أساسيات WiFi الجزء 2: المعايير والتعديلات من خلال 802.11n

جرب أداة القضاء على المشاكل

اليوم ، WiFi في كل مكان: المقاهي والمطاعم والتجزئة والفنادق والأماكن الرياضية ، إلخ. يمكننا الوصول إليها من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية. في المنزل ، قد تكون هناك وحدات تحكم ألعاب وأجهزة منزلية ذكية وأجهزة فك التشفير. لدي العديد من أجهزة ChromeCast. يقومون بتحويل جهاز التلفزيون الخاص بك إلى جهاز شبكة لاسلكية يمكنك بث الأفلام من جهاز الكمبيوتر أو الهاتف الخاص بك مباشرة إلى التلفزيون. إنه منتشر جدًا في أسلوب حياتنا لدرجة أننا لا نفكر فيه مرة أخرى.

معلومة مثيرة للاهتمام: لقد عملت على نطاق واسع مع سلاسل الفنادق الوطنية ، ويمكنني أن أخبرك أنه في عام 2012 ، كان لدى المسافر العادي من رجال الأعمال جهازي WiFi متصلان بشبكة الفنادق. اليوم ، يتراوح هذا الرقم بين 3 و 3.5 أجهزة لكل غرفة. لقد رأيت العديد من الفنادق تتدافع لزيادة السعة بسبب طلب العملاء.

ولكن لم يمض وقت طويل على استخدام WiFi من قِبل المهوسين والشركات الكبيرة فقط. هذه هي المقالة الثانية في سلسلة تغطي أساسيات WiFi. إذا فاتك الجزء الأول ، تحقق من ذلك هنا . سنناقش تطور المعايير والتعديلات المختلفة. خصائصهم وقدراتهم.

في البداية ، كان هناك 802.11-1997 اساسي. كان الإصدار الأصلي بمثابة مقدمة لشبكة WiFi قابلة للاستخدام. تضمن المعيار FHSS (طيف انتشار قفز التردد) ، DSSS (طيف انتشار التسلسل المباشر) في نطاق 2.4 جيجا هرتز ، وكذلك الأشعة تحت الحمراء. النطاق الترددي كان مقتصرًا على 1-2 ميجا بت في الثانية. تم تعريف المعيار بشكل فضفاض لدرجة أن هناك العديد من المنتجات التجارية حيث كان التشغيل البيني صعبًا للغاية ، إن لم يكن مستحيلًا. كانت المنتجات الأكثر شيوعًا هي منتجات Proxim و Symbol (أصبحت الآن جزءًا من Motorola).

أول شبكة WiFi 'حقيقية': 802.11b

لا يدرك معظمهم أنه تم إصدار تعديلات 802.11a و 802.11b في نفس الوقت (1999). سنتحدث عن 11b أولاً لأنه يبني على المعيار الأصلي.

بادئ ذي بدء ، يستخدم 11b DSSS الذي ينشر قوة الإشارة عبر نطاق من الترددات بعرض 22 ميجا هرتز تقريبًا. الميزة هي زيادة أداء الإشارة إلى الضوضاء مقارنة بالطرق السابقة. كان التحسين الرئيسي الثاني هو استخدام تقنية تشفير متقدمة تسمى CCK (مفتاح رمز مجاني). وكانت النتيجة زيادة الإنتاجية إلى 11 ميجابت في الثانية بالإضافة إلى تحسين الأداء. يتضمن هذا أيضًا القدرة على خفض سرعة النقل إلى 5.5 و 2 و 1 ميجابت في الثانية حسب الضرورة.

11b كانت شائعة إلى حد ما. كان أحد الأسباب الرئيسية هو إنشاء تحالف WiFi. بدأت هذه المنظمة غير الربحية في عام 1999 من قبل العديد من شركات التكنولوجيا لضمان قابلية التشغيل البيني للمنتجات بين الشركات المصنعة.

802.11a كان نوعًا ما مثل إدسل شبكة WiFi ، قبل وقتها من الناحية التكنولوجية ، ولا أحد يريدها.

