Na początku lat 60. XX wieku powstał pierwszy projekt dotyczący sieci Internet. Sporządzona na zlecenie amerykańskiego Departamentu Obrony koncepcja transmisji informacji zakładała budowę sieci łączności, która przetrwałaby III wojnę światową, będącą w tamtych czasach bardzo realnym zagrożeniem.
W 1969 roku na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles wdrożono w ramach testów pierwszą sieć komputerową, czyli węzły sieci ARPANET łączące komputery, na których zainstalowano pierwowzór Internetu. Prace badawcze i wdrożeniowe finansowane były przez Advanced Research Project Agency (ARPA) – rządową agencję zajmującą się rozwojem technologii wojskowej w zakresie obronności. Dotychczasowe projekty zakładały budowę sieci opartej na jednym centralnym komputerze. Rozwiązanie to jednak było nie do przyjęcia, gdyż awaria takiego komputera unieruchomiłaby całą sieć. W projekcie ARPA chodziło o możliwość zbudowania sieci komputerowej bez punktu centralnego, która to mogłaby przetrwać i nadal funkcjonować pomimo uszkodzeń pewnych jej części. Realizacją koncepcji transmisji danych opartej na takim wykonaniu zajął się Paul Baran. To on wprowadził dobrze znane dziś pojęcia protokołu sterowania transmisją TCP (Transmission Control Protocol) oraz adresu IP (liczbowego identyfikatora nadawany interfejsowi sieciowemu) – numeru rejestracyjnego komputera. Początkowo protokoły te przyjęte jako standard wojskowy, z czasem trafiły do obiegu cywilnego. TCP miał za zadanie kontrolować przepływ transmisji danych w Internecie, które od teraz trafiały bezpośrednio z punktu X do punktu Y. Natomiast IP to nic innego jak dokładny adres każdego komputera, dzięki któremu można było precyzyjnie przekazywać informację do konkretnego urządzenia. Kilka lat później naukowiec Ian Postel wprowadził pojęcie DSN (Data Source Name), które stało się drugim ważnym filarem Internetu. Wtedy właśnie weszło do powszechnego użytku słowo Internet.
W 1971 roku programista Raymond Tomlison wysłał pierwszy e-mail. Dotychczas udawało się wysłać wiadomość w obrębie jednego komputera. Dopiero Tomlinsonowi udało się przesłać e-maila na zupełnie inną jednostkę – oczywiście korzystając z rządowej sieci ARPANET. Przesyłanie wiadomości możliwe było po oddzieleniu nazwy konta od nazwy komputera. Tomlison wybrał symbol @, który idealnie do tego się nadawał – do dziś znak ten oddziela adresata od adresu serwera klienta poczty. Zastosowanie znaku @ sprawiło, że komunikacja przez ARPANET była bardzo skuteczna i pozwoliła na dalszy rozwój sieci.
W 1991 roku, po cofnięciu przez ARPANET zakazu używania sieci dla celów cywilnych, nastąpił burzliwy rozwój Internetu i technik transmisji danych. W tym samym roku informatyk Tim Berners stworzył język HTML. Wynaleziony przez niego kod umożliwił powstanie pierwszej w historii strony www. Od tego czasu Internet stał się powszechny. Jeszcze w tym samym roku opracowano standard IEEE 802.11b, nazwany pierwszym standardem Wi-Fi (Wireless Fidelity). Internet bezprzewodowy stał się niezwykle popularny. Już po kilku latach miliony osób korzystały z sieci Wi-Fi, a w 2004 roku odbył się lot samolotem, podczas którego pasażerowie pierwszy raz mogli skorzystać z sieci Wi-Fi w podróży.
Dziś Wi-Fi jest technologią, która pozwala na bezprzewodowy dostęp do Internetu w niemal każdym urządzeniu. Wykorzystuje do tego fale o odpowiedniej częstotliwości nadawania i odbierania, czyli rzędu Gigaherców. Co więcej, Wi-Fi działa na dwóch częstotliwościach 2.4GHz i 5GHz i może zapewnić prędkość do 1000 Mb/s. Jego funkcjonowanie wygląda tak, że router dzieli pewną cześć częstotliwości na kilka osobnych kanałów. Na nich może komunikować się określona liczba urządzeń, czyli laptop, komputer albo telefon. Wi-Fi umożliwia tworzenie nawet kilkudziesięciu kanałów w zależności od szerokości kanału i dostępnej częstotliwości.
Od 2004 roku sieci Wi-Fi stały się bardzo powszechne. W 2011 roku wprowadzono do użytkowania pierwsze hotspoty, czyli miejsca w których każdy może skorzystać z bezpłatnego Internetu bezprzewodowego na swoim laptopie czy smartfonie.
W 2012 roku z technologii transmisji bezprzewodowej Wi-Fi korzystało ponad 25 proc. gospodarstw domowych na świecie i 40 proc. przedsiębiorstw. W kolejnych latach firmy technologiczne zaczęły wprowadzać nowe standardy przesyłu danych, a sieć stawała się coraz szybsza, niezawodna i bezpieczna. Przeprowadzone w 2015 roku przez IDC Institute badania pokazały, że Wi-Fi jest drugą po jedzeniu pod względem ważnosci rzeczą, bez której ludzie nie mogą się obejść. W 2018 roku na każdego mieszkańca naszej planety przypadały dwa urządzenia Wi-Fi. Dwa lata później globalna liczba hotspotów sięgnęła 500 milionów, czyli 10 razy więcej niż dekadę wcześniej. Dziś technologia Wi-Fi jest dominującym źródłem dostępu do Internetu. Już teraz około 65 proc. transmisji danych prowadzona jest właśnie z tego
typu sieci.
Wi-Fi jest obecnie wykorzystywane do budowania rozległych sieci internetowych (WAN). Szczególnym zastosowaniem
Wi-Fi jest budowanie sieci lokalnych (LAN) opartych na komunikacji radiowej, czyli WLAN. Zasięg tej technologi to zakres od kilku metrów do kilku kilometrów i rzeczywistej przepustowości sięgającej 900 Mb/s, przy transmisji w standardzie 802.11ac na trzech kanałach o szerokości 80 MHz jednocześnie. Od powstania pierwszego protokołu transmisyjnego tego standardu wprowadzono wiele jego modyfikacji – wszystkie jednak gwarantują interoperacyjność pomiędzy różnymi urządzeniami bezprzewodowymi. Nie sposób tu wymienić wszystkie standardy Wi-Fi wraz ze szczegółowymi specyfikacjami ich dotyczącymi, jednak należy wspomnieć o najważniejszych z nich:
- 802.11b – pasmo 2.4 GHz, transmisja do 11 Mbps;
- 802.11a – pasmo 5 GHz, transmisja do 54 Mbps;
- 802.11g – pasmo 2.4 GHz, transmisja do 54 Mbps;
- 802.11n – pasmo 2.4 GHz lub 5 GHz, transmisja do 150 Mbps w jednym strumieniu danych; do 600 Mbps, dla 4 strumieni; w praktyce maksimum 100 Mbps dla użytkownika;
- 802.11e – standard określający realizację QoS (Quality of Service), czyli obsługę priorytetów transmisji danych multimedialnych różnego typu: ,,voice”, ,,video” etc; definiuje także realizację oszczędzania energii przez urządzenia mobilne;
- 802.11i – kluczowy standard określający realizację funkcji bezpiecznej sieci Wi-Fi – ,,RSN”, czyli Robust Secure Network, obejmuje zagadnienia szyfrowania transmisji (CCMP/AES) oraz autoryzacji, w tym integracji z protokołami 802.1X/EAP;
- Wi-Fi 5 lub według poprzedniej nomenklatury 802.11ac – pasmo 5 GHz; transmisja 433 Mbps do 1,69 Gbps w zależności od konfiguracji MIMO; zagregowana: 1.69 Gbps, do 6.77 Gbps w fazie drugiej standardu (MU-MIMO);
- do ośmiu niezależnych strumieni – 8×8:8 MIMO; urządzenia mogą używać kanałów o szerokości 20, 40, 80 i 160 Mhz, wybór kanału jest dynamiczny;
- Wi-Fi 6 lub według poprzedniej nomenklatury 802.11ax – pasmo 2.4 GHz lub 5 GHz, transmisja do 1.2 Gbps w jednym strumieniu danych; zagregowana teoretycznie do 14 Gbps; wprowadza wyższe w stosunku do ac poziomy modulacji zapewniające szybszą transmisję, ale główne ulepszenia bazują na optymalizacji samego protokołu;
- Wi-Fi 6E – wersja Standardu Wi-Fi 6 przeznaczona dla pasma 6 GHz.
Teraz najnowszą generacją Wi-Fi jest Wi-Fi 6 wprowadzone na rynek w 2019 roku. W międzyczasie pojawiło się również Wi-Fi 6E, które stanowi ewolucję Wi-Fi 6. Oba standardy nie zostały jeszcze odpowiednio spopularyzowane (Wi-Fi 5 nadal jest najczęściej wykorzystywanym protokołem), ale grupa robocza IEEE kończy już najważniejsze prace nad standardem Wi-Fi 7. Nad swoimi pierwszymi urządzeniami z Wi-Fi 7 pracują już także najwięksi producenci sprzętu sieciowego na świecie – prym wiedzie tu firma Qualcomm, która na targach MWC 2022 (w lutym 2022 roku) zapowiedziała pierwsze układ kompatybilny z Wi-Fi 7. Wi-Fi 7 to nazwa handlowa standardu łączności bezprzewodowej IEEE 802.11be Extremely High Throughput. Według aktualnych informacji Wi-Fi 7 zostanie ratyfikowane w 2024 roku. Oznacza to, że do wdrożenia pozostało jeszcze trochę czasu, ale producenci sprzętu na własną rękę testują obecne możliwości nowego standardu. Wi-Fi 7 skupi się na zapewnieniu jak najwyższej wydajności, co zostanie osiągnięte dzięki większej szerokości kanałów. Nie wolno zapomnieć również, że Wi-Fi 7 wykorzysta możliwości dotychczasowych standardów – głównie Wi-Fi 5 oraz Wi-Fi 6/6E. Wi-Fi 7, podobnie jak 5G, opracowywane jest w celu zapewnienia wysokiej wydajności niezależnie od liczby urządzeń podłączonych do jednej stacji bazowej. Sieć Wi-Fi 7 korzystać ma z pasma 2,4 GHz, 5 GHz oraz 6 GHz (wprowadzonego wraz z Wi-Fi 6E). W Wi-Fi 7 możliwe będzie wykorzystanie kanałów o szerokości 320 MHz. Szerokie pasmo pozytywnie wpływa na wydajność transmisji danych oraz ogranicza ryzyko wystąpienia zakłóceń podczas komunikacji. Wi-Fi 7 poradzi sobie z nimi dzięki rozwiązaniu „preambule puncturing”, które pozwala na zmianę pasma kanału na wolne od zakłóceń bez zerwania połączenia.
Według najnowszych badań opublikowanych przez ABI Research technologia Wi-Fi 7 odegra ważną rolę w świecie nowych technologii w ciągu pięciu najbliższych lat. Wi-Fi przejedzie z technologii transmisji dwupasmowej do transmisji trzypasmowej, która zwiększy wydajność i niezawodność sieci bezprzewodowej, zbliżając ją osiągami do obecnych sieci przewodowych. A to
ważny krok wpisujący sieci bezprzewodowe w rozwój sztucznej inteligencji.
Internet i Wi-Fi stały się nieodłącznymi narzędziami naszego życia codziennego – od zabawy po pracę zawodową. Nie wyobrażamy sobie dziś wymiany korespondencji, zakupów, załatwiania spraw urzędowych czy zwyczajnej rozrywki bez Internetu opartego na radiowych technologiach transmisji danych.
MACIEJ SKORASZEWSKI, Biuro PTPiREE
