Wifi роутер что это и как работает
Что такое Wi-fi Роутер и как он работает — принцип действия
Интернет очень плотно вошел в жизнь современных людей. Технологии не стоят на месте, и проводной доступ в сеть постепенно уходит на второй план, так как беспроводные сети обеспечивают практически ту же скорость, но более удобны в использовании. Для раздачи применяются специальные вай-фай устройства, которые называются роутерами. Сегодня они есть практически в каждом доме и квартире. Несмотря на это, не все знают, как ими пользоваться, какие настройки они имеют и так далее. В этом материале будет рассмотрено, что такое маршрутизатор WiFi, и какими функциями он обладает.
Что такое роутер и его назначение
Перед тем как узнать, как работает вай фай роутер, необходимо понять, что это вообще такое. Итак, маршрутизатор (он же роутер) – это сетевое устройство, которое обеспечивает полноценный обмен данными между домашними устройствами, поддерживающими технологию Wi-Fi (персональными компьютерами, ноутбуками, планшетами и смартфонами), и глобальной сетью. Если говорить просто, то он создает беспроводную сеть, к которой можно подключиться с любого совместимого устройства.
Важно! Сеть может иметь выход в интернет или быть локальной. Последний вариант предназначен для объединения домашних устройств в одну группу, внутри которой можно быстро и просто обмениваться данными.
Главная цель этого прибора – распределение поступающего сигнала интернета на все клиентские устройства пользователя. Подключать их можно не только по беспроводной связи, но и через специальный кабель (патч-корд). Часто подобным образом соединяют маршрутизатор и персональный компьютер, находящийся на том же столе, что и роутер.
Принцип работы маршрутизатора
После того, как стало понятно, что такое Wi Fi роутер, и для чего он нужен, можно подробнее рассмотреть принцип его работы. Он является крайне простым и незамысловатым и представляет собой последовательность действий, выполняемых прибором:
Важно! Некоторые спорят насчет корректности названия прибора. Одни говорят, что это «роутер», а другие – «маршрутизатор». На самом деле это одно и то же устройство. Путаница же возникает в результате двоякой транслитерации с английского языка.
Чем отличаются роутеры друг от друга
Как работают WiFi-роутеры для дома, уже понятно. Необходимо рассмотреть их основные отличия. Хоть эти приборы и выполняют одну функцию – раздача интернета, они могут существенно отличаться друг от друга. Зависит это не только от производителя устройства, его модели или стоимости, но и предназначения. Чаще всего их различают по технологии подключения, показателям (техническим характеристикам), поддерживаемым протоколам и наличию методов шифрования беспроводной сети.
Технология подключения
Основные технологии подключения к сети, от которых и зависит тип роутера, таковы: Ethernet, GPON, 3G/4G и ADSL. Стоит узнать их основные отличия и преимущества. Начать стоит с устаревшей технологии ADSL:
Ethernet является самой популярной технологией:
GPON – молодая и самая скоростная технология:
3G/4G – комфортное подключение даже в отдалении от дома:
Важно! Есть также универсальные приборы, которые могут сочетать в себе различные функции и способны подключаться к различным источникам сети. Часто можно встреть ADSL + Ethernet, а также Ethernet + 3G.
Основные показатели
Тут будут рассмотрены основные характеристики, на которые стоит обращать свое внимание при покупке устройства:
Протоколы беспроводной связи
Немаловажным критерием выбора становится и поддержка современных протоколов передачи данных, работающих на различных частотах:
Важно! Есть ряд и других стандартов, а также их подвидов, используемых для конкретных целей. Некоторые из них, как, к примеру, 802.11ac, способны развивать скорости до 7 Гбит/с, но достичь их не удастся, так как провайдеры часто ограничиваются подключением и в 100 Мбит/с.
Защита сети
Немаловажный параметр, от которого зависит конфиденциальность данных. Шифрование нужно для того, чтобы предотвратить перехват беспроводного сигнала, который может произойти, даже если на сеть установлен пароль. Настраивается параметр шифрования в настройках беспроводной сети роутера (в веб-интерфейсе). Лучше всего ставить тип WPA-PSK или WPA2-PSK. Также, если возможно, ставят смешанный. Метод WEP – устаревший, и его нежелательно использовать даже для домашней сети.