كما ذكرت ، تم إصدار تعديلي 11 أ و 11 ب في نفس الوقت. ولكن ، تم اقتراح 11 أ في الأصل في وقت سابق ، ومن هنا جاءت علامة 'أ' لأنها كانت الأولى. مواصفات 11a مختلفة جدًا.

أولاً ، يستخدم النطاق 5 جيجا هرتز ؛ مع كل المزايا والعيوب الملازمة للترددات الأعلى.

الثاني هو استخدام OFDM (مضاعفة تقسيم التردد المتعامد). تقسم هذه التقنية قناة التردد الراديوي إلى 64 قناة فرعية (حوامل فرعية) ، وتنقل كميات أصغر من البيانات عبر قنوات فرعية متعددة في وقت واحد. والنتيجة هي سرعة نقل تصل إلى 54 ميجابت في الثانية ، مع القدرة على التنحي إلى 48 و 36 و 24 و 18 و 12 و 9 و 6 ميجابت في الثانية. كما أنه يقلل بشكل كبير من مشكلة التداخل بسبب تعدد المسيرات. 11 أ غير متوافق مع 11 ب.

11a لم تكن شائعة جدًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى التكلفة. كقاعدة عامة ، يعد تصنيع المعدات القادرة على التردد العالي أكثر تكلفة.

مغير اللعبة: 802.11g

معيار 802.11g ، الذي تم إصداره عام 2003 كان بمثابة تغيير حقيقي للعبة. في الأساس ، جمعت أفضل ما في العالمين. يستخدم النطاق 2.4 جيجا هرتز ، جنبًا إلى جنب مع تقنية التشكيل OFDM الفائقة ؛ بتكلفة تقترب من 11b جهازًا. كان أحد الجوانب السلبية الرئيسية هو شرط التوافق مع الإصدارات السابقة ؛ يجب أن تكون أجهزة 11g قادرة على الاتصال بأجهزة 11b. يمكن أن تؤثر هذه القدرة بشدة على أداء شبكة WiFi الخاصة بك ؛ وهو موضوع سيتم مناقشته في مقال مستقبلي.

11 جرام كانت شائعة للغاية. كانت مسؤولة عن انفجار شبكة WiFi في السوق الاستهلاكية الأوسع. في الواقع ، كان ذلك عندما بدأ العديد من مزودي خدمة الإنترنت في تضمين WiFi في معداتهم CPE (معدات العملاء). بالنسبة للعديد من الأشخاص ، كانت تجربة WiFi الأولى لديهم عبارة عن موجه لاسلكي 11 جرام. الأكثر نجاحًا كان Linksys WRT54G ، الذي تم إصداره في الأصل في أواخر عام 2002. جزء من السبب هو القدرة على تخصيص البرامج الثابتة ؛ موضوع آخر لمقال في المستقبل.

كان 802.11-2007 بمثابة 'تجميع' للمعايير والتعديلات حتى الآن. وشملت 11 أ و 11 ب و 11 ز. تم تضمين تعديلات أخرى لا تتعلق مباشرة بالمناقشة قيد البحث.

واردة التحسينات: 802.11n

802.11n صدر في عام 2009 كان مرتقبا للغاية. كان هناك طلب متزايد على أداء أفضل ومزيد من الإنتاجية. على سبيل المثال ، 2007 ، قدمت Netflix خدمة قائمة على الاشتراك لدفق الفيديو مباشرة إلى المستهلك. لقد رأيت تقديرات تقول إن بث الفيديو (بشكل أساسي Netflix) مسؤول عن أكثر من 30٪ من حركة المرور على الإنترنت اليوم.

الشيء الوحيد الذي لا يدركه معظم الناس (حتى المتمرسين بالتكنولوجيا) هو أن 11n تستخدم في النطاقين 2.4 و 5 جيجا هرتز. لجميع الأغراض العملية ، فهي عبارة عن مجموعة من التحسينات على 11a و 11 g الحاليين.

تحسين تنفيذ OFDM. على الرغم من أن عدد الموجات الحاملة الفرعية ظل كما هو ، فإن 11n تستخدم المزيد منها لنقل البيانات ؛ عدد أقل من شركات النقل الفرعية المخصصة للطيار / التحكم / الإدارة. هذا يعني المزيد من الإنتاجية.

