Co to jest WiFi? Jak działa sieć bezprzewodowa?

telefon w ręce z włączonym wifi

Skrót WiFi upowszechnił się tak mocno, że nawet nie zastanawiamy się, co oznacza. Stał się on niemalże zamiennikiem słowa „Internet”, jednak nie jest to do końca prawda. Z tej technologii korzystamy codziennie, więc warto przyjrzeć się temu, jak działa bezprzewodowy Internet. Z sieci możemy korzystać w dwojaki sposób – z kabla Ethernet, czyli łącza przewodowego, jak również z WiFi, czyli łącza bezprzewodowego. Wraz z rozwojem technologicznym, prędkości internetu osiągane tą metodą są na tyle wysokie, że w wielu zastosowaniach są wystarczające. Połączenie kablowe zawsze będzie najszybsze i najstabilniejsze, ale sieć bezprzewodowa zapewnia ogromną wygodę i dlatego jest dziś najpopularniejszym typem połączenia.

Co to jest WiFi i co oznacza ten skrót?

Nazwa ‘WiFi’ została wprowadzona jako hasło marketingowe w 1999 roku i nie jest oficjalnym skrótem od żadnego terminu technicznego. Ma zastępować nazwę standardu IEEE 802.11.

Historia i ewolucja sieci bezprzewodowych jest długa i wieloetapowa, ale technologia WiFi zaczęła się rozkręcać po 1999 roku, kiedy to zadebiutował pierwszy laptop z obsługą Internetu bezprzewodowego. Był to iBook od Apple. W 2004 roku pojawiły się pierwsze przenośne urządzenia z obsługą WiFi, w tym palmtopy (PDA – Personal Digital Assistants) oraz telefony komórkowe. Do roku 2009 sprzedano już 600 milionów urządzeń obsługujących ten standard.

Jak wynika z danych portalu Statista, z końcem 2021 roku liczba urządzeń podłączonych przez sieć bezprzewodową do Internetu sięgnęła 22,2 miliarda.

wifi w laptopie

Jak działa sieć bezprzewodowa?

Sieć bezprzewodowa, czyli WLAN (Wireless Local Area Network), działa jako łącznik między urządzeniami a routerem. Za jego pomocą nasze urządzenie, np. smartfon, laptop, konsola, czy inteligentne AGD łączy się z routerem, który w określonym zasięgu zapewnia nam Internet. Podłączając się np. do domowej sieci, mamy również łączność z innymi urządzeniami w jej obrębie. W ten sposób możemy zacząć odtwarzać filmik z YouTube na smartfonie, a następnie przerzucić go na telewizor typu Smart.

Tak działa podstawowy mechanizm połączenia w sieci WiFi. Aby osiągnąć dobrą jakość sygnału, kluczową rolę odgrywa odpowiedni sprzęt.

Polecane routery WiFi:

Technologia WiFi korzysta z dwóch pasm radiowych: 2,4 GHz i 5 GHz. Routery dwupasmowe (dual band) mogą działać na obu jednocześnie, co pozwala zmniejszyć przeciążenie sieci.

Częstotliwość 2,4 GHz zapewnia większy zasięg, ale słabszy sygnał. Fale o wyższej częstotliwości (5 GHz) mają mniejszą zdolność przenikania przez przeszkody, dlatego ich zasięg jest krótszy.

Właściwości te wynikają z podstawowej fizyki fal, które rozchodząc się bardziej, tracą na sile przy większych częstotliwościach. Pasmo 2,4 GHz jest również znacznie bardziej zatłoczone niż 5 GHz i w większym stopniu podatne na interferencję. Starsze urządzenia mogą nie obsługiwać pasma 5 GHz, choć większość współczesnych sprzętów już je wspiera. Pasmo 2,4 GHz nadal jest powszechnie wykorzystywane ze względu na większy zasięg, choć coraz więcej urządzeń korzysta również z pasma 5 GHz.

Na każdej z tych częstotliwości mamy do dyspozycji wiele kanałów, na których mogą działać urządzenia w przypadku przeciążeń sieci.

router

W większości przypadków dostęp do WiFi jest zabezpieczony hasłem. W taki sposób funkcjonują sieci założone przez dostawców Internetu. Istnieje kilka standardów zabezpieczeń sieci WiFi, m.in. WPA, WPA2 i WPA3 (Wi-Fi Protected Access), które chronią sieć przed nieautoryzowanym dostępem.

Wiele publicznych hotspotów, np. w transporcie publicznym czy niektórych lokalach usługowych, nie stosuje silnych zabezpieczeń. Korzystanie z takiej sieci jest mniej bezpieczne. Korzystając z niezabezpieczonych sieci publicznych, warto unikać logowania do usług wymagających podawania wrażliwych danych. Jeśli już musimy to robić, lepiej ograniczyć się do zaufanych, dużych miejsc. Znane sieci kawiarni często stosują podstawowe zabezpieczenia, jednak nadal warto traktować takie hotspoty z ostrożnością.

Najczęściej stosowane standardy WiFi

Istnieje wiele standardów sieci bezprzewodowych, a ich nazewnictwo może wydać się zawiłe i skomplikowane. Od dłuższego czasu organizacja WiFi Alliance dąży do uproszczenia oznaczeń. W roku 2018 ogłosiła, że począwszy od WiFi 6 będzie używać jedynie krótszej nazwy oznaczającej generację łączności sieci bezprzewodowej zamiast pełnej technicznej nazwy (przykładowo: WiFi 6 zamiast IEEE 802.11ax)

Trzy obecnie najczęściej stosowane standardy to: WiFi 6, WiFi 5 oraz WiFi 4 – są to oznaczenia kolejnych generacji sieci bezprzewodowych.

  • WiFi 4, inaczej zwany IEEE 802.11n (nazwa techniczna), to standard wprowadzony pod koniec 2009 roku, o maksymalnej teoretycznej przepustowości do 600 Mb/s i obsługą dwóch pasm: 2,4 GHz oraz 5 GHz.
  • WiFi 5, znany także jako IEEE 802.11ac, wprowadzony z końcem 2013 roku o maksymalnej teoretycznej przepustowości do 3,5 Gb/s. Obsługuje wyłącznie pasmo 5 GHz. Nowszy standard wprowadził technologię MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output), która pozwala routerowi obsługiwać wiele urządzeń jednocześni, dzięki której urządzenia korzystają z łącza przekazywanego przez osobne anteny (i obsługiwane przez nie kanały) w routerze/punkcie dostępu. W efekcie Internet działa stabilniej, a łącze jest mniej zatłoczone.
  • WiFi 6, w terminologii technicznej IEEE 802.11ax, to standard, który pojawił się w 2020 roku i tym razem obejmuje pasma 2,4 GHz oraz 5 GHz. o maksymalnej teoretycznej przepustowości do 9,6 Gb/s. Największe usprawnienia tej technologii dotyczą nie przepustowości, lecz tego, jak radzi sobie z wieloma urządzeniami jednocześnie przy większym zatłoczeniu łącza. To dzięki usprawnieniu MU-MIMO do obsługi 8 jednoczesnych strumieni pobierania i wysyłania danych oraz oraz funkcji BSS Coloring (oznaczania sieci), która ułatwia odróżnianie sygnałów pochodzących z sąsiednich routerów. Oprócz tego ten standard oferuje mniejsze opóźnienia, a urządzenia obsługujące ten standard mogą cieszyć się dłuższym czasem pracy.
  • WiFi 6E – istnieje także wariant WiFi 6, zwany WiFi 6E, używający dodatkowej częstotliwości 6 GHz. Oferuje on od 7 do 14 dodatkowych kanałów, ale korzystanie z pasma 6 GHz wymaga kompatybilnego routera i urządzeń obsługujących WiFi 6E. Jeśli chcesz skorzystać z dodatkowych kanałów. W sytuacji, gdy posiadasz już router z WiFi 6, wymiana na WiFi 6E przyniesie niewielkie korzyści. Jednak gdy masz starszy sprzęt, taki zakup będzie znacznie bardziej opłacalny.

WiFi 7 – trwają prace nad nowym standardem

Pierwsze urządzenia obsługujące WiFi 7 pojawiły się już na rynku, a standard jest stopniowo wdrażany.

Zasięg sieci bezprzewodowej

Zasięg sieci bezprzewodowej może wynosić nawet do 100 metrów w otwartej przestrzeni. W praktyce jednak będzie rzadko osiągalny. W typowym mieszkaniu zasięg sieci WiFi wynosi zwykle 10–35 metrów, w zależności od układu pomieszczeń i przeszkód. Osłabiają go ściany, podłogi (jeśli mamy mieszkanie piętrowe/dom) i inne materiały, które odbijają sygnał. Ceglane czy zbrojone ściany (np. z żelbetu) ograniczają siłę sygnału bezprzewodowego. Na jakość sygnału negatywnie wpływa także interferencja innych urządzeń, w tym np. kuchenek mikrofalowych, głośników Bluetooth.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, także częstotliwość ma znaczenie – pasmo 5 GHz ma mniejszy zasięg, a 2,4 GHz większy. Zasięg i siłę sygnału można zwiększyć przez dokupienie sprzętu, jakim jest tzw. wzmacniacz WiFi (repeater).

Liczba urządzeń podłączonych do routera w obrębie jednej sieci domowej teoretycznie może wynosić nawet 255. W praktyce obsługa tak dużej liczby urządzeń jest nieefektywna i prowadzi do znacznego spadku wydajności.

anteny routera

Podpięcie zbyt dużej liczby urządzeń korzystających z WiFi powoduje większe ryzyko interferencji, czyli zakłóceń sygnałów radiowych. Router musi zarządzać dostępem do pasma pomiędzy wszystkimi podłączonymi urządzeniami, co przy dużym obciążeniu może prowadzić do obniżenia wydajności.

W odciążeniu sieci może znacząco pomóc używanie routerów z trybem dual band, a także technologii WiFi 6/WiFi 6E. Jak podaje jeden z producentów sprzętu sieciowego, NetGear, jeśli liczba podłączonych do sieci urządzeń przekroczy 15, powinniśmy zainwestować w trzyzakresowy router WiFi. Obsługuje on 3 pasma: jedno o częstotliwości 2,4 GHz oraz dwa o częstotliwości 5 GHz. Taki sprzęt pomoże zmniejszyć zakłócenia i skuteczniej rozkładać ruch sieciowy.

Może cię zainteresować:

zdjęcie autora
Autor
Jakub Krawczyński
Na skrzyżowaniu światów dziennikarstwa, PR-u i IT. Ma słabość do najnowszych technologii obrazu oraz dźwięku i nie byłby sobą, gdyby przestał być na bieżąco z gadżetami. Przygodę z komputerami i grami zaczął w wieku 5 lat, a teraz jest tatą małej gejmerki. Gdy nie zajmuje się żonglerką i ekwilibrystyką słowną, lubuje się w słuchaniu alt-rocka, zgłębianiu kina światowego i konsumowaniu szeroko rozumianej (pop)kultury.
Dziękujemy, że przeczytałeś cały artykuł. Jak go oceniasz?
4.7/5 (3 głosy)

Czytaj więcej