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:
История телекоммуникаций: от древности до наших дней
Телекоммуникация – это наука и технология связи на расстоянии. Способность передавать информацию быстро, точно и эффективно всегда была одним из основных направлений развития человеческих инноваций. От доисторического человека с его сигнальными огнями до современных высокопоставленных руководителей с новейшим смартфоном, коммуникация по-прежнему остается ключом к выживанию и успеху. История телекоммуникаций иллюстрирует этот бесконечный толчок к прогрессу, так как он неуклонно параллелен человеческому росту, становясь все более распространенным и эффективным по мере развития современной цивилизации.
В нашей статье мы проследим основные вехи становления и развития телекоммуникации, от доисторической эпох до появления современного Интернета и наступления цифровой эпохи, когда особенное значение имеет скорость передачи информации, и ее качество, обеспечиваемое такими важными вещами, как например серверная стойка (в том числе стойка 19 дюймов, больше о которой можно узнать, перейдя по ссылке).
Доисторическая эра
Сигнальные костры, маяки, дымовые сигналы, барабаны связи, рога: первые попытки человека по дистанционной связи были чрезвычайно ограничены. Первобытный человек полагался на сигналы огня и дыма, а также на барабанные сообщения для кодирования информации в ограниченной географической области, когда они пытались связаться с соседними племенами. Эти сигналы также должны были иметь очень простые, заранее определенные значения, такие как «безопасный» или «опасность» или «победа», или могли использоваться в качестве системы сигнализации для оповещения доисторических племен, к примеру, о вторжении чужаков.
Появление почты
Кир Великий был персидским царем во время расцвета Персии в VI-м веке до н.э. Персидское государство во время его правления было настолько обширным, что появились трудности с коммуникацией, сообщения и приказы из столицы в отдаленные регионы доходили очень долго. Кир Великий не стал мириться с этим безобразием и стал первым изобретателем почты. Во всяком случае, именно ему приписывают создание первой почтовой системы в мировой истории. Другие древние державы, такие как Египет, Рим и Китай, в конечном итоге позже создали свои почтовые системы.
Голубиная почта
Персии и Сирии приписывают создание первой системы обмена сообщениями при помощи голубей приблизительно в V веке до н.э. из-за открытия, что у голубей есть странная способность находить свой путь назад к их гнездам независимо от расстояния.
Путешественники приносили с собой голубей, прикрепляли к ним сообщения и отпускали их, чтобы они могли вернуться домой. Позже, голуби будут использоваться римлянами для сообщения о результатах спортивных событий и египтянами для военных сообщений.
Гелиограф
Гелиограф или сигнал щита впервые был задокументирован во время знаменитой Марафонской битвы, которая произошла в 490 г. до н.э. между греками и персами. Гелиограф включал в себя сияние солнца на отполированном объекте, таком как щит или зеркало. Интересно, что в данном случае данный сигнал не был действительно понят, так как его значение не было четко согласовано до его использования.
Семафор морского флага
Семафор морского флага представлял собой способность общаться между кораблями. До его изобретения коммуникация между кораблями была очень сложной, семафор же ее значительно упростил. Специальный код передавался позициями двух ручных флагов. Каждая позиция и движение были представлены определенной буквой или цифрой. Это позволило командам разных кораблей флота очень легко общаться друг с другом.
Семафорная сигнальная система
Роберту Гуку впервые приписывают создание первого акустического телефона в 1672 году. Гук обнаружил, что звук может передаваться по проводам или струнам в присоединенный наушник или мундштук. Впрочем, неясно, знал ли он о последствиях этого открытия, поскольку его заметки указывают на его желание использовать это устройство для создания музыки.
Ранняя история телеграфа
В 1790 году появились семафорные линии (оптические телеграфы). Используя семафор морского флага в качестве отправной точки, братья Чаппе, два французских изобретателя, создали первую оптическую телеграфную систему в 1790 году. Оптический телеграф представлял собой систему маятников, установленных где-то высоко (на башне или вершине городских часов). Телеграф разворачивал свои механические руки и отправлял сообщения от одной башни к другой. Это была первая телекоммуникационная система в Европе.
Азбука Морзе
Сэмюэл Б. Морс работал над идеей записи телеграфа с друзьями Альфредом Вейлом и Леонардом Гейлом. Они обнаружили, что, соединяя две модели телеграфа вместе и пропуская электричество по проводам, можно отправлять сообщения, удерживая или отпуская кнопки через ряд интервалов. Это стало известно как азбука Морзе и положило начало современным стационарным телефонам.