تمت إضافة إمكانية MIMO (مدخلات متعددة ومخرجات متعددة). سيتناول التفسير التفصيلي لـ MIMO مقالة كاملة بمفرده. باختصار ، تمتلك أجهزة 11n القدرة على إرسال تدفقات متعددة من البيانات (حتى 4) في نفس الوقت. يمكن أن تصل سرعة كل تيار إلى 72 ميجا بت في الثانية.

mimo wireless

هذا يعتمد على تصميم الجهاز المحدد. يجب أن يحتوي كل تيار على هوائي واحد على الأقل. هذا هو السبب في أنك ترى أجهزة 11n مع أي مكان من 1 إلى 6 هوائيات. الترميز القياسي المستخدم هو 3x3: 3 ، على سبيل المثال. يشير هذا إلى 3 هوائيات إرسال و 3 هوائيات استقبال و 3 تدفقات مكانية. نظرًا للتكلفة ، يوجد عدد قليل جدًا من الأجهزة 4x4: 4 في السوق. جهاز هوائي واحد غير قادر على MIMO ؛ هذه هي عادةً الأجهزة الرخيصة جدًا التي يتم تمييزها عادةً على أنها n150.

قناة الترابط. كما تمت مناقشته في المقالة السابقة ، يسمح 11n باستخدام ما يصل إلى قناتين ، مما يؤدي بشكل أساسي إلى مضاعفة الإنتاجية.

تمت إضافة تشكيل الشعاع الأساسي. هذا موضوع تقني للغاية ، لذا سألخصه فقط. Beamforming هي تقنية تستخدم لتعديل اتساع وطور الإشارة المرسلة بحيث تخلق 'تداخلًا بناء' لمستقبل معين. والنتيجة هي أنه على الرغم من إرسال إشارتين من هوائيين منفصلين مكانيًا ، إلا أنهما يظهران كإشارة واحدة أقوى إلى ذلك المستلم المحدد.

مع كل التحسينات المذكورة أعلاه ، 11n قادرة على: سرعة نقل بيانات أولية تصل إلى 600 ميجابت في الثانية ، ومنطقة تغطية إشارة أكثر قابلية للاستخدام ، وموثوقية اتصال محسنة.

تم إصدار مسودة التعديل في عام 2007. كانت قريبة بما يكفي لما اعتقد الجميع أنه سيكون النهائي ، حيث بدأ العديد من الشركات المصنعة في إنتاج أجهزة المسودة n. على الرغم من أن عملاء المؤسسات والشركات كانوا مترددين في الالتزام بجهاز مسودة n ، إلا أن السوق الاستهلاكية جعلت 11n تحظى بشعبية كبيرة. اليوم ، أجهزة 11n هي المعيار الفعلي في كل مكان.

كان 802.11-2012 بمثابة 'تجميع' آخر للمعايير والتعديلات حتى الآن. تضمنت كل شيء بدءًا من 802.11-2007 بالإضافة إلى 11n. تم تضمين تعديلات أخرى لا تتعلق مباشرة بالمناقشة قيد البحث.

لاحظ أن التعديل التكيفي يستخدم لتحسين أداء الإرسال والأخطاء. جميع أجهزة WiFi (802.11a / b / g / n) قادرة على التحول إلى تقنية تعديل مختلفة بناءً على قوة الإشارة وأخطاء الإرسال والتداخل وما إلى ذلك. هذا مسؤول عن خفض معدل النقل المذكور في هذه المقالة.

يتم الحفاظ على هذه المعايير من قبل IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات).

لمزيد من المعلومات ، قم بزيارة موقع الويب الخاص بهم على: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html

في مقالتي التالية ، سأغطي 802.11ac بالإضافة إلى التعديلات الجديدة الأخرى التي قد لا تكون على علم بها.

كما هو الحال دائمًا ، إذا كانت لديك فكرة عن مقال ، فيرجى إبلاغي بذلك في التعليقات أدناه.