آشنایی با تکنولوژی های Wi-Fi

هنگامی که در حال راه‌اندازی Wi-Fi در خانه یا محل کار هستید، ممکن است با بسیاری از اصطلاحات و مفاهیم فنی شبکه مواجه شوید که درک آنها برایتان کمی دشوار باشد. در این مقاله، برخی از فناوری‌های کلیدی مرتبط با تکنولوژی های Wi-Fi و تأثیر آن‌ها بر کاربران عادی را بررسی می‌کنیم.

استاندارد وای فای IEEE 802.11:

استاندارد EEE 802.11، مجموعه‌ای از پروتکل‌ها برای پیاده‌سازی ارتباطات شبکه بی‌سیم (WLAN) را از طریق Wi-Fi بین کامپیوترها، تلفن‌های همراه، نقاط دسترسی و سایر دستگاه‌ها در فرکانس‌های مختلف از جمله، محدود فرکانس‌های 2.4 گیگاهرتز، 5 گیگاهرتز و 60 گیگاهرتز را مشخص می‌کند. باندهای این پروتکل ها در لایه کنترل دسترسی رسانه (MAC) و لایه فیزیکی (PHY) مدل OSI کار می کنند.

پروتکل اصلی 802.11 (که اکنون منسوخ شده است) در ابتدا فقط 1-2 مگابیت بر ثانیه را به همراه چند فناوری دیگر مشخص می کرد. اما این پروتکل به سرعت توسط 802.11b در اوایل دهه 2000 دنبال شد که سرعت داده خام تا 11 مگابیت در ثانیه را امکان پذیر می کند و در باند 2.4 گیگاهرتز کار می کند.

تقریباً در همان زمان، استاندارد 802.11a منتشر شد که از رابط هوا مبتنی بر OFDM استفاده می کند. این در باند 5 گیگاهرتز کار می کند و حداکثر سرعت داده در آن حدود 54 مگابیت در ثانیه است که به طور واقعی یک توان عملیاتی خالص در حدود 20 مگابیت بر ثانیه را به همراه دارد.

در سال 2003، 802.11g معرفی شد که روی باند 2.4GHz کار می کرد، اما از همان طرح انتقال مبتنی بر OFDM استفاده می کرد که در 802.11a استفاده می شد. این استاندارد حداکثر نرخ بیت لایه فیزیکی را در حدود 54 مگابیت در ثانیه یا حدود 22 مگابیت بر ثانیه میانگین توان واقعی را امکان پذیر می کند. سخت افزار 802.11g به طور کامل با دستگاه های قدیمی 802.11 b نیز سازگار است.

همچنین در سال 2006 استاندارد 802.11n با نام Wi-Fi 4 معرفی شد. از هر دو باند 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز پشتیبانی می کند. با این حال، در آن زمان، پشتیبانی از 5 گیگاهرتز اختیاری تلقی می شد. این استاندارد از آنتن های چند ورودی، چند خروجی (MIMO) و حداکثر نرخ انتقال 300 مگابیت در ثانیه (یا حداکثر 450 مگابیت در ثانیه با سه آنتن) پشتیبانی می کند. 802.11n کاملاً با استانداردهای 802.11b/g سازگار است.

در ماه دسامبر 2013، پس از یک فاصله طولانی، مشخصات 802.11ac با نام Wi-Fi 5 منتشر شد. این یک توسعه استاندارد 802.11n بود و پشتیبانی کامل از باند 5 گیگاهرتز را نیز اضافه کرد و در دو فاز یا موج منتشر شد. Wave 1 در سال 2013 منتشر شد، در حالی که Wave 2 در سال 2016 معرفی شد. فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند شکل‌دهی پرتو، MIMO چند کاربره (MU-MIMO)، جریان‌های فضایی بیشتر (۸ بر ۴ در ۸۰۲.۱۱n) و سایرین عملکرد وای‌فای را تا حد زیادی بهبود بخشیدند و از نظر تئوری سرعت انتقال حداکثر ۱۳۰۰ مگابیت بر ثانیه را در هر آنتن (۸۰۲.۱۱ac) ممکن می‌سازند.