Модем и маршрутизатор: отличия
Как уже было сказано, роутер и маршрутизатор – это одно и то же устройство. С модемом все немного по-другому. Если маршрутизатор представляет собой прибор, предназначенный для обмена данными в определенном сегменте сети, то модем – это девайс, позволяющий модулировать и демодулировать сигналы, и распространять их в некоторой среде после адаптации.
Принципиальное отличие этих приборов в их функционале. Роутер не имеет доступа в сеть. Он всего лишь передает пакеты трафика по заданным маршрутам. Модем же напрямую связывается с сетью. Если говорить понятным языком, то разница между модемом и роутером такая же, как и между поставщиком продуктов и службой их доставки.
Порты, разъемы, кнопки и индикаторы
После разбора основных принципов работы устройства и его предназначения можно поговорить и о том, как он выглядит, и какие разъемы имеются на его корпусе. Ниже будет представлена картинка с основными портами и объяснением их предназначения:
Что касается кнопок, то обычно их две: клавиша восстановления заводских настроек и режим WPS. С индикаторами немного сложнее. Их может быть несколько:
Важно! Иногда могут присутствовать индикаторы для портов USB, но в некоторых случаях, даже если эти порты есть, светодиодов может и не быть.
Перезагрузка Wi-Fi-роутера
О том, как пользоваться роутером, часто пишут в инструкции, которая есть в коробке с девайсом. Иногда справиться с ошибками, которые возникают в процессе работы прибора, можно с помощью простой перезагрузки маршрутизатора. Это порой более эффективно, чем тщательная проверка настроек, сканирование системы на вирусы и сброс до заводских настроек. Для рестарта необходимо либо выдернуть шнур питания роутера и, подождав несколько секунд, вставить его обратно, либо нажать на кнопку «Перезапуск» на задней панели устройства.
Выключение Wi-Fi-роутера
Выключить роутер также можно, выдернув кабель его питания из розетки или из самого разъема. Делать это необязательно, но если от этого спится спокойнее, то можно. Вообще электроника не любит частых включений и выключений. Маршрутизатор может находиться во включенном состоянии без какого либо вреда для него.
Доп. возможности устройства
Основная функция любого роутера – раздача интернета, но прибор способен не только на это. В некоторых моделях заложен и ряд других функций:
Таким образом, здесь было рассмотрено, что такое WiFi-маршрутизатор и для чего он нужен. Это крайне полезная вещь, которая имеется почти в каждом доме. С его помощью можно беспрепятственно раздавать интернет на любое совместимое сетевое устройство.
Разбираемся, как работает Wi-Fi, почему не нужен мощный роутер и что реально влияет на работу сети
реклама
Примечание: сразу уточню – речь идет о типичном «домашнем» применении Wi-Fi роутеров или точек доступа, а не о специализированных решениях, требующих дальней связи и т.п.
Сила есть – ума не надо?
Темная сторона силы
реклама
Итак, пусть изначально у нас есть некий стандартный роутер/точка доступа с официально разрешенными для нашей страны параметрами по мощности сигнала, который работает «в полную силу», то есть на мощности передатчика 100%. Напоминаю, это 23 дБм / 200 мВт в диапазоне 5ГГц или 20 дБм / 100 мВт в диапазоне 2,4 ГГц.
Примечание: единица измерения мощности беспроводного сигнала измеряется в дБм или мВт.
В то же время беспроводной клиент, который обычно представляет собой мобильное устройство, имеет задачу не только подключиться к сети, но и подольше проработать от батареи. Поэтому клиент не «выбрасывает» напрасно энергию в эфир. Мощность передатчика клиентов обычно находится на уровне 11-17 дБм (12.5-50 мВт). То есть, эта мощность в от 8 до 2 раз меньше, чем мощность сигнала роутера, если говорить об устройствах в 2,4 ГГц диапазоне.
реклама
В целом для роутера и клиента можно руководствоваться простым правилом: при прочих равных условиях, сигнал теряет 6 дБ мощности (т.е. в 4 раза) при увеличении расстояния от передатчик в 2 раза.
Однако, как было сказано выше, мощность сигнала роутера/ТД обычно в 2-8 раз выше, чем на клиентах. И с отдалением от роутера/ТД неизбежно возникнет ситуация, когда клиент будет слышать сигнал роутера хорошо, а вот роутер будет слышать более слабый сигнал клиента на «грани» возможностей или не слышать вообще (так как уровень сигнала клиента будет опускаться за порог слышимости CCA Threshold). И возникнет странная ситуация, когда сигнал Wi-Fi от роутера на клиентском устройстве вроде бы ловится, но связи нет или она постоянно «отваливается».
реклама
То есть, в каналах беспроводной связи уже при типичных стандартных параметрах работы роутеров/ТД возникает существенная проблема со связью, вызванная асимметрией мощностей Wi-Fi излучателей. И если дополнительно поднять мощность сигнала на одной стороне (роутере/ТД), то проблема только усугубится. Перемещаясь с мобильными клиентами, вы все более часто будете сталкиваться с ситуацией, когда Wi-Fi роутер «теряет» устройства, и именно потому, что у него существенно более сильный сигнал. Клиент «услышит» роутер/ТД, а роутер клиента – нет. Вот почему серьезные производители оборудования не рекомендуют использовать Wi-Fi роутеры и точки доступа на максимальной мощности. Привожу в доказательство фрагмент презентации Cisco (с полной презентацией можно ознакомится здесь).
Даже наоборот, для устранения асимметрии и получения стабильной связи рекомендуется понизить мощность Wi-Fi передатчика в роутере/ТД.
Но если не мощность сигнала, то что же тогда определяет скорость и надежность Wi-Fi соединения?
Скорость подключения, которая ни о чем не говорит.
Скорость подключения по Wi-Fi определяют три параметра: тип модуляции, количество потоков (зависит от количества антенн) и ширина радиоканала.
Но «теоретическая» скорость подключения на основе вышеуказанных параметров имеет мало общего с реальной скоростью работы беспроводной сети. Что же оказывает влияние на эту скорость?
Интерференция и шум
Причиной коллизий из-за интерференции в Wi-Fi сетях являются беспроводные устройства, работающие на том же или близком канале. Это вполне могут быть соседские Wi-Fi устройства, а не ваши, и повлиять на их работу вы не сможете.
Примечание: в частности, поэтому рекомендуется использовать непересекающиеся каналы для соседних Wi-Fi роутеров; непересекающиеся каналы помогают избегать интерференции (хотя полностью проблему, конечно, не решают – проблемы растут по мере удаления от передатчиков).
Итак, интерференция – это помеха, вызываемая радиоволнами соседних Wi-Fi устройств.
Источником шума в беспроводных сетях являются не Wi-Fi устройства, использующие для работы тот же радиочастотный диапазон, что и Wi-Fi оборудование. Это различные Bluetooth устройства, 2,4ГГц и 5 ГГц ресиверы, радиотелефоны, микроволновые печи и другое оборудование.
Примечание: впрочем, поврежденные пакеты Wi-Fi и сигналы от устройств за пределами порога CCA Threshold тоже считаются шумами. Сигналы от Wi-Fi устройств, работающих отдаленно от роутера на том же канале, не считаются интерференцией, поскольку сигналы таких устройств не могут быть демодулированы.
Как уменьшить интерференцию и шум в Wi-Fi сети? Для домашнего пользователя я вижу только два варианта действий: перейти на другой канал и провести деагрегацию каналов. Так как объединение каналов уже само по себе ухудшает SNR: каждый дополнительный 20 MГЦ канал отнимает примерно 3dB у показателя SNR.
Примечание: уменьшение ширины канала в 10 раз увеличивает соотношение сигнал-шум в те же 10 раз. Вот почему в стандарте 802.11ax реализована идея разделения канала на дополнительные поднесущие. Сужение канала повышает соотношение сигнал/шум, что и дало возможность использовать прогрессивную кодировку 1024 QAM.
Но решающее влияние на быстродействие вашей сети будет оказывать не соотношение сигнал/шум, не интерференция как таковая, не мощность беспроводного сигнала, и уж тем более не количество беспроводных сетей вокруг, как ошибочно думают многие. Быстродействие вашей беспроводной сети будет в значительной степени определяться утилизацией канала. Ну, если вы живете не в тайге среди медведей, конечно. Там Wi-Fi каналы утлилизировать будет некому, кроме вас.
Проблемы утилизации
Примечание: утилизация важна потому, что в Wi-Fi сетях доступ эфирному диапазону реализован по протоколу CSMA/CA (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), согласно которому беспроводные устройства периодически «слушают» свою частоту на канале, и если она занята, передача данных откладывается, а затем через некоторое время устройство снова делает попытку прослушивания частоты.
Отметим, что утилизация канала никак не влияет на отображаемую в системе скорость беспроводного подключения, но в то же время имеет огромное влияние на реальную практическую производительность беспроводной сети.
Живой пример: стоит одному из беспроводных пользователей поставить на закачку какой-нибудь крупный файл (не говоря уже о торрентах), не выставив разумных ограничений на темп загрузки, как скорость работы всех остальных пользователей на используемом таким юзером Wi-Fi канале существенно упадет, именно из-за утилизации канала. Причем неважно, подключены пользователи к этой же сети, или же к ближайшим сетям использующим тот же Wi-Fi канал. Более того, эффект негативно скажется и на соседних Wi-Fi каналах тоже.
Какой уровень утилизации канала может быть приемлем? Компания Cisco полагает что при утилизации канала более 80%, «ловить» в сети уже нечего. Нет, сеть, конечно, будет работать и при такой утилизации. Но о работе в чем-то близком к реалтайму речь уже не идет.
Примечание: для устранения конфликтов с соседними сетями Wi-Fi сейчас введен идентификатор BSS Color (Base Service Station), который помечает каждый пакет, что позволяет роутерам и клиентам определить, какие пакеты передаются от соседних сетей, и просто игнорировать их. Это снижает интерференцию от соседних беспроводных сетей и ускоряет передачу данных, но эта возможность доступна только в новейшем стандарте 802.11ах.
Итог
Как видим, использование роутера с большой мощностью Wi-Fi сигнала вовсе не означает, что ваша сеть будет работать лучше, станет надежнее или «дальнобойнее». Скорее наоборот. Чем более мощный Wi-Fi роутер/ТД и чем больше радиус его покрытия – тем больше интерференции и шумов такое устройство наловит, тем больше будет утилизация беспроводных каналов и меньше – производительность сети. Да еще и соседям такой гаджет будет создавать лишние помехи. Как-то так.
Ну а если вам есть что прибавить к вышесказанному – прошу в комментарии.
Беспроводной маршрутизатор: как он работает без телефона
Интернет постепенно завоёвывает лидирующее положение в области получения информации. Становится всё больше средств её доставки. В распоряжении пользователей всемирной сети находятся самые разнообразные современные устройства. Совместное их использование без взаимного влияния друг на друга помогает организовать беспроводной маршрутизатор.
Назначение и работа
Сразу необходимо установить, что маршрутизатор и роутер — это физически одно и то же устройство.
Роутер — английское слово. Маршрутизатор — русскоязычный его перевод.
Принцип действия роутера состоит в распределении потоков информации — входной и выходной — в соответствии с картой маршрутов, заложенных в его памяти под управлением собственного процессора. Эта карта (таблица маршрутизации) является базой данных с набором правил, по которым определяется наилучший путь передачи пакетов информации и хранится в памяти устройства.
Количество маршрутов определяется количеством устройств, работающих в сети, созданной роутером, в данный момент времени. Маршрутизатор имеет собственный IP-адрес в интернете. Сам он, в свою очередь, постоянно обращается к элементам локальной сети, используя при этом IP-адреса, созданные им для них. Таким образом, по одному каналу связи сразу несколько устройств получают доступ к глобальной сети, используя технологию Wi-Fi.
Виды Wi-Fi маршрутизаторов
Технология Wi-Fi позволяет передавать сообщения, используя радиоволны.
Беспроводное качество или беспроводная достоверность — это дословный русскоязычный перевод англоязычной аббревиатуры.
Оборудование, использующее эту технологию, применяется для организации локальных беспроводных сетей. Эти сети развёртывают там, где использование кабельных линий требует больших затрат.
Маршрутизатор в беспроводных сетях выступает в роли диспетчера и работает как в качестве передатчика, так и приёмника радиосигналов. Какие бывают роутеры? По технологии передачи данных до роутера от провайдера интернет выделяют три группы:
Устройства первой группы получают информацию по телефонным двухпроводным линиям связи. Скорость передачи данных на современном этапе развития не может удовлетворить требования большинства потребителей.
Для роутеров второй группы необходим специальный кабель для обмена информацией. Он представляет из себя две витые пары, по одной из которых осуществляется приём, а по другой — передача выходной информации. Скорость, с которой работают такие роутеры, удовлетворяет большинство потребителей (до 100 Мб/с). Этот способ на сегодня является наиболее эффективным и надёжным.
Применение витых пар позволяет ответить на вопрос, как провести интернет в квартиру без телефона.
Для работы LTE маршрутизаторов нет необходимости в прокладке кабелей. Обмен между провайдером интернет и точкой доступа, в качестве которой выступает Wi-Fi роутер, осуществляется по эфиру посредством радиоволн.
Они работают с мобильными сетями 3G и 4G. Скорость передачи-приёма пока невысока. Необходимость использования таких роутеров возникает там, где нет доступа к связи с использованием кабеля.
Современные маршрутизаторы являются центрами корпоративной и домашней сетей. Они организуют обмен между её отдельными элементами (участниками) как при помощи кабельных линий, так и с помощью радиосигнала. Они являются комбинированными устройствами, используя при этом преимущества разных видов подключения потребителей в зависимости от задач, поставленных перед каждым из них.
Роутер имеет входной разъём (коннектор) WAN для подключения к нему кабеля провайдера интернет и несколько разъёмов LAN, с которыми состыковываются кабели стационарных устройств сети (компьютеров). Используют нужное количество выходов. Эту часть устройства можно представить как роутер без wi-fi.
Остальные участники при соответствующей настройке роутера могут в любой момент подключиться, используя беспроводной Wi-Fi.
Маршрутизаторы могут контролировать доступ к различным ресурсам интернет (как глобальным, так и локальным). В них применена защита от сетевых угроз при помощи встроенного файервола (Firewall). Доступ ко всем ресурсам защищён паролем.
Правда, в общедоступных местах (кинотеатры, рестораны, вокзалы и аэропорты) вход в сеть свободный. Но при этом следует учитывать, что персональная информация становится также общедоступной в этих местах.
Все участники сети имеют возможность одновременной работы в ней, но ограничения, наложенные на скорость обмена в этом случае, заставляют их разумно распределять ресурсы. Скорость падает пропорционально количеству потребителей, желающих работать одновременно.
Проводное подключение использует его положительные стороны:
Поэтому коннекторы LAN используют для подключения стационарных компьютеров, используемых для работы с объёмными приложениями и проведения вычислений.
Беспроводное соединение Wi-Fi лучше для ноутбуков, мобильных устройств. Для них нет необходимости прокладывать отдельные кабельные линии связи. У каждого из них есть встроенные модули Wi-Fi приёмников. К положительным качествам такого соединения надо отнести:
Зона действия Wi-Fi ограничена мощностью передатчика роутера и степенью поглощения и отражения радиоволн окружающими предметами и конструкциями здания. Кроме того, в диапазоне частот, в котором осуществляется Wi-Fi обмен (2,4 GHz), трудно обеспечить электромагнитную совместимость с другими источниками излучения (Bluetooth, микроволновые печи…).
Некоторые модели роутеров могут иметь USB-порт. Он может быть использован для подключения внешних накопителей (жёстких дисков) или принтеров. USB-модем 3 G /4 G может быть подключён к разъёму при условии, что он совместим с данной моделью роутера. Эти условия отдельно оговариваются производителем маршрутизатора.
Стандарты беспроводной сети
Приобретая роутер, необходимо ознакомиться предварительно с его техническими характеристиками и возможностями.
Стандарты Wi-Fi определяют скорость и безопасность работы. Они складывались исторически. Новые требования на оборудование постепенно добавлялись к уже существующим стандартам.
К настоящему времени определились следующие типы: 802.11 b, 802.11 g, 802.11 i, 802.11 n.
Первый из них применяется до сих пор там, где аппаратура потребителя не поддерживает более совершенные стандарты. Его характеризует низкая по сегодняшним меркам скорость обмена (до 11Мбит/с) и низкий уровень безопасности. Радиус действия ограничен 50 метрами.
У стандарта 802.11 g значительно возросла скорость обмена данными (до 54Мбит/с). Уровень защиты возрос за счёт совместимости стандарта с новыми протоколами шифрования.
В стандарте 802.11 n заявленная разработчиками скорость составляет 600Мбит/с. Уровень защиты высокий. Радиус действия достигает 100 метров.
Роутеры, поддерживающие последние стандарты, требуют правильной настройки и совместимости с оборудованием, с которым планируется их совместная работа.
Модем и маршрутизатор
Сегодня эти два термина абсолютно разных по своей сущности устройств многих вводят в заблуждение.
Назначение модема заключается в обеспечении потребителя информацией. Дело в том, что передаваемые от провайдера сети сообщения в аналоговом виде, недоступны для компьютера. Модем преобразовывает эту информацию в вид, с которой компьютер уже может работать.
Входная информация поступает к модему по различным каналам связи: телефонная линия (ADSL), витая пара (Ethernet), посредством радиоволн соответствующего диапазона (3 G /4 G), оптиволоконный кабель до дома.
Назначение маршрутизатора состоит в распределении полученной от модема информации между потребителями, созданной на его основе локальной сети. Это распределение происходит как по кабельным линиям связи (LAN), так и по эфиру посредством Wi-Fi. В чистом виде беспроводных роутеров практически не существует.
Все они в своём составе имеют модем входной информации, которая затем распределяется между потребителями локальной сети согласно её маршрутизации с использованием внутренних IP-адресов.
Модемы в чистом виде применяют только для преобразования информации, передаваемой по телефонным линиям связи.
Беспроводной роутер осуществляет приём интернета не потому, что он маршрутизатор, а потому, что эту функцию выполняет встроенный в него модем.
Модем не имеет в интернете собственного IP-адреса. Его определяет адрес единственного компьютера, к которому он подключён.
Маршрутизатор же обладает таким адресом, через который он идентифицируется в глобальной сети. Созданные им в локальной сети адреса предназначены для назначения маршрутов всех её участников.
Модем не требует дополнительных настроек у потребителя. Он настраивается единожды в заводских условиях.
Маршрутизатор имеет множество индивидуальных настроек. Их количество зависит от архитектуры сети, её состава и приоритетности участников.
Модем не защищает пользователя от сетевых угроз. Он является только преобразователем входной информации.
Маршрутизатор обладает свойством защиты. Он обеспечивает безопасность пользователей сети на основе программных методов. Кроме того, каждый клиент должен знать пароль входа в локальную сеть.
Как выглядит маршрутизатор? По внешнему виду беспроводной маршрутизатор отличается от модема наличием антенн диапазона сверхвысоких частот (2,4Ггц и 5,0Ггц). Их конструкция наряду с мощностью передатчика роутера определяет площадь покрытия Wi-Fi сети.
Беспроводной интернет в частном доме
Прокладка кабеля для интернета — занятие дорогостоящее. Старые телефонные линии в удалённой местности находятся не в лучшем состоянии. Связь сопровождается большим количеством помех. А бывают места, где её просто нет. Возникает вопрос — как подключить интернет без домашнего телефона? В этом случае придёт на помощь беспроводное подключение, то есть подключение с использованием радиоволн.
Большинство мобильных операторов, среди которых МТС, Beeline, Мегафон, Теле2, предлагают мобильный 3G интернет с безлимитным тарифом и соответствующее оборудование для организации надёжной связи. Среди него 3G-модемы.
Этот модем будет использоваться в качестве источника сигнала для маршрутизатора при организации домашней локальной сети на основе технологии Wi-Fi.
Зачем USB на роутере? Наличие у роутера USB разъёма не является достаточным условием для подключения к нему модема. Он может использоваться только для подключения периферии (внешний жёсткий диск, принтер). Необходимо предварительно внимательно изучить инструкции для обоих устройств. Роутер должен быть рассчитан для работы с мобильным модемом.
Для обеспечения устойчивого приёма и надёжной работы существуют специальные антенны, установка которых на возвышенном открытом месте позволит усилить сигнал оператора сотовой связи.
Дальнейшая работа заключается в настройке роутера для работы с конкретным мобильным оператором и вопрос — как подключить интернет вай фай домашний — будет решён.
Использование беспроводного роутера для организации локальной сети позволит всем её участникам постоянно «быть на связи».
Originally posted 2018-04-17 10:39:46.