Трансатлантический телеграфный кабель
В 1858 году появился первый трансатлантический телеграфный кабель. На этом этапе большая часть Великобритании и США имела телеграфные станции и могла регулярно общаться в своих странах, но человек по имени Сайрус Филд из Нью-Йорка хотел проложить первый трансатлантический телефонный кабель для соединения Англии и США по телеграфу. Этот проект, несмотря на многочисленные неудачи, был окончательно завершен в августе 1858 года.
Изобретение телефона
1876 год стал судьбоносным для изобретателя Александра Грэма Белла. Прибыв в США в качестве учителя для глухих, он пытался найти способ передачи речи в электронном виде. Несмотря на небольшую поддержку со стороны своих друзей, он впервые смастерил телефон в его современном понимании в марте 1876 года.
Акустический фонограф
Изобретатель Томас Алва Эдисон сделал невероятные успехи в записи и передаче звука, когда закончил первый акустический фонограф в августе 1877 года. Он пытался улучшить и доработать модель для телефона, когда понял, что, подключив иглу к диафрагме фонографа и цилиндру из оловянной фольги, на котором игла могла записывать произнесенные слова, он мог записывать и воспроизводить звуки.
Так выглядел фонограф мистера Эдисона.
Фотофон
В 1880 году Александр Грэхем Белл взял деньги, которые он получил за успешное создание телефона, создал лабораторию и приступил к работе над улучшением своего изобретения. Плодом его труда стал фотофон, устройство, способное передавать звук в луче света. По сути, Белл сделал первый беспроводной звонок в истории!
Беспроводная телеграфия
Гениальный ученый Николай Тесла был первым, кто успешно передал радиоволны по беспроводной связи через передатчик в 1893 году. Он запатентовал свою работу, и ему повезло, потому что вскоре после этого Гульельмо Маркони, другой изобретатель, заявил, что Тесла скопировал его работу. Во время последовавшего судебного разбирательства это было признано неправдой. Тесла продолжал экспериментировать с беспроводной передачей и пытался создать более эффективную лампочку, работающую на переменном токе.
Изобретение радио
Неустрашимый своим поражением в судах США, Маркони продолжал работать над своими собственными версиями беспроводной передачи звука. В 1896 году он отправил свою первую беспроводную передачу на большие расстояния. Сигнал был отправлен на расстояние 2 километра. Получатель этого сигнала махнул белым платком, чтобы показать, что он был получен. Это принесло Маркони место в учебниках истории как человека, который изобрел радио.
Первый трансконтинентальный телефонный звонок
Александр Грэм Белл снова вписав свое имя в историю после того, как в январе 1915 года он сделал первый звонок по побережью своему помощнику. Это был первый в истории междугородний звонок со стационарного телефона. Это событие имело большое значение, потому что оно сделало общение по всей стране при помощи телефона реальностью.
Изобретение телевизора
Филипп Т. Фарнсворт вошел в историю 7 сентября 1927 года, когда продемонстрировал первый работающий телевизор. Работая над методом передачи изображений, он обнаружил, что можно кодировать радиоволны с помощью изображения и затем проецировать их обратно на экран. Так впервые появился телевизор.
Первая радиотелефонная служба
Первая радиотелефонная служба от Великобритании до США была создана в январе 1927 года. Изначально телефоны были радиотелефонами, поэтому были некоторые проблемы с замиранием и помехами. Первоначально это был только один канал, и он принимал около 2000 вызовов в год, а стоимость трех минут разговора составляла почти 10 долларов.
Первые экспериментальные видеофоны
В 1930 году AT & T решила создать двухсторонний экспериментальный видеофон, который они назвали Иконофоном. Это позволило людям видеть, слышать и отвечать тем, с кем они разговаривали, в режиме реального времени. Идея, хотя и отличная, не имела большого коммерческого успеха.
Первая коммерческая радиотелефонная служба, США-Япония
Первые радиотелефонные звонки из США в Японию были впервые сделаны в 1934 году. Это позволило людям впервые говорить через Тихий океан. К сожалению, из-за расстояния качество звонков было не очень хорошим. Там было много затухания и помех.
Трансатлантический телефонный кабель
Первый 36-канальный трансатлантический телефонный кабель был установлен в 1956 году. Кабель простирался от Ньюфаундленда до Шотландии. Благодаря ему телефонные звонки стали намного дешевле.
Волоконно-оптическая связь
В 1964 году Чарльз Као и Джордж Хокхем опубликовали статью, в которой было доказано, что волоконно-оптическая связь возможна, если волокна, используемые для передачи информации, не содержат примесей. Это открытие вновь открыло дверь, которую Александр Грэм Белл впервые создал с помощью своего фотофона, позволяя передавать звук через лучи света.
Первые компьютерные сети
В октябре 1969 года были переданы первые данные между узлами ARPANET, предшественника современнго Интернета. Это была первая компьютерная сеть, изобретенная Чарли Клайном и Биллом Дюваллом.
Первый мобильный телефон
Изобретатель Мартин Купер в 1973 году впервые позвонил на сотовый телефон своему конкуренту в Bell Labs Джоэлю Энгелю. Максимальное время разговора у первого мобильного телефона составляло 30 минут, а для зарядки аккумулятора потребовался год. В конечном итоге этот телефон станет прототипом первых мобильных телефонов Motorola.
Первая сеть мобильной связи
Первая коммерчески автоматизированная сотовая сеть была запущена в Японии в 1981 году. Эта сеть была первоначально запущена только в Токио в 1979 году, а затем была расширена. Одновременно была организована система мобильной связи Северных стран в Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции.
Электронная почта SMTP
До 1982 года Интернет (точнее его предок ARPANET) был очень безопасным и состоял из ограниченных сетевых кластеров между военными, корпоративными и некоторыми университетскими исследовательскими центрами. В 1982 году Джонатан Постел написал простой протокол пересылки почты и переключил внимание Интернета с безопасности на надежность, используя сети в качестве ретрансляционных станций для отправки электронной почты получателю через совместные хосты.
Появление Интернета
1 января 1983 года Интернет был официально рожден. ARPANET официально переключил свои старые протоколы управления сетью (NCP), и протокол управления передачей. Интернет-протокол (TCP / IP) стал стандартом.
В каком году изобрели Вай-Фай, и кто его придумал – история создания
Сложно представить себе жизнь современных людей без Wi-Fi. Эта технология используется сегодня повсеместно – в домах, офисах, торговых центрах. При этом далеко не каждому человеку известно, кто конкретно придумал Вай-Фай. Поскольку технологические разработки постоянно совершенствовались, можно сделать вывод, что похожие идеи могли приходить к ученым многих стран в разные моменты их деятельности.
Для чего нужен Wi-Fi
Wi-Fi представляет собой метод бесперебойной передачи информации, который охватывает диапазон 150 метров и отличается высокой скоростью. Параметры почти совпадают с кабельной сетью. Вай-Фай используют в жилых домах, офисах и организациях.
Сегодня роутеры способны осуществлять прием и раздачу информацию, используя вместо кабельной сети радиосеть. При этом у большого количества людей возникает возможность подключаться к интернету. Для этого требуется знать пароль.
В современном мире число точек беспроводной связи постоянно увеличивается. Благодаря простоте подключения удается пользоваться интернетом на любом мобильном устройстве. Вай-Фай активно используют в работе, для личного общения и даже на государственном или международном уровне. При этом не все знают, когда появился Wi-Fi.
История появления
Несмотря на широкое распространение Вай-Фая, далеко не каждый человек знаком с его историей.
Открытие Хеди Ламарр
В каком конкретно году появился Wi-Fi, известно далеко не всем. На этот счет есть несколько версий. Наиболее любопытная теория связана с именем голливудской актрисы сороковых годов Хэди Ламарр. Девушка прославилась множеством скандалов. Они были связаны с откровенными ролями и многочисленными замужествами. Однако главным достижением Хэди стало то, что она получила патент «Система секретных сообщений». Он был выдан Ламарр американским Патентным агентством в 1940 году.
Разработка Хэди исключала вероятность захвата информации благодаря возможности изменения частоты. Число частот отвечало набору клавиш пианино и составляло 88. Только в 1962 году устройство, придуманное Ламарр, удалось применить. Оно нашло использование на подводных лодках США.
В результате история создания Вай-Фай стала весьма популярной. При этом в 1997 году актриса получила Медаль Чести Конгресса. Также ей присудили награду IEEE.
Кто изобрел протокол Wi-Fi
Прототипом Wi-Fi стала система беспроводной связи, которая была создана в Голландии под началом Вика Хейза. Ее задачей была оптимизация функционирования кассовых аппаратов в супермаркетах. Протокол имел скорость 2 мегабита в секунду.
При этом автором беспроводного протокола передачи информации стал инженер Джон О’Салливан. Под его руководством появилась первая сеть, которая считается аналогом Wi-Fi. Это случилось в 1991 году в лаборатории радиосвязи.
В 1997 году появился общий стандарт передачи информации. При этом в 1999 году удалось сделать передачу данных быстрее, увеличив ее скорость до 11 мегабит в секунду.
Как развивалась технология
По мере развития технологий скорость передачи информации постоянно увеличивалась. С течением времени она достигла значения 54 мегабита в секунду. При этом использовался диапазон в 5 гигагерц. Спецификация получила название 802.11a. Тогда же и зафиксировалось название Wi-Fi. По сути, этот термин соответствует стандарту 802.11.
Также разработчики стали беспокоиться о безопасности распространяемой информации. На смену несовершенному WEP пришел WPA. В 2004 году создали протокол WPA2, который обеспечил беспроводным сетям высокий уровень защиты.
На протяжении последующих 10 лет технология продолжала развиваться, однако не слишком стремительно. Пропускной способности канала хватало для потребностей клиентов того периода. Однако впоследствии стало ясно, что требуются изменения. Так, возникла потребность в новом стандарте, который бы пропускал больше информации за определенное время.
Главная причина заключалась в том, что фотографии и видео стали значительно качественнее. В целом, технологии постоянно совершенствовались. К примеру, в 2003 году ученые разработали спецификацию 802.11g. Однако она не представляла собой ничего особо нового. Разработчики использовали технологию диапазона 5 гигагерц, приспособив ее для диапазона 2,4 гигагерца.
В 2009 году команда разработчиков приняла следующий стандарт, который назывался 802.11n. Он представлял собой уже новое поколение Вай-Фая. Скорость передачи информации удалось увеличить существенно – до 600 мегабит в секунду. Такого существенного увеличения пропускной способности удалось достичь за счет применения многопотоковой передачи информации MIMO, которая пришла на смену SISO.
В 2015 году появилась следующая спецификация WiF 802.11 AC, в которой число потоков MIMO было увеличено до 8. За счет этого удалось добиться повышения пропускной способности одного канала до 866 мегабит в секунду.
Не так давно появился новый стандарт 802.11 AX. Для его обозначения также используют термин Wi-Fi 6. Он включает одновременно несколько нововведений, включая введение новой технологии OFDMA. Она дала возможность увеличить продуктивность одного канала, имеющего спектр 40 мегагерц, до 290 мегабит в секунду. Также была улучшена схема MU-MIMO, что позволило создать полноценный двухсторонний режим обмена информацией.
История объединения стран одной сетью
Сегодня Вай-Фай имеется в каждом доме, отеле, кафе. Многие современные устройства осуществляют прием и раздачу Wi-Fi. При этом радиосеть для передачи цифровой информации стала весьма доступной. К сети одновременно может подключаться много пользователей. Причем это не отражается на качестве связи.
Во всем мире быстро растет число точек Wi-Fi. Это один из наиболее перспективных вариантов развития локальных и глобальных сетей. С его помощью удается объединить много людей и существенно расширить возможности для общения.
Интересные факты
С появлением и развитием Wi-Fi связано много интересных фактов:
- Технологию Wi-Fi создали на Гавайях. Ее предшественником стала система ALOHAnet. В тот момент она представляла собой инновационную компьютерную систему, которую придумал Гавайский университет. Эта технология дала возможность в 1971 году осуществить первую публичную демонстрацию беспроводной передачи пакетной информации.
- Изначально использовалась технология IEEE 802.11 и только впоследствии она стала Wi-Fi. Первый вариант был скучным и не совсем понятным. Потому в 1999 году бренд Interbrand стал продвигать технологию Wi-Fi.
- Многие считают, что термин происходит от английской фразы Wireless Fidelity. Оно переводится как «беспроводное качество». Однако на самом деле слово Wi-Fi ничего не означает.
- Wi-Fi работает на частотах 2,4 и 5 гигагерц. По сравнению с мобильной связью, эти параметры существенно выше. Потому такое технологическое решение дает возможность передавать значительные массивы информации.
Вай-Фай представляет собой весьма распространенную технологию, которая используется сегодня повсеместно. При этом прототип беспроводного интернета появился давно и претерпел за время существования много усовершенствований.
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: