Що таке Wi-Fi і як він працює

Чи хотіли б ви дізнатися, чому ваш ноутбук або телефон підключаються до інтернету без жодного кабелю і як це насправді працює?

Wi-Fi – це технологія бездротового зв’язку, що забезпечує доступ до інтернету через радіохвилі в межах певної зони покриття.

Головне про технологію, яка пов’язує нас з інтернетом удома, у метро, спортивних залах і торгових центрах. Вона дає змогу під’єднати смартфон або ноутбук до інтернету без кабелю або об’єднати гаджети в локальну мережу.

Що таке Wi-Fi

Wi-Fi – це технологія бездротового зв’язку, за допомогою якої комп’ютери, смартфони, планшети та інші пристрої обмінюються даними за допомогою ультракоротких радіохвиль.

В основі Wi-Fi лежить набір стандартів IEEE 802.11 – це правила, які використовуються для створення бездротової локальної мережі (WLAN). Вони розробляються Інститутом інженерів електротехніки та електроніки (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). Сьогодні IEEE 802.11 містять кілька стандартів, які різняться своїми характеристиками: 802.11b, 802.11ax та інші. Про них ми детально поговоримо далі.

Стандарти IEEE 802.11 зазвичай називають Wi-Fi. Цей бренд просуває Wi-Fi Alliance – некомерційна організація, що об’єднує виробників бездротових технологій. Вона ж займається забезпеченням сумісності стандартів і розробкою їхніх нових версій.

Wi-Fi створює бездротову локальну мережу в обмеженій ділянці: у межах будинку, офісу або іншого простору. Усередині мережі можуть перебувати комп’ютери, планшети, смартфони, принтери та інші пристрої.

У квартирі або офісі Wi-Fi часто використовують для бездротового підключення до інтернету. Але локальна мережа може існувати і без нього, забезпечуючи обмін даними між пристроями всередині цієї мережі.

Wi-Fi можна назвати близьким родичем Bluetooth і стільникового зв’язку. Але це різні технології. Вони різняться діапазонами частот, дальністю і швидкістю передачі даних, принципами роботи і вирішують різні завдання:

• Wi-Fi використовують для підключення пристроїв до локальних мереж – наприклад, для віддаленого управління ними або для бездротового доступу в інтернет.
• Bluetooth забезпечує обмін даними на невеликих відстанях до кількох метрів між комп’ютерами, смартфонами, планшетами або підключення до них Bluetooth-пристроїв: принтера, миші, клавіатури, навушників тощо.
• Стільниковий зв’язок – один із видів мобільного радіозв’язку, що працює в стільниковій мережі. Дозволяє абонентам дзвонити один одному та обмінюватися SMS.

Для чого потрібен Wi-Fi

Бездротове підключення пристроїв до інтернету. Wi-Fi використовують у квартирах, офісах і громадських місцях для створення бездротової точки доступу до інтернету. До неї можна під’єднати пристрої без роз’ємів для мережевого кабелю, як-от смартфони, планшети та ноутбуки.

Створення локальної мережі для обміну даними та управління пристроями. За допомогою Wi-Fi можна об’єднати пристрої в локальну мережу. Вони зможуть передавати один одному файли і використовувати спільні ресурси: загальні папки, медіасервери тощо.

І це не все. Об’єднані пристрої можуть взаємодіяти один з одним без підключення по кабелю. Наприклад, можна направити файл із комп’ютера на принтер для друку всередині локальної мережі.

Інтернет речей. Wi-Fi – один зі стандартів бездротового підключення, взаємодії та управління пристроями IoT: термостатами, лампочками, камерами відеоспостереження, замками, вимикачами та іншими гаджетами в розумних будинках.

Як працює Wi-Fi

Wi-Fi передає дані від одного пристрою до іншого за допомогою радіохвиль у певному частотному діапазоні – 2,4, 5 або 6 ГГц.

Для створення мережі зазвичай використовують роутери або маршрутизатори з бездротовими адаптерами. Їхня головна відмінність полягає у способі під’єднання до кабелю інтернет-провайдера: роутер – напряму, маршрутизатор – через модем.

На будь-якому з цих пристроїв є антени для передачі сигналу. Вони можуть перебувати всередині корпусу модему або маршрутизатора, а можуть бути зовнішніми. В останньому випадку антени можна спрямовувати в бік пристроїв, що підключаються, для поліпшення сигналу.

На пристрої-одержувачі, наприклад ноутбуці або смартфоні, теж є антена, яка зазвичай знаходиться всередині корпусу. Її розмір і форма залежать від конкретного гаджета.

Якщо говорити просто, то передача даних за допомогою Wi-Fi працює таким чином:

• На антени роутера або маршрутизатора подається струм, який використовується для генерації радіохвиль.
• Тут відбувається модулювання сигналу. Це означає, що його характеристики, такі як амплітуда, частота або фаза, змінюються відповідно до бітів інформації, які потрібно передати. Модуляція «упаковує» передані дані (набір нулів і одиниць) у форму радіохвилі, придатну для бездротової передачі.
• На комп’ютері або іншому гаджеті приймач демодулює сигнал, переводячи радіохвилю у вихідні дані, тобто в набір нулів і одиниць, з якими здатні працювати пристрої.

Радіосигнали проходять через стіни та інші перепони – це забезпечує зв’язок усередині приміщень і на невеликих відстанях. Загальна зона покриття Wi-Fi – кілька десятків метрів усередині будівель і близько 100 метрів у вуличних точок доступу. Вона залежить від потужності роутера, діапазону частот і версії стандарту. Стіни, меблі, металеві об’єкти та інші перешкоди зменшують зону покриття.

Для бездротового зв’язку використовуються радіохвилі в діапазоні частот 2,4, 5 і 6 ГГц. Усередині діапазону є окремі канали для підключення:

• Для Wi-Fi з частотою 2,4 ГГц використовується три непересічні канали з шириною 20 МГц кожен.
• Для частоти 5 ГГц використовуються 33 канали, 19 з яких не перетинаються. При цьому канали мають ширину 40 МГц, тобто вдвічі більшу, ніж у Wi-Fi з частотою 2,4.
• Для стандарту з частотою 6 ГГц використовується вже 59 каналів різної ширини. У ньому з’являються 14 додаткових каналів шириною 80 МГц і сім додаткових каналів шириною 160 МГц.

Звучить складно, але тут працює просте правило: що більше каналів, які не перетинаються, і що більша їхня ширина, то менше перешкод буде виникати через одночасну роботу кількох мереж.

Тому в багатоквартирних будинках або в бізнес-центрах, де одночасно існують десятки або сотні бездротових мереж, краще використовувати Wi-Fi з частотою 5 ГГц, а не 2,4 ГГц. В останньому випадку вони перетинатимуться, знижуючи стабільність одна одної.

Для безпеки передачі даних по Wi-Fi використовуються різні методи шифрування, наприклад WPA (Wi-Fi Protected Access) і WPA2. Це стандарти безпеки, які захищають бездротові мережі від злому.

Якщо у Wi-Fi-мережі використовується WEP-шифрування, то його слід обов’язково замінити на WPA або WPA2. WEP – застарілий варіант захисту: можна зламати його за кілька хвилин і отримати доступ до переданих даних.

Стандарти Wi-Fi

Існує кілька варіантів стандарту 802.11, які різняться параметрами передавання даних, радіусом охоплення мережі, характеристиками радіопередавачів і пристроїв, що підключаються.

Стандарт	Швидкість передавання даних	Частота	Особливості
802.11b (2001)	До 11 Мбіт/с	2,4 ГГц	Застарілий і не використовується.
802.11g (2003)	До 54 Мбіт/с	2,4 ГГц	Застарілий і не використовується.
802.11n (Wi-Fi 4, 2009)	До 600 Мбіт/с	2,4 ГГц і 5 ГГц	Один із найпопулярніших стандартів. Вперше застосовано технологію MIMO для покращення покриття завдяки просторовому кодуванню сигналу.
802.11ac (Wi-Fi 5, 2014)	До 1 Гбіт/с	5 ГГц	Широкі канали на частоті 5 ГГц і покращена версія MIMO.
802.11ax (Wi-Fi 6, 2021)	До 11 Гбіт/с	2,4 ГГц і 5 ГГц	Використовується OFDMA – технологія цифрової модуляції, яка розділяє дані на малі пакети для паралельної передачі.
802.11be (Wi-Fi 7, 2023)	До 40 Гбіт/с	2,4, 5 і 6 ГГц	Одночасне використання кількох паралельних з’єднань на різних частотах. Покращені версії MIMO та OFDMA.

Адаптери в роутерах і пристроях, що підключаються, працюють з певними стандартами Wi-Fi. Наприклад, якщо гаджет підтримує 802.11ax, це означає, що він сертифікований для цієї версії протоколу. Сертифікацію пристроїв проводить Wi-Fi Alliance.

Зазвичай роутери та гаджети з новими стандартами зворотно сумісні з пристроями старого стандарту. Тобто смартфон з підтримкою Wi-Fi 6 без проблем підключиться до роутера з Wi-Fi 5. Але якщо потрібна максимальна швидкість передавання даних і стабільність з’єднання, то варто обирати пристрої одного і того ж стандарту.

Який стандарт вибрати?

Вибір залежить від необхідної швидкості передачі даних, кількості підключених пристроїв та інших факторів. Розглянемо найпопулярніші версії протоколу.

Wi-Fi 4 підійде для приміщень, де одночасно перебуває до 20 підключених до Wi-Fi гаджетів. Хороший вибір для невеликих офісів і квартир з обмеженим числом пристроїв.

Важливо! Усі сучасні роутери, починаючи з Wi-Fi 4, підійдуть для квартири або будинку, де одночасно перебуває менше 20 пристроїв. Якщо швидкість передачі даних низька в окремих приміщеннях, то проблема не в стандарті, а в інших факторах – наприклад, у використанні діапазону частот 2,4 ГГц.

Wi-Fi 5 – «золотий стандарт» для офісів і підприємств. Підтримує стабільно високу швидкість передачі даних для 20-30 пристроїв.

Wi-Fi 6 забезпечує ще більшу кількість каналів у локальній мережі. Підійде у випадках, коли потрібно об’єднати в мережу 30 і більше пристроїв.

Як підключити Wi-Fi вдома

Точна інструкція з підключення залежатиме від обладнання та постачальника інтернет-послуг. Але в будь-якому разі мають бути виконані такі умови:

• Отримано доступ до послуг інтернет-провайдера, тобто у квартирі або офісі має бути мережевий кабель з інтернетом.
• Є маршрутизатор, що підтримує швидкість, близьку до швидкості, заявленої вашим інтернет-провайдером.
• Пристрої підтримують підключення через Wi-Fi. У сучасних ноутбуках, планшетах і смартфонах така підтримка передбачена за замовчуванням, а для настільного комп’ютера, можливо, знадобиться окремий Wi-Fi-адаптер.

Сам процес підключення в загальних рисах виглядає так:

• Підключіть комп’ютер до маршрутизатора з використанням мережевого кабелю або за тимчасовим бездротовим з’єднанням. Як правило, тимчасовий пароль та ім’я мережі Wi-Fi вказані на задній панелі маршрутизатора.
• Дотримуйтесь інструкцій для налаштування Wi-Fi-мережі на комп’ютері. Задайте ім’я мережі (SSID), пароль та інші параметри за необхідності.
• Підключіться до створеної мережі Wi-Fi на пристроях з використанням заданого SSID і пароля.

Якщо в процесі створення мережі або під’єднання до неї виникли труднощі, зверніться до інструкції з роботи з маршрутизатором або до свого інтернет-провайдера.

Плюси та мінуси Wi-Fi

Wi-Fi – основний протокол бездротового зв’язку, який використовують у квартирах, офісах і на виробничих об’єктах. Його широке поширення пов’язане з перевагами стандарту:

• Під час переміщення пристроїв у просторі зберігається стабільність з’єднання і висока швидкість передачі даних.
• Одна бездротова мережа може обслуговувати кілька десятків пристроїв одночасно. Максимальна кількість гаджетів залежить від стандарту Wi-Fi, типу роутера і пропускної здатності мережі.
• Можна під’єднувати до Wi-Fi різноманітні розумні пристрої та датчики, створити мережу для керування розумним будинком, медіацентром, системою безпеки та іншими застосунками IoT.
• Wi-Fi можна використовувати для створення локальних бездротових мереж. Пристрої всередині будинку або офісу зможуть обмінюватися даними між собою без дротів і підключатися до загальних ресурсів: принтера, сканера тощо.
• Можливість налаштувати меш-мережу з кількома маршрутизаторами. Вона забезпечує «безшовне» під’єднання пристроїв до інтернету навіть у приміщеннях із великою кількістю екранувальних об’єктів – наприклад, із товстими стінами або промисловим обладнанням.

Але є і мінуси, які варто враховувати під час роботи з Wi-Fi:

• Сигнал обмежений межами певної зони покриття. Як правило, у приміщеннях це 50-70 метрів залежно від типу роутера або маршрутизатора. Стіни, особливо залізобетонні, масивні меблі та інші перешкоди погіршують якість сигналу. Цю проблему можна розв’язати за допомогою репітерів і меш-мереж, але це вимагає додаткових витрат.
• На стабільність з’єднання впливають електромагнітні перешкоди від інших бездротових ґаджетів та електроніки. Їх створюють, наприклад, флуоресцентні лампи, електронагрівачі або вентилятори. Те ж саме роблять мікрохвильові печі, бездротові телефони, Bluetooth, охоронні та бездротові системи та інші пристрої, що використовують той самий частотний діапазон, що і у Wi-Fi, – 2.4 ГГц. Рішення – використовувати мережу з частотою 5 ГГц.
• Один і той самий канал можуть використовувати мережі, розташовані поруч, що призводить до його перевантаження. Знижується стабільність з’єднання і швидкість передачі даних. Це варто враховувати при розташуванні квартири або офісу в щільно населених районах або місцях з високою концентрацією бездротових пристроїв. Впоратися з перевантаженням каналу допоможе використання мереж із частотним діапазоном 5 ГГц, оскільки в них більше каналів із більшою шириною, які не перекриваються один одним.

Як збільшити швидкість Wi-Fi

Швидкість Wi-Fi залежить від різних чинників. Розберемо основні способи її збільшення.

Зменшіть відстань до роутера. Чим вона менша, тим краща якість сигналу і більша швидкість Wi-Fi. Тому працюйте за ноутбуком або гортайте соцмережі ближче до роутера.

Усуньте перешкоди між роутером і гаджетами. Стіни, меблі та інші перешкоди можуть послабити сигнал Wi-Fi. Якщо роутер стоїть у передпокої, то сигнал у дальній кімнаті, найімовірніше, буде дуже слабким. Спробуйте встановити роутер у центрі будинку, щоб між ним і пристроями в інших кімнатах було менше стін.

Перезавантажте роутер. За замовчуванням у налаштуваннях роутера стоїть режим автоматичного вибору каналу. Він вибирає його під час увімкнення з доступних вільних або найменш завантажених. Тому, коли швидкість Wi-Fi падає, можна спробувати перезавантажити роутер, щоб він змінив канал.

Поміняйте роутер на більш сучасний. Наприклад, зі стандарту Wi-Fi 4 на Wi-Fi 5.

Використовуйте діапазон 5 ГГц, якщо роутер його підтримує. У ньому більше каналів для підключення, що дає змогу уникнути впливу інших бездротових мереж на з’єднання.

Оновіть програмне забезпечення. Завжди встановлюйте останню версію ПЗ для роутера. Оновлення часто включають поліпшення продуктивності.

Використовуйте підсилювачі сигналу – репітери. Це пристрої, що розширюють зону покриття Wi-Fi без зниження швидкості з’єднання. Вони використовуються для усунення «мертвих зон» у квартирі або офісі. Наприклад, якщо робочу зону від кімнати зі встановленим роутером відокремлює товста стіна, то найкраще розмістити в приміщенні ретранслятор. Його можна купити в будь-якому магазині електроніки.

Організуйте меш-мережу в приміщенні. Меш-мережа (mesh network) – це тип бездротової мережі, коли використовується кілька маршрутизаторів, підключених один до одного. На відміну від традиційних мереж, де всі пристрої підключаються до центрального роутера, у меш-мережі кожен маршрутизатор може бути і роутером, і клієнтом одночасно. Це збільшує зону покриття Wi-Fi без зниження швидкості обміну даними.

Обмежте кількість активних підключень. Що більше пристроїв під’єднано до Wi-Fi, то менша швидкість сигналу в кожного з них. Працює це просто – інтернет-провайдер обмежує швидкість підключення. Тому якщо кілька пристроїв одночасно підключені до мережі, то швидкість розподілятиметься між ними. Відключіть частину гаджетів від мережі, якщо це можливо.

Використовуйте дротове підключення там, де це потрібно. Пристрій, що вимагає високої швидкості передачі даних, наприклад телевізор для перегляду 8K-фільмів, краще підключити безпосередньо до роутера через мережевий кабель.

Що запам’ятати

Підсумуємо те, що дізналися про Wi-Fi:

• Wi-Fi – це технологія, за допомогою якої пристрої – комп’ютери, смартфони, планшети та інші гаджети – обмінюються даними бездротовим каналом за допомогою радіохвиль.
• Wi-Fi – це набір стандартів, які відрізняються один від одного використовуваними частотами, швидкістю обміну даними та максимальною кількістю одночасно підключених пристроїв. Сучасні протоколи Wi-Fi – від 4-ї версії і вище.
• В основі роботи технології – модуляція сигналу роутером або маршрутизатором, тобто зміна його амплітуди, частоти або фази, що кодує біти інформації. На приймачі, встановленому в ноутбук або інші пристрої, відбувається демодуляція – сигнал розшифровується у вихідні дані, тобто у звичні для комп’ютера і гаджетів нулі та одиниці.
• Якщо швидкість обміну даними падає, можна спробувати піднести пристрій ближче до роутера або маршрутизатора, перезавантажити їх, перейти на діапазон частот 5 ГГц і нову версію Wi-Fi, встановити репітери або зібрати меш-мережу.

Висновок

Щоб користуватись Wi-Fi, достатньо мати маршрутизатор і пристрій із підтримкою цієї технології. Ви зможете підключатися до інтернету з будь-якого місця в зоні покриття – без дротів, з максимальною зручністю.

Wi-Fi забезпечує гнучкість, мобільність і доступ до мережі в режимі реального часу. Це важлива складова навчального процесу, дистанційної роботи, а також повсякденного життя в умовах цифрової епохи.