Скорости сетей Wi-Fi и Ethernet: подробное объяснение

Производительность стандартов компьютерного оборудования часто рекламируется с использованием теоретических максимальных значений, измеренных в идеальных лабораторных условиях (на практике скорость передачи данных может быть ограничена контроллерами устройств, температурой или другими узкими местами). Эти цифры не обязательно отражают реальные скорости использования, но они отлично подходят для целей сравнения, поскольку четко показывают различия между технологическими поколениями.

В таблицах ниже я привожу теоретическое максимальное значение для каждого стандарта, округленное для удобства чтения и сравнения, и всегда указанное в байтах (а именно в МБ/с). Здесь я писал о стандартах передачи и хранения компьютерных данных, единицах измерения, скоростях и их теоретических основах.

Проводные сети (Ethernet)

Проводные сети представляют собой традиционную и надежную форму передачи данных, где устройства обмениваются данными друг с другом через физические кабели. Эти сети обычно обеспечивают большую стабильность, меньшую задержку и более высокие скорости передачи данных по сравнению с беспроводными решениями, особенно при высокой нагрузке.

История и развитие

В первых компьютерных сетях использовались проводные соединения, изначально через коаксиальные кабели, а затем, с 1990-х годов, кабели UTP (Unshielded Twisted Pair) стали отраслевым стандартом. Технология Ethernet, разработанная в 1970-х годах, остается одним из наиболее распространенных проводных сетевых решений и сегодня. Она непрерывно развивалась с начальных скоростей 10 Мбит/с до потенциальных 400 Гбит/с на сегодняшний день.

Интересные факты и технические детали

• Кабели UTP, FTP и STP: Самым распространенным типом Ethernet-кабеля является UTP (Unshielded Twisted Pair), в котором используются неэкранированные витые пары. Кабели FTP (Foiled Twisted Pair) и STP (Shielded Twisted Pair) используют экранирование, обеспечивая лучшую защиту от электромагнитных помех (EMI).
• Категории: Ethernet-кабели доступны в различных категориях (например, Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7, Cat8), которые обеспечивают увеличение пропускной способности и скорости. Например, Cat6a может поддерживать скорость до 10 Гбит/с, а Cat8 – до 40 Гбит/с на коротких расстояниях.
• Оптоволоконные кабели: Для передачи данных на большие расстояния и с высокой скоростью предпочтительнее оптоволоконные кабели, поскольку они невосприимчивы к электромагнитным помехам и могут передавать данные на десятки километров без значительной потери сигнала.

Преимущества и недостатки

✅ Преимущества:

• Высокая скорость и низкая задержка
• Стабильное, помехоустойчивое соединение
• Более высокая безопасность, так как сложнее перехватить данные

❌ Недостатки:

• Требуется физическая кабельная проводка, что может быть дороже и менее гибко
• Более сложная установка и обслуживание
• Ограниченная мобильность устройств

Таблица стандартов передачи данных Ethernet

Примечание: Более высокие скорости (100G, 400G и выше) в основном используют оптоволокно для больших расстояний, хотя существуют и медные решения для ближней связи, такие как кабели прямого подключения (DAC).

Беспроводные сети (Wi-Fi)

Беспроводные сети (такие как Wi-Fi, Bluetooth, LTE, 5G) стали все более популярными за последние десятилетия, позволяя устройствам подключаться к интернету и друг к другу без проводов. Wi-Fi – одна из самых распространенных беспроводных технологий, используемых дома, в офисах и общественных местах.

История и развитие

Первый стандарт Wi-Fi, 802.11, появился в 1997 году и мог обеспечивать скорость до 2 Мбит/с. В 2000-х годах стандарты Wi-Fi 802.11b/g/a получили широкое распространение, предлагая более быструю передачу данных. Настоящий прорыв произошел с Wi-Fi 4 (802.11n) и Wi-Fi 5 (802.11ac), которые обеспечили более высокие скорости, более стабильные соединения и лучший радиус действия. Сегодня Wi-Fi 6/6E и Wi-Fi 7 выводят беспроводные сети на новый уровень с более низкой задержкой и большей пропускной способностью.

Интересные факты и технические детали

• Диапазоны частот: Wi-Fi в основном работает в диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц, а с новыми Wi-Fi 6E/7 – и в диапазоне 6 ГГц. Диапазон 2,4 ГГц обеспечивает больший радиус действия, но более загружен и медленнее, в то время как диапазоны 5 ГГц и 6 ГГц обеспечивают более высокие скорости и менее загруженные каналы.
• MIMO и MU-MIMO: Современные стандарты Wi-Fi поддерживают технологии Multiple Input Multiple Output (MIMO) и Multi-User MIMO (MU-MIMO), позволяя нескольким устройствам подключаться одновременно на высоких скоростях.
• OFDMA и Beamforming: Wi-Fi 6 и более новые версии представили Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) для более эффективного распределения каналов между несколькими устройствами, и Beamforming, который направляет сигнал в сторону подключенного устройства, улучшая стабильность соединения.

Преимущества и недостатки

✅ Преимущества:

• Простота использования без проводов
• Гибкость и мобильность (любое устройство с Wi-Fi может подключиться)
• Простая установка и расширяемость

❌ Недостатки:

• Как правило, более низкие скорости и более высокая задержка по сравнению с проводными решениями
• Подверженность помехам (от других сетей Wi-Fi, Bluetooth, микроволновых печей и т. д.)
• Потенциальные риски безопасности (требующие надежного шифрования, такого как WPA3, для защиты)

Развитие Wi-Fi постоянно улучшает производительность, но в определенных ситуациях – например, в корпоративных средах с высокой нагрузкой или в центрах обработки данных – проводные сети по-прежнему необходимы для обеспечения стабильности и максимальной скорости.

Таблица стандартов передачи данных Wi-Fi

*Примечание: Скорости Wi-Fi являются теоретическими максимумами в идеальных условиях, часто требующих нескольких антенн (потоков) и широких каналов. Реальные скорости обычно ниже.