تلاش برای بهبود سرعت بی سیم همچنان ادامه دارد. در چند سال گذشته اصلاحات متعددی در مشخصات بی سیم انجام شده است. هدف 802.11ax (Wi-Fi 6) ارائه 4 برابر توان عملیاتی 802.11ac است. 802.11ay نرخ خروجی تا 20 گیگابیت در ثانیه را امکان پذیر می کند و در نظر گرفته شده است که در طیف موج میلی متری 60 گیگاهرتز (EHF) کار کند.

بیشتر بخوانید: معرفی انواع استانداردهای وای فای یا وایرلس

SSID و کلید WPA2:

SSID مخفف Service Set Identifier است. به زبان ساده، این نام شبکه Wi-Fi است که با یک نقطه دسترسی مرتبط است. برخی از SSID ها به عنوان شبکه های Wi-Fi باز در دسترس هستند، در حالی که برخی دیگر محافظت می شوند. برای اتصال به یک SSID محافظت شده، یک دستگاه Wi-Fi باید خود را با ارائه رمز عبور صحیح احراز هویت کند.

WPA2 (مخفف Wi-Fi Protected Access 2) روش امنیتی اضافه شده به نسل فعلی نقاط دسترسی بی سیم است که امنیت و کنترل های دسترسی قوی تری را فراهم می کند. کلید WPA2 اساسا رمز عبور نقطه دسترسی بی سیم شما است.

هنگام اتصال به یک شبکه وای فای، به وسیله نام آن شبکه را تشخیص می دهیم که این نام قابل تغییر است و شما می توانید برای تغییر این نام وارد تنظیمات مودم شده و به جای گزینه “Network Name” در قسمت SSID نام شبکه را تغییر دهید.

پس می توان گفت یک شبکه Wi-Fi به وسیله SSID شناسایی شده و هنگامی که روی گزینه اتصال یا connect یک شبکه بی سیم کلیک می کنیم، فهرستی از اسامی شبکه های وای فای نزدیک، به ما نمایش داده می شود.

بیشتر بخوانید: Wi-Fi6 چیست و کاربرد آن

باندهای فرکانس Wi-Fi:

Wi-Fi موجود در خانه یا محل کار معمولاً در 2 باند فرکانسی مجزا کار می کند. استانداردهای 802.11b/g/n از طیف 2400 مگاهرتز تا 2500 مگاهرتز استفاده می کنند که معمولاً به عنوان باند 2.4 گیگاهرتز در نظر گرفته می شود. 802.11a/n/ac/ax از باند 4915 مگاهرتز – 5825 مگاهرتز بالاتر و تنظیم‌شده‌تر استفاده می‌کند که باند 5 گیگاهرتز نیز شناخته می‌شود. هردوی این باندها بخشی از باندهای رادیویی صنعتی، علمی و پزشکی (ISM) هستند.

در مقایسه با باند 5 گیگاهرتز، باند 2.4 گیگاهرتز طول موج بیشتری دارد و بنابراین برد بیشتری دارد، در حالی که باند 5 گیگاهرتز فرکانس بالاتری دارد، سریعتر است و می تواند پهنای باند بالاتری را در خود جای دهد.

به غیر از Wi-Fi، بسیاری از لوازم خانگی بی سیم که به طور منظم استفاده می شوند، از باند 2.4 گیگاهرتز نیز استفاده می‌کنند. مانیتورهای‌کودک، دوربین‌های بی‌سیم، دستگاه‌های بلوتوث، تلفن‌های بی‌سیم، اجاق‌های مایکروویو، Zigbee (که در دستگاه‌های مدرن اینترنت اشیا استفاده می‌شود) و غیره، همگی روی ۲.۴ گیگاهرتز کار می‌کنند.

کانال های Wi-Fi و عرض کانال:

2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز بیشتر به گروه های کوچکتری از محدوده فرکانس به نام کانال تقسیم می شوند که دستگاه های بی سیم خاص برای ارسال یا دریافت داده استفاده می کنند. محدوده فرکانس های مشخص شده برای یک کانال خاص را عرض کانال می گویند. یک کانال وسیع‌تر پهنای باند بیشتری دارد و می‌تواند حجم بیشتری از داده‌ها را به طور همزمان (با توان بالاتر) در مقایسه با کانال باریک‌تر منتقل کند.

در مجموع 14 کانال در محدوده 2.4 گیگاهرتز (شماره های 1 تا 14) تعیین شده است، با فاصله 5 مگاهرتز از یکدیگر، به جز فضای 12 مگاهرتز بین کانال های 13 و 14. در حالی که 802.11b بر اساس طیف گسترده توالی مستقیم (DSSS) بود.

مدولاسیون و با استفاده از عرض کانال 22 مگاهرتز، 802.11g/n بر اساس مدولاسیون OFDM است و از عرض کانال 20 مگاهرتز استفاده می کند. با این حال، در هر دو مورد، باند 2.4 گیگاهرتز حداکثر تا 3 کانال غیر همپوشانی را امکان پذیر می کند.

کشورها قوانین تنظیمی خود را برای کانال های مجاز مشخص می کنند. کانال های 1 تا 11 برای استفاده در سراسر جهان در دسترس هستند. کانال های 12 و 13 در آمریکای شمالی مجاز نیستند (به استثنای برخی موارد)، در حالی که کانال 14 منحصراً در ژاپن در دسترس است.

بنابراین، با توجه به در دسترس بودن در سراسر جهان، کانال‌های 1، 6 و 11 تنها کانال‌هایی هستند که می‌توانید از بین آنها همپوشانی داشته باشید. بهتر است بدانید جفت‌های کانال مانند (2، 7، 12) یا (3، 8، 13) نیز همپوشانی ندارند، اما کانال‌های 12 یا 13 برای استفاده در ایالات متحده در دسترس نیستند.

پیوند کانال‌ها (Channel Bonding):

استانداردهای IEEE 802.11n (برای باند 2.4 گیگاهرتز) و 802.11ac/ax (برای باند 5 گیگاهرتز) مقرراتی را برای ترکیب تا 2، 4 یا 8 کانال 20 مگاهرتز برای تشکیل کانال های گسترده تر 40 مگاهرتز، 80 مگاهرتز یا 160 در نظر گرفته اند. این به عنوان پیوند کانال نیز شناخته می شود. از آنجایی که کانال‌های وسیع‌تر امکان خروجی بالاتر را می‌دهند، پیوند کانال امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها را فراهم می‌کند. اما تعداد کانال‌های غیر همپوشانی احتمالی را نیز کاهش می‌دهد.

802.11n امکان ترکیب کانال هایی با عرض حداکثر 40 مگاهرتز در باند 2.4 گیگاهرتز را فراهم می کند. این به طور قابل توجهی نرخ انتقال داده را در باند 2.4 گیگاهرتز افزایش می دهد. اما این نیز یک مبادله با تعداد کانال های غیر همپوشانی است، زیرا کانال های محدودی در باند 2.4 گیگاهرتز وجود دارد.

بنابراین اتصال کانال عملی تر است و در باند 5 گیگاهرتز توصیه می شود، در مکان هایی که تعداد کافی کانال در دسترس است. 802.11ac امکان اتصال کانال تا عرض 160 مگاهرتز در 5 گیگاهرتز را فراهم می کند و نرخ انتقال پهنای باند بالاتری را امکان پذیر می کند.

تداخلWi-Fi:

هنگامی که دو یا چند سیگنال رادیویی نزدیک که در یک محدوده فرکانس مشترک کار می کنند با یکدیگر برخورد می کنند، به آن همپوشانی می گویند. و هنگامی که چندین سیگنال رادیویی با یکدیگر همپوشانی دارند، باعث تداخل می شود. تداخل باعث تأخیر می شود، که ممکن است به سرعت آپلود و دانلود کندتر ترجمه شود، حتی زمانی که سیگنال Wi-Fi قوی دارید.

دستگاه‌های Wi-Fi و نقاط دسترسی ممکن است در معرض سه نوع تداخل قرار گیرند این تداخل ها عبارتند از:

• تداخل کانال مشترک (CCI):

هنگامی که دو یا چند دستگاه Wi-Fi مجاور که در یک کانال کار می کنند سعی می کنند به طور همزمان با نقاط دسترسی مربوطه خود ارتباط برقرار کنند، باعث تداخل کانال مشترک می شود. در تداخل کانال مشترک، هر دستگاه Wi-Fi باید به نوبت اطلاعات را ارسال یا دریافت کند (IEEE 802.11 از CSMA/CA برای انتقال بسته استفاده می کند).

بنابراین در Co-Channel Interference، عملکرد شبکه توسط زمان انتظار مانع می شود، اما پهنای باند مدیریت می شود. هر دستگاه در نهایت فرصتی برای برقراری ارتباط با نقطه دسترسی مربوط به خود پیدا می کند. بنابراین، تا زمانی که تعداد قابل توجهی از دستگاه‌ها در یک کانال مشترک نباشند، تداخل کانال مشترک باعث تاخیرهای قابل توجهی در شبکه‌های Wi-Fi نمی‌شود.

• تداخل کانال مجاور (ACI):

تداخل کانال مجاور زمانی ایجاد می‌شود که دو یا چند دستگاه Wi-Fi مجاور که روی کانال‌های همپوشانی مجاور کار می‌کنند، سعی می‌کنند همزمان با هم ارتباط برقرار کنند. این نوع تداخل باعث ایجاد نویز ناخواسته می شود. سیگنال‌های نقطه دسترسی A توسط سیگنال‌های نقاط دسترسی همسایه B، C و غیره مختل می‌شوند.

در نتیجه، همه شبکه‌های تعاملی ممکن است افت بسته‌ها را تجربه کنند و نیاز به ارسال مجدد بسته‌های از دست رفته داشته باشند، در نتیجه باعث تاخیر در شبکه می‌شود.

ACI در مقایسه با CCI بدتر است، زیرا در مورد CCI، کانال Wi-Fi مشترک به صورت داخلی در بین دستگاه ها مدیریت می شود. اما در مورد ACI، تداخل توسط دستگاه‌های Wi-Fi دیگری که در کانال‌های مختلف کار می‌کنند ایجاد می‌شود و نمی‌توان آن را مدیریت کرد. بنابراین خود را به عنوان نویز ناخواسته نشان می دهد.

• تداخل های غیر Wi-Fi:

همانطور که قبلا ذکر شد، بسیاری از دستگاه‌های بی‌سیم دیگر (مانند مانیتور کودک، دستگاه‌های بلوتوث، اجاق‌های مایکروویو یا دوربین‌های بی‌سیم) وجود دارند که در باند 2.4 گیگاهرتز کار می‌کنند. هنگامی که این دستگاه ها در محدوده یک یا چند شبکه Wi-Fi هستند و سعی می کنند همزمان با دستگاه های Wi-Fi مجاور ارتباط برقرار کنند، تداخل ایجاد شده تداخل غیر وای فای نامیده می شود.

تداخل غیر وای فای بدترین نوع تداخلی است که دستگاه های وای فای و نقاط دسترسی ممکن است با آن مواجه شوند. این نوع تداخل توسط دستگاه هایی ایجاد می شود که در محدوده فرکانسی مشابه دستگاه های Wi-Fi (2.4 گیگاهرتز) کار می کنند، اما با استانداردهای IEEE 802.11 مطابقت ندارند و از پروتکل های یکسانی پیروی نمی کنند.

تداخل غیر وای فای کاملا غیرقابل پیش بینی است و بسته به نوع دستگاه مورد استفاده، ممکن است در کل طیف 2.4 گیگاهرتز یا فقط چند کانال موقت کار کند. گاهی اوقات، اگر تداخل غیر Wi-Fi قوی باشد، دستگاه های Wi-Fi ممکن است ارتباطات را تا زمانی که تمام نشود متوقف کنند.

تداخل کانال مشترک و کانال مجاور می تواند در باند 2.4 گیگاهرتز و همچنین 5 گیگاهرتز رخ دهد، اما تداخل غیر وای فای معمولا فقط در باند 2.4 گیگاهرتز رخ می دهد. باند 2.4 گیگاهرتز به شدت توسط دستگاه های Wi-Fi و غیر Wi-Fi استفاده می شود و تداخل در باند تنها با اتصال کانال بدتر می شود.

 در باند 5 گیگاهرتز، تعداد کافی کانال و دستگاه های وای فای نسبتاً کمتری روی باند کار می کنند. علاوه بر این، از آنجایی که باند 5 گیگاهرتز در مقایسه با باند 2.4 گیگاهرتز برد کمتری دارد، احتمال برخورد با شبکه های وای فای همسایه نیز کمتر است.

بنابراین، در 5 گیگاهرتز، تداخل کانال مشترک و کانال مجاور در مقایسه با 2.4 گیگاهرتز نادر است و تداخل غیر وای فای در صورت وجود ناچیز است. ACI نیز تقریباً صفر است مگر اینکه پیوند کانال درگیر باشد.

یک نکته قابل توجه این است که به عنوان بهترین روش، توصیه می‌شود روتر یا نقطه دسترسی خود را طوری تنظیم کنید که از هر یک از کانال‌های غیر همپوشانی (1،6، یا 11) استفاده کند و شانس ACI را در باند 2.4 گیگاهرتز کاهش دهید. برخی از برنامه‌های موجود برای رایانه‌های رومیزی، لپ‌تاپ و سیستم‌عامل‌های تلفن همراه، قابلیتی را برای اسکن شبکه‌های Wi-Fi اطراف شما برای تعیین کانال‌های بدون ازدحام ارائه می‌دهند.

• تداخل در پیوند کانال‎‌ها:

قبلاً آموخته‌ایم که پیوند کانال به ترکیب دو یا چند کانال مجاور اجازه می‌دهد تا توان عملیاتی و نرخ انتقال داده را افزایش دهد. با این حال، اتصال کانال با یک جنبه منفی همراه است، هر چه کانال های بیشتری را ترکیب کنید، تعداد کانال های غیر همپوشانی بین آنها کاهش می یابد و احتمال تداخل کانال هم کانال و هم کانال مجاور افزایش می یابد.

رومینگ سریع (802.11k/v/r):

Fast Basic Service Set Transition (FT)، با نام رومینگ سریع، اصلاحیه استاندارد بی سیم IEEE 802.11 (802.11r) است که امکان انتقال سریع و ایمن دستگاه های بی سیم در حال حرکت از یک نقطه دسترسی به نقطه دسترسی را در همان شبکه Wi-Fi را فراهم می کند. در ارتباط با 802.11k و 802.11v، رومینگ سریع به شما امکان می دهد تا زمانی که دستگاه از یک AP به دیگری سوئیچ می کند، تجربه رومینگ یکپارچه ای داشته باشید.

این اکسس پوینت‌ها را قادر می‌سازد تا دستگاه‌های وای‌فای ورودی را در صورتی که قبلاً به نقطه دسترسی دیگری در همان شبکه متصل شده بودند، سریع‌تر احراز هویت کنند. در مناطق بزرگ Wi-Fi تحت پوشش چندین اکسس پوینت، رومینگ سریع اساساً به شما امکان می دهد آزادانه بدون هیچ تفاوتی در تجربه Wi-Fi موجود، پرسه بزنید.

برای دستگاه‌های Wi-Fi که از برنامه‌های حساس به تأخیر استفاده می‌کنند (تماس‌های VoIP یا VoWiFi، پخش ویدیو یا بازی و غیره) هنگام رومینگ بین AP مفید است.

رومینگ سریع زمان احراز هویت را در محیط‌هایی که امنیت WPA2 Enterprise را پیاده‌سازی می‌کنند، به‌طور محسوسی کاهش می‌دهد، جایی که مشتری نیازی به انجام تبادل 802.1X/EAP و احراز هویت مجدد خود به سرور RADIUS هر بار که از یک AP به AP به دیگری می‌رود، ندارد. همچنین رومینگ را در شبکه‌های Wi-Fi مش که در خانه پیاده‌سازی می‌شوند، بهبود می‌بخشد.

با این حال، بسیاری از دستگاه‌های بی‌سیم قدیمی‌تر که از رومینگ سریع پشتیبانی نمی‌کنند، نمی‌توانند اطلاعات FT موجود در سیگنال Wi-Fi را تفسیر کنند و بسته‌های داده را به اشتباه گزارش می‌کنند که خراب شده‌اند. این می تواند باعث تاخیرهای ناخواسته در شبکه با دستگاه های قدیمی شود. بنابراین، زمانی که دستگاه‌های قدیمی‌تر ناسازگار به شبکه متصل هستند، خاموش کردن رومینگ سریع در خانه معمولاً یک تمرین خوب است.

ورودی چندگانه، خروجی چندگانه (SU-MIMO) (802.11n):

ورودی چندگانه، خروجی چندگانه (MIMO) a.ka. MIMO تک کاربر یا SU-MIMO روشی برای انتقال داده های بی سیم است که در آن دستگاه می تواند چندین جریان داده را به/از یک نقطه دسترسی به طور همزمان آپلود یا دانلود کند. MIMO با افزایش تعداد آنتن‌های وای‌فای در APها، نقش بزرگی در افزایش توان و ظرفیت اتصالات بی‌سیم ایفا کرد.

فناوری MIMO از یک پدیده امواج رادیویی طبیعی به نام چند مسیری استفاده می کند. با استفاده از چند مسیر، اطلاعات ارسال شده از دیوارها، ستون ها یا موانع دیگر منعکس می شود و چندین بار از زوایای مختلف و در زمان های کمی متفاوت به دستگاه گیرنده می رسد.

قبل از MIMO، این پدیده منجر به تداخل و کاهش سرعت شبکه های بی سیم می شد. فناوری MIMO از چندین فرستنده و گیرنده هوشمند با ابعاد فضایی اضافه برای تفسیر بهتر این سیگنال ها، افزایش عملکرد و برد استفاده می کند.

شکل دهی پرتو Wi-Fi:

Beamforming تکنیکی برای پخش سیگنال بی سیم است که سیگنال بی سیم را به جای پخش کردن آن در همه جهات به سمت یک دستگاه گیرنده خاص متمرکز می کند. یکی از راه‌های دستیابی به شکل‌دهی پرتو، داشتن چندین آنتن در مجاورت است که همگی سیگنال یکسانی را ارسال می‌کنند، اما با فاصله زمانی.

بسته به موقعیت آن، امواج همپوشانی در برخی مناطق تداخل سازنده (که سیگنال را قوی تر می کند) و در برخی دیگر تداخل مخرب (که آن را ضعیف تر یا غیرقابل تشخیص می کند) ایجاد می کند. هنگام استفاده از آنتن های همه جهته، الگوی آنتن فازی ایجاد شده به طور موثر جهت دار می شود.

Beamforming معرفی شده در 802.11ac فقط به صورت یک طرفه از روتر شما به سمت دستگاه های Wi-Fi مشتری کار می کند. بنابراین، این فقط به افزایش سرعت دانلود شما کمک می کند، اما نه آپلود. 802.11ax به پشتیبانی از شکل دهی پرتو به سبک 802.11ac با پیشرفت های بیشتر ادامه می دهد.

MIMO چند کاربره (MU-MIMO):

MU-MIMO تکامل یافته SU-MIMO است که در جریان AC Wave 2 یا نسل بعدی AC از 802.11ac معرفی شد. این به چندین کاربر (دستگاه های Wi-Fi) اجازه می دهد تا چندین جریان داده را به طور همزمان ارسال یا دریافت کنند. MU-MIMO مفهوم شکل دهی پرتو را کمی فراتر می برد.

با افزودن آنتن‌های بیشتر، الگوی آنتن فازی می‌تواند هر دو ناحیه حداکثر تداخل سازنده (جایی که سیگنال قوی‌ترین است) و حداکثر تداخل مخرب (جایی که سیگنال ضعیف‌ترین است) را کنترل کند. با استفاده از دانش موقعیت‌های نسبی همه دستگاه‌های مشتری مرتبط، می‌توان یک الگوی مرحله‌ای ایجاد کرد که APها را قادر می‌سازد تا با چندین مشتری به طور مستقل و همزمان ارتباط برقرار کنند.

در 802.11ac، MU-MIMO AP ها را قادر می سازد تا با حداکثر 4 مشتری به طور همزمان و حداکثر 8 جریان فضایی (4×8) ارتباط برقرار کنند. در آن زمان، MU-MIMO فقط به صورت یک طرفه از AP ​​به مشتری پشتیبانی می کرد. ترافیک Uplink از مشتری به AP همچنان یک دستگاه در یک زمان بود. با 802.11ax، MU-MIMO برای پشتیبانی از ترافیک دوطرفه، از AP ​​به مشتری و بالعکس، بهبود یافته است و حداکثر 8 کلاینت را به طور همزمان پشتیبانی می کند.

دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس متعامد (OFDMA) (802.11ax):

802.11a/g/n/ac از تکنیکی به نام تقسیم فرکانس متعامد یا OFDM استفاده می کند که با استفاده از یک کانال فرکانس حامل، چندین بسته داده را به طور همزمان ارسال یا دریافت می کند. اما OFDM نسبتاً ناکارآمد است زیرا یک کاربر می تواند از کل پهنای باند موجود صرف نظر از اندازه بسته استفاده کند.

 به عنوان مثال، فرض کنید یک نقطه دسترسی از یک کانال 40 مگاهرتز برای برقراری ارتباط با دستگاه های سرویس گیرنده خود استفاده می کند – A، B، و C. Client A در حال پخش ویدیوی با کیفیت بالا در زمان واقعی است. B در حال گشت و گذار در وب است، در حالی که C فقط در حال ارسال پیامک است. با OFDM، هر یک از سه اتصال از یک کانال کامل 40 مگاهرتز برای انتقال استفاده می‌کنند، بنابراین یک جریان ویدئو، یک صفحه وب و یک متن از پهنای باند یکسانی استفاده می‌کنند که بهینه نیست.

802.11ax، دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس متعامد یا OFDMA را معرفی می‌کند، که توسعه‌ای از OFDM است، که در آن هر کانال به کانال‌های فرعی با پهنای باند متفاوت به نام واحدهای منبع (RU) تقسیم می‌شود. سپس هر کانال فرعی یا RU می تواند بر اساس استفاده از پهنای باند مربوطه به کاربران مختلف (مشتریان) اختصاص داده شود تا همه آنها بتوانند به طور همزمان ارسال یا دریافت کنند.

در مثال بالا، با 802.11ax، کلاینت‌های A، B و C همچنان از همان کانال 40 مگاهرتز استفاده می‌کنند، اما به جای اینکه در صف منتظر بمانند، همگی می‌توانند پهنای باند موجود را به طور همزمان به اشتراک بگذارند. سرویس گیرنده ای که بسته های داده بزرگتر را ارسال یا دریافت می کند (مانند یک جریان ویدئو) از یک بسته داده بزرگتر استفاده می کند، در حالی که مشتری دیگری که در بسته های کوچکتر (مانند پیام های متنی) ارتباط برقرار می کند، یک واحد منبع کوچکتر دریافت می کند.

AP اندازه واحدهای منبع تخصیص داده شده برای هر کلاینت را تعیین می کند و ممکن است کل کانال را به یک کاربر اختصاص دهد اگر استفاده از پهنای باند آن بالا باشد. هر دو MU-MIMO و OFDMA فن آوری هایی هستند که امکان دسترسی چند کاربره به یک کانال را به طور همزمان فراهم می کنند، اما هدف آنها متفاوت است.

در حالی که MU-MIMO از چندین جریان فضایی برای دسترسی چندگانه استفاده می کند، OFDMA از کانال های فرعی یا واحدهای منبع استفاده می کند. به طور کلی، OFDMA یک روش دسترسی چندگانه کارآمدتر است، و حتی اگر 802.11ax امکان استفاده ترکیبی از MU-MIMO و OFDMA را فراهم می‌کند، باید دید که تا چه حد گسترده اجرا می‌شود.

بیشتر بخوانید: OFDMA چیست؟

Mesh Wi-Fi (802.11s):

استاندارد بی سیم IEEE 802.11s تعریف می کند که چگونه دستگاه های Wi-Fi خاص (که به آنها گره گفته می شود) می توانند برای ایجاد یک شبکه مش WLAN به یکدیگر متصل شوند. گره‌های مش با هم هوشمندانه کار می‌کنند تا یک شبکه بی‌سیم واحد با یک اتصال قابل اعتماد ایجاد کنند و تجربه‌ای یکپارچه را در سراسر یک منطقه تحت پوشش گسترده‌تر فراهم کنند.

یکی از گره ها معمولاً به عنوان گره اصلی عمل می کند، جایی که اتصال از مودم اینترنت شما وارد می شود. گره های دیگر معمولاً با گره اصلی از طریق Wi-Fi یا به طور مستقیم یا از طریق گره های میانی ارتباط برقرار می کنند.

سیستم‌های Wi-Fi Mesh معمولاً با پشتیبانی از چند باند ارائه می‌شوند و دستگاه‌ها را قادر می‌سازد به هر دو باند 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز به طور همزمان متصل شوند و یک اتصال طولانی برد پایدار در هر دو باند ایجاد کنند. بنابراین، تجربه فعالیت‌های با پهنای باند بالا مانند پخش جریانی، بازی و غیره نیز در تمام اتاق‌ها در یک سیستم مش Wi-Fi تمام خانه یکپارچه است.

رومینگ بدون درز:

گره‌های مش مجهز به پروتکل‌های رومینگ بدون درز هستند تا به مشتریان اجازه می‌دهند تا به طور یکپارچه بین گره‌های مختلف حرکت کنند بدون اینکه بر تجربه Wi-Fi آنها تأثیر بگذارد. برخی از سیستم‌های مش ممکن است پشتیبانی از رومینگ سریع داخلی داشته باشند که امکان تعویض سریع‌تر بین گره‌ها را برای مشتریان پشتیبانی‌شده فراهم می‌کند.

مسیریابی تطبیقی:

گره‌های مش معمولاً با قابلیت‌های مسیریابی تطبیقی ​​هوشمند ارائه می‌شوند که امکان پرش سریع‌تر بین گره‌ها و کلاینت‌ها را فراهم می‌کند. همچنین در مورد شبکه های مش (به غیر از گره اولیه) هیچ نقطه خرابی واحدی وجود ندارد. اگر هر یک از گره‌های ثانویه از کار بیفتد یا عملکرد نادرست داشته باشد، گره‌های باقیمانده به‌طور خودکار بسته‌های داده را به‌طور هوشمندانه مسیریابی می‌کنند تا بهترین تجربه Wi-Fi ممکن را برای دستگاه‌های متصل بدون وقفه فراهم کنند.

Backhaul اختصاصی:

در یک شبکه Wi-Fi مش، گره ها از مقدار قابل توجهی از پهنای باند موجود برای برقراری ارتباط با یکدیگر و فعال نگه داشتن شبکه استفاده می کنند. گره های مش سه باند معمولا با یک باند 2.4 گیگاهرتز و دو باند 5 گیگاهرتز عرضه می شوند. و در برخی موارد، یکی از باندهای 5 گیگاهرتز به طور اختصاصی برای ارتباطات بین گره ای استفاده می شود که به عنوان backhaul اختصاصی شناخته می شود (گاهی اوقات به عنوان ستون فقرات نیز شناخته می شود).

بدون بک هاول اختصاصی، تنها گره اولیه در شبکه مش ظرفیت تقریباً کاملی خواهد داشت. تمام گره های دیگر سرعت بارگذاری و دانلود به طور قابل توجهی کندتر را نشان می دهند. اگر گره های مش بی سیم شما دارای بک هاول اختصاصی نیستند، همچنان می توانید عملکرد گره های ثانویه را با داشتن یک اتصال سیمی بین آنها بهبود بخشید.

استانداردهای مش بی سیم غیر Wi-Fi:

به غیر از Wi-Fi Mesh، دو نوع استاندارد مش بی سیم وجود دارد که معمولاً توسط سازندگان تجهیزات وایرلس پشتیبانی می شود، Zigbee و Bluetooth mesh.

Zigbee یک استاندارد مش بی سیم کم هزینه و کم مصرف است که عمدتاً در دستگاه های IoT استفاده می شود. مانند سایر استانداردهای مش، Zigbee قادر است پوشش شبکه خود را با برقراری ارتباط با سایر دستگاه های (گره ها) سازگار با Zigbee در مجاورت گسترