным спектром, сегодня она используется везде: мобильных телефонах, GPS и WiFi 802.11.
United States Navstar Global Positioning System (Американская система глобального позиционирования) – это самая большая в мире система, непрерывно передающая сигналы с расширенным спектром. Таким образом, разработка Хеди Ламар — одна из наиболее значимых технических работ XXв.,более того, основа современной военной мощности США. Все передовые технологии настоящего в долгу пред непревзойдённой Хэди Ламар.
Нужно отметить, что в патенте как изобретатель Ламар записана под её брачной фамилией H.K Markey.
В 1942г. изобретение так и не реализовали из-за ненадежности механических компонентов. Кроме того чиновники-не специалисты, читая суть патента, восклицали: «Вы хотите в торпеду засунуть пианино?». Нужно ли писать, что денег за патент изобретатели так и не получили! Однако Хеди Ламар не сдавалась: деньги для союзников она зарабатывала совсем иным способом: дарила поцелуй любому мужчине, который платил $25 000 на военные облигации. В результате она собрала $17 миллионов! Популярность и могущество Хеди Ламар росли как грибы после дождя.
В 1950г. известность, красота, и технический склад ума помогли Хеди Ламар получить предложение сняться в рекламе Emerson (телевизоры и радиоприёмники). Реклама получилась более чем успешной.
Об изобретении вспомнили только в конце 50гг., когда перешли на электронные компоненты. Уже в 1960г. появился термин spread spectrum (система с расширенным спектром), который развивал идеи Ламар и Антейла. Военное ведомство США разработало и успешно внедрило систему секретной связи (с основой расширенного спектра), которую применяли даже в 1962г. во время Карибского кризиса. В начале 80х технологию начали использовать в гражданских целях, а до тех пор она долгие годы была засекречена.
Сегодня технология расширенного спектра пребывает на пике своей «карьеры». Она применяется в сферах, без которых жизнь человека сегодня немыслима: в мобильной телефонии, Bluetooth, беспроводных устройствах связи Wi-Fi и др. областях.
В 60-е годы анонимный писатель выпустил скандальную книгу «Ecstasy and me» ("Экстаз и я"), которую выдавали за автобиографию Хеди Ламар.
Хеди Ламар умерла 19 января 2000г. Последние годы её жизни о ней почти никто не вспоминал, жила Ламар бедно, нянчила своих правнуков и занималась бесконечными судебными разборками о клевете и несанкционированном использовании её имени. Сын Хеди Ламар Энтони Лодер работает директором магазина сотовых телефонов в Лос-Анджелесе.
Прах Хеди Ламар согласно завещанию был развеян на ее родине в Австрии.
В 1998г. символом Corel Draw (программа векторной графики) стал портрет Хеди Ламар. Её портрет стал победителем на конкурсе на лучшую графическую работу, устроенном корпорацией Corel. Портрет Хеди, работа над которым длилась около шести месяцев, состоит более чем из 5000 графических объектов. Хеди Ламарр подала в суд исковое заявление на Corel, однако в результате его отклонили и дали компании полное право использовать её портрет!
В компьютерной игре Half-Life 2 у профессора Исаака Клейнера есть ручной хедкраб Heady Lamar, имя персонажу дали в честь непревзойдённой Хэди Ламар.
Начиная с 2005 года, каждое 9 ноября вся Европа празднует День Изобретателя в честь Хеди Ламар.
Как работает Wi-fi. Часть 1. История беспроводных сетей
На фотографиях выше изображены Джордж Антейл и Хеди Ламарр — два деятеля культуры (композитор и актриса) и по совместительству изобретатели. В определенных кругах эта пара известна своей концепцией передачи информации по радио, которая впоследствии нашла применение в Wi-fi, GPS, Bluetooth и… Короче, много где.
Во время Второй мировой войны Хеди и Джордж предложили систему для дистанционного управления торпедами. Как не иронично, основной проблемой управляемых торпед того времени была их система управления. Она работала на одной частоте, и если противник обнаруживал угрозу, то «бил» по слабому месту торпеды: отправлял помехи на несущей частоте.
Идея новаторов заключалась в том, чтобы отправлять сигнал частями на разных частотах. Сейчас эта концепция известна как псевдослучайная перестройка рабочей частоты. Технически синхронизацию частот предлагалось осуществлять с помощью пружинных двигателей. Ребята даже получили патент на свою разработку и предложили её армии США, но идею реализовали только в 60-х годах, уже после окончания действия патента.
Порой Хеди Ламарр называют «изобретательницей Wi-fi». Но, пожалуй, такой титул несколько преуменьшает вклад других, не менее значимых открытий, которые позволяют сидеть в интернете без провода. О том, как создавалась и развивалась технология Wi-fi, читайте под катом.
Исторические предпосылки
Первые технологии беспроводной передачи информации возникли в доисторическую эпоху. Дымовые, световые и огненные сигналы, зеркала, сигнальные выстрелы и флаги — все это появилось задолго до изобретения телеграфа и телефона.
Невидимый свет
В 1880-х годах Генрих Рудольф Герц экспериментально доказал существование электромагнитных колебаний в свободном пространстве, а также сделал первые хорошо задокументированные передачи волн. Изыскания Герца в области радиоволн продолжили Оливер Лодж, Никола Тесла и Джагадиш Чандра Бос.
В 1884 году на публичной демонстрации в ратуше Калькутты Бос эффектно продемонстрировал работу микроволнового излучения. Используя волны миллиметрового диапазона, он сумел поджечь порох и позвонить в звонок на расстоянии. Впоследствии в эссе «Невидимый свет» Бос напишет: «Невидимый свет может легко пройти через кирпичные стены, здания и т. д. Поэтому с его помощью могут быть переданы сообщения без проводов».
Джагадиш Чандра Бос в Лондонском королевском институте
Подобные опыты проводили Александр Попов и Гульельмо Маркони. Последний смог предоставить первый коммерчески пригодный аппарат для беспроводной дальней телеграфии.
Метод изменения частот
В 1903 году Никола Тесла запатентовал систему, в которой передатчик и приёмник синхронно переключались между двумя каналами. Таким образом, Тесла стал автором первого известного метода изменения частот для борьбы с помехами. Новинка нашла практическое применение в 1915 году — немецкие военные начали использовать радиоприемник с изменяющимися частотами, чтобы избежать прослушки со стороны британцев.
Примечательно, что уже в начале 20-го века Тесла смог описать развитие технологии, которая приведет к беспроводному интернету. Он предложил концепцию так называемой «Всемирной Беспроводной Системы» — системы телекоммуникаций и передачи электроэнергии в глобальном масштабе. Тесла писал: «Мы сможем мгновенно связаться друг с другом… видеть и слышать друг друга так же хорошо, как если бы мы находились лицом к лицу… И инструменты, с помощью которых мы будем общаться… человек сможет носить в кармане жилета».
Башня Ворденклиф, задуманная Николой Теслой как телекоммуникационный объект «Всемирной Беспроводной Системы»
Развитие беспроводной связи между ЭВМ
В 1968 ученые Гавайского университета начали работу над проектом THE ALOHA SYSTEM. Основной целью проекта была проверка возможности использования радиосвязи вместо проводных соединений для объединения компьютеров в одну сеть.
Немного о контексте. Сам проект реализовывался на Гавайских островах — архипелаге в центральной части Тихого океана. Первоначально в одну сеть планировалось объединить учебные заведения с островов Кауаи, Оаху, Мауи и Гавайи (да, в Гавайском архипелаге есть остров Гавайи). Вычислительный центр располагался в главном корпусе Гавайского университета неподалеку от Гонолулу. Расстояние до него от других узлов доходило до 300 км. Идея протянуть кабель даже не рассматривалась.
Реализация задумки ученых основывалась на радиосвязи ближнего радиуса. Полученную систему беспроводной связи назвали AlohaNet. Всего было две версии этой сети: чистая и дискретная.
Чистая Aloha
В чистой системе каждый из терминалов отправлял данные, как только они появлялись. Разумеется, такой подход приводил к коллизиям и потерям кадров. Для обнаружения коллизий центральный компьютер, после получения кадра, отправлял его назад отправителям. Если отправитель обнаруживал коллизию, то он выжидал случайный интервал времени и отправлял кадр заново. Центральный компьютер использовал широковещательную антенну, а терминалы — направленную. Так они не получали передачи от других отправителей.
Чистая Aloha заработала в 1971 году, став первой беспроводной сетью между компьютерами. А уже через год система была модернизирована, что позволило удвоить её производительность.
Дискретная Aloha
Метод передачи данных в дискретной системе строился вокруг слотов (или тактов). Каждому терминалу выделялся временной промежуток (соответствующий времени одного кадра) для отправки данных. Для синхронизации использовался специальный синхронизирующий сигнал вначале каждого интервала.
Технологию не удалось продать и она стала общественным достоянием. В 1973 году Alona была подсоединена через спутниковую связь к ARPAnet, а в 1976 году Aloha и вовсе прекратила свою работу.
1985: открытие диапазонов частот в США
В 1980 году инженер Майкл Маркус обратился в федеральную комиссию по связи США (FCC) с предложением открыть диапазоны ISM для нелицензионного использования. И через 5 лет, в 1985 году комиссия всё же открыла диапазоны с частотой 900 МГц, 2.4 ГГЦ и 5.8 ГГЦ. После такого решения в США многие другие страны и регионы последователи примеру FCC и тоже открыли некоторые диапазоны. С этого момента стало возможным развитие коммерческих беспроводных технологий.
WaveLAN
В 80-х годах NCR Corporation — это крупная международная компания по продаже компьютеров, банкоматов и кассовых аппаратов. И они хотели, чтобы их кассы работали без проводов. Это дало бы им конкурентное преимущество: розничные магазины могли бы избежать затрат на прокладку кабелей к каждой кассе. К тому же разница между кассовым аппаратом и компьютером постепенно размывалась и NCR стремилась создать стандарт беспроводной связи, которым мог бы использоваться в любом компьютере.
К 1988 году команда под началом Вика Хейса (также известного как батя«отец» Wi-fi) разработала WaveLAN. WaveLAN мог работать на частоте 900 МГц или 2.4 ГГц со скоростью от 1 до 2 Мбит/с. Новый продукт позиционировался как беспроводная альтернатива Ethernet и Token Ring от IBM. Но высокая стоимость адаптеров (сотни долларов) и точек доступа (тысячи долларов) сделали WaveLAN нишевым продуктом, который можно было найти только в крупных компаниях.
Адаптер WaveLAN
Кроме WaveLAN существовали и другие беспроводные продукты и всё это превращалось в конкурирующую мешанину с различными реализациями и решениями. Необходимость в международном стандарте, подобном IEEE 802.3, стала очевидной. Это привело к появлению рабочей группы по стандарту беспроводной связи в IEEE.
IEEE: появление рабочей группы
NCR хотела, чтобы Вик Хейс сделал предложение IEEE от имени компании. Но Вик не согласился на такие условия: он хотел оставаться независимым. Компания согласилась на это, и в 1988 году Вик Хейс обратился в IEEE с просьбой внести свой вклад в создание стандарта беспроводной связи. Оказалось, что существующий комитет бездействовал, а председатель ушел.
Из-за того, что Вик не продвигал уже запатентованное решение от NCR, он смог завоевать доверие и сформировать рабочую группу 802.11. Технологии Ethernet и WaveLAN стали частью технической базы комитета, который начал свою работу в 1990 году. Первый стандарт, известный как 802.11, был сформирован через 7 лет.
CSIRO, OFDM и Джон О’Салливан
Местом рождения Wi-Fi можно считать лабораторию радиоастрономии CSIRO — австралийское федеральное агентство, занимающиеся научными исследованиями. В его стенах разработали множество выдающихся технологий, например атомно-абсорбционную спектроскопию.
В 1977 году исследователь CSIRO доктор Джон О’Салливан занимался поиском небольших черных дыр. Он написал статью о том, как можно использовать быстрое преобразование Фурье для повышения резкости с оптических телескопов. На основе работы Салливана в CSIRO сделали специальный процессор для расшифровки изображений. Хоть это и не помогло найти черные дыры, технология пригодилась позднее. В 1990 году Салливан возглавил группы ученых для разработки высокоскоростной беспроводной сети с пропускной способностью 100 Мбит/c. ALOHAnet и WaveLAN не предоставляли желаемых скоростей.
Джон О’Салливан (второй справа) и другие ученые CSIRO в своей лаборатории
Одной из основных технических проблем, вставших перед группой, была борьба с эффектом многолучевого распространения волн. Суть явления заключается в том, что часть электромагнитных волн отражаются от различных объектов, в результате физическая длина пути сигнала может варьироваться. Результат многолучевого распространения сигнала часто оказывается отрицательным, поскольку сигналы могут прийти в противофазе и подавить основной сигнал (своеобразное эхо). С помощью быстрого преобразования Фурье ученые из CSIRO нашли способ уменьшить эхо. Вместо того, чтобы использовать один быстрый беспроводной канал, они использовали множество более медленных каналов. Такая техника называется модуляцией с несколькими несущими. Этот тип модуляции хорошо подходит для широкополосной связи на короткие расстояния (как в Wi-Fi). Сегодня современные стандарты Wi-Fi используют модуляцию с несколькими несущими в форме мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM).
Хотя ученые из CSIRO не изобретали основных методов, используемых в их разработках, их заслуга заключалась в том, что путем испытаний сотен техник они нашли нужные — модуляция с несколькими несущими + прямое исправление ошибок + чередование частот для отправки нескольких копий данных. По отдельности этим методы были известны и ранее. В CSIRO же разработали уникальную комбинацию, которая давала высокие скорости. В 1996 году на нее был выдан патент США № 5 487 069.
Стоит отметить, что CSIRO никогда не предоставляла предложений по исходному стандарту IEEE 802.11 1997 года или какой-либо из его редакций. 802.11а и более поздние стандарты используют OFDM и модуляцию с несколькими несущими без лицензионного соглашения, несмотря на то, что во время разработки 802.11а CSIRO предложила IEEE лицензировать свой патент. Спустя годы CSIRO использовала это как основу для судебных исков против крупных сетевых и технологических компаний. CSIRO выиграла урегулирование на сумму 205 миллионов долларов в 2009 году и еще 229 миллионов долларов в 2012 году.
Стандарты
На данный момент существует множество разных стандартов беспроводных локальных сетей 802.11. Некоторые из них пользуются намного большей популярностью, например 802.11n и 802.11ac. Кроме того, современные устройства работают сразу в нескольких режимах (802.11 b/g/n).
У стандартов много общего. Самое главное сходство — использование радиоэфира для передачи данных. Интересно, но в самом первом стандарте 802.11 также использовалось инфракрасное излучение. Сегодня такой способ используется в пультах дистанционного управления (например пульт от телевизора). Со второго поколения стандарта используются только радиоволны. Все варианты физического уровня работают с одним и тем же алгоритмом доступа к среде, CSMA/CA. Структуры кадров канального уровня всех стандартов идентичны.
Различия спецификаций заключается в используемом частотном диапазоне, методах кодирование и, как следствие, в скорости передачи данных. Некоторые временные параметры уровня MAC также могут отличаться.
Наиболее популярные стандарты семейства IEEE 802.11
Начиная с 1999 года метод мультиплексирования OFDM пришел на смену методам DSSS и FHSS первых версий. Спустя еще 10 лет стандарт был дополнен поддержкой метода MIMO. Выделим общие свойства стандартов семейства IEEE 802.11:
Имя инженера, который изобрел Wi-Fi: ученые или порно-звезда?
История происхождения беспроводных сетей «Wi-Fi» основана на предположениях нескольких источников. Сложно однозначно ответить на вопрос, касающийся имени инженера, который изобрел Wi-Fi. Факт непрерывного усовершенствования технологических разработок дает повод полагать, что одни и те же идеи из области беспроводных технологий -могли посещать сознание ученых разных стран и в различные периоды своей деятельности.
Происхождение аббревиатуры «Wi-Fi»
«Wi-Fi» – название, придуманное изобретателями корпорации Alliance. Образовано от рекламной позиции «The Standard for Wireless Fidelity». В процессе разработки технологий первоначальный слоган уменьшился до «Wireless Fidelity». Позже название приобрело еще более краткую форму и закрепилось в сознании пользователей как «Wi-Fi».
Неизвестные факты про Wi-Fi в следующем видео:
Этапы происхождения
Большинство исследователей уверены, что Wi-Fi к нам пришел из Австралии, а имя инженера, который изобрел Wi-Fi – Джон О’Салливан. Это ученый радиоастроном из австралийского города Канберра.
Согласно этой теории, идея создания технологий Вай-Фай зародилась в недрах радиоастрономии. В ходе проведения эксперимента по регистрации мини-взрыва черной дыры возникла необходимость во внедрении беспроводной сети. Вынужденные условия и явились причиной разработки первого протокола Wi-Fi.
Скорость передачи данных на тот момент составляла 100 Мбит/с. Событие, положившее начало внедрению беспроводных технологий, произошло в 1991 году.
В этот же период австралийским инженером-электриком Джоном О’Салливан была разработана первая версия протокола Wi-Fi. Она и явилась фундаментом усовершенствования и выпуска первого беспроводного оборудования.
Ответственность за выпуск первенца Вай-Фай взяла на себя американская компания At&t. Сетевой аппарат работал на частоте 2,4 ГГц и назывался WaveLan. Скорость беспроводного соединения не превышала 2 Мбит/с.
Так выглядел логотип WaveLan:
Далее этапы, связанные с внедрением технологии беспроводной передачи, развивались следующим образом:
- 1997 год – разработана версия 802.11, по своим возможностям практически полностью соответствующая устройству WaveLan;
- 2000 год – выпуск новой версии 802.11a. Радиопередача осуществляется в диапазоне 5 ГГц, скорость соединения доходит до 54 Мбит/с;
- 2003 год – выпуск версии 802.11g. Передача данных ведется в диапазоне 2 ГГц, задействован протокол шифрования WPA, скорость передачи – 54 Мбит/с;
- 2004 год – ознаменован появлением WPA2. Уровень безопасности шифрования данных достигает новых высот;
- 2009 год – выпуск устройств, со стандартом 802.11n с возможностью передачи данных в двух диапазонах: 2 и 5 ГГц, до 600 Мбит/с. Современные смартфоны используют именно этот стандарт;
- 2014 год – выпуск устройств с поддержкой стандарта 802.11ac. Пропускная способность имеет скорость более 1 Гбит/с;
- 2016 год – разрабатывается стандарт 802.11ad. Устройства, поддерживающие этот стандарт, способны работать на частоте 60 ГГц с передачей информации на скорости от 7 Гбит/с.
Альтернативная версия
Согласно второй версии, имя инженера, который придумал изобретение Wi-Fi, – Вик Хейз. Голландский инженер являлся сотрудником корпораций NCR и Agere, но известность получил благодаря своим дипломатическим заслугам. Возглавлял рабочую группу IEEE 802.11 по разработке беспроводных сетей. Внес большой вклад в усовершенствование стандартов Wi-Fi.
Другие исследователи считают, что истоки создания единого стандарта Wi-Fi зародились в 1985 году. В этот период Федеральное агентство по связям США разрешило неофициально использовать определенные частоты. После обнародования данного решения, другие страны тоже заинтересовались в разработке и выпуске сетевых устройств для работы на радиочастотах.
В связи с недоступностью использования единого стандарта Wi-Fi, возникали проблемы по причине совместимости устройств. Такое обстоятельство создавало трудности при использовании сетевого оборудования и тормозило процесс развития технологий.
И только в 1997 году (через 6 лет после первых попыток внедрения технологий Wi-Fi), удалось разработать единый стандарт 802.11, который исправил ситуацию на предмет несовместимости сетевых устройств.
В 1999 году группа инженеров Института электроники зарегистрировала технологию Вай-Фай в рамках организации Wi-Fi Alliance. На протяжении последующего времени группа ученых активно занималась разработкой стандартов беспроводной связи.
Самая неожиданная версия
Пожалуй, самая интересная версия создания беспроводного соединения связана с именем известной голливудской актрисы 40-х годов – Хэди Ламарр. Несмотря на скандальную известность актрисы, связанную с ролями сексуального характера и многочисленными замужествами, именно ей принадлежит право на патент «Система секретных сообщений», выданный патентным Агентством США в 1940 году.
Изобретение Хэди Ламарр исключало риск перехвата информации за счет возможности изменения частоты. Количество частот данной системы соответствовало набору клавиш фортепиано (88 радиочастот). До начала 60-х годов патент на секретное изобретение не предавался огласке. И только в 1962 году возможности устройства Хэди Ламарр нашли применение в условиях подводных лодок США.
Благодаря исследованиям заинтересованных пользователей, история создания «Wi-Fi» обрела популярность. А в 1997 году Хеди Ламарр удостоилась Медали Чести Конгресса и награды IEEE.
Площадь действия радиосигнала
Оборудование, поддерживающее ранние стандарты, работали в секторе, не превышающем 35 метров (в помещении). Радиус действия оборудования на открытых пространствах составлял 100 м.
Современные устройства со стандартом 802.11n способны покрывать сигналом уже более обширные территории. Максимальный радиус действия в помещении составляет 75 м, а на открытых площадях достигает 250 м.
Внедрение новых технологий и усовершенствование технических возможностей сетевого оборудования – это непрерывные процессы деятельности ученых на протяжении восьми десятилетий. По мнению многих исследователей, именно Хэди Ламарр принадлежит право на изобретение беспроводных сетей.
Кто придумал Вай-Фай и мобильную связь? Посмотрите тематическое видео: