Wi‑Fi

Wi‑Fi (ang. Wireless Fidelity) jest technologią umożliwiającą bezprzewodową transmisję danych w ramach sieci lokalnej przy użyciu fal radiowych. Standardy Wi‑Fi są zdefiniowane w rodzinie protokołów IEEE 802.11 opracowanej przez IEEE.

Historia

Pierwszy komercyjny standard Wi‑Fi – 802.11 – został opublikowany w 1997 roku. W kolejnych latach nastąpiły liczne rozwinięcia:

802.11b (1999) – zwiększenie maksymalnej przepustowości do 11 Mbit/s w paśmie 2,4 GHz.
802.11a (1999) – wprowadzenie pasma 5 GHz oraz prędkości 54 Mbit/s.
802.11g (2003) – połączenie zalet 802.11b i 802.11a, prędkość do 54 Mbit/s w paśmie 2,4 GHz.
802.11n (2009) – technologia MIMO, przepustowość do 600 Mbit/s.
802.11ac (2013) – wyłącznie pasmo 5 GHz, prędkość do kilku gigabitów na sekundę.
802.11ax (2019) – nazwa handlowa Wi‑Fi 6, lepsza wydajność w zatłoczonych środowiskach.

Standardy i protokoły

Rodzina IEEE 802.11 składa się z licznych rozszerzeń definiujących:

pasma częstotliwości (2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz w Wi‑Fi 6E),
techniki modulacji (OFDM, DSSS),
technologie antenowe (MIMO, MU‑MIMO),
mechanizmy zarządzania dostępem do medium (CSMA/CA).

Pasma częstotliwości

Wi‑Fi najczęściej wykorzystuje dwa zakresy:

2,4 GHz – szeroko dostępne, ale bardziej podatne na zakłócenia od urządzeń takich jak Bluetooth, kuchenki mikrofalowe czy telefony bezprzewodowe.
5 GHz – większa pojemność, mniejsze zakłócenia, ale krótszy zasięg i mniejsza zdolność penetracji ścian.

Wprowadzony w 2020 roku 802.11ax (Wi‑Fi 6E) otworzył dostęp do pasma 6 GHz, zwiększając liczbę dostępnych kanałów.

Sprzęt

Podstawowymi elementami sieci Wi‑Fi są:

router (lub punkt dostępowy) – nadaje sygnał i zarządza ruchem.
komputery, smartfony, tablety i inne urządzenia bezprzewodowe wyposażone w karty sieciowe Wi‑Fi.
Adaptery USB lub PCI‑e pozwalające dodać obsługę Wi‑Fi do starszych urządzeń.

Bezpieczeństwo

Historia zabezpieczeń Wi‑Fi obejmuje kilka etapów:

WEP (Wired Equivalent Privacy) – pierwsza metoda szyfrowania, uznana za niebezpieczną już w 2004 roku.
WPA (Wi‑Fi Protected Access) – wprowadzony jako tymczasowy środek naprawczy.
WPA2 – standard od 2004 roku oparty na protokole AES.
WPA3 – najnowszy protokół, zapewniający lepszą ochronę przed atakami słownikowymi i lepsze szyfrowanie w trybach otwartych.

Zastosowania

Wi‑Fi znajduje zastosowanie w wielu obszarach:

domowe sieci LAN – umożliwiające dostęp do Internetu w każdym pomieszczeniu,
biura i korporacje – w połączeniu z systemami zarządzania siecią,
przestrzenie publiczne (hotspoty w kawiarniach, lotniskach, uczelniach),
systemy Internetu Rzeczy (IoT) – sterowanie inteligentnymi urządzeniami domowymi,
transmisje multimedialne – strumieniowanie wideo, gry online, wirtualna rzeczywistość.

Porównanie z innymi technologiami bezprzewodowymi

Technologia	Pasmo	Maks. prędkość	Typowy zasięg	Typowe zastosowanie
Wi‑Fi	2,4 GHz / 5 GHz / 6 GHz	do 10 Gb/s (Wi‑Fi 7)	do 30 m (wewnątrz)	sieci LAN, IoT, multimedia
Bluetooth	2,4 GHz	do 2 Mbps (Bluetooth 5.2)	do 10 m	połączenia krótkiego zasięgu, akcesoria
LTE	różne pasma komórkowe	do 300 Mbps	kilkaset metrów (z elektrodą)	mobilny dostęp do Internetu
Zigbee	2,4 GHz	do 250 kbps	do 30 m	sieci czujników, automatyka domowa

Przyszłość

Rozwój standardu 802.11be (potocznie określanego jako Wi‑Fi 7) ma przynieść dalsze podniesienie prędkości (do 30 Gb/s), redukcję opóźnień oraz lepszą efektywność w gęsto zaludnionych środowiskach. Równocześnie rośnie zainteresowanie technologią Wi‑Fi Direct umożliwiającą bezpośrednią komunikację pomiędzy dwoma urządzeniami bez pośrednictwa routera.

Bibliografia

IEEE. IEEE Standard for Information Technology—Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. Dostępny w archiwach IEEE.
Wi‑Fi Alliance. Specyfikacje Wi‑Fi 6 i Wi‑Fi 6E. Dokumenty techniczne.
J. Kurose, K. Ross. Computer Networking: A Top‑Down Approach. Pearson, wydanie 7, 2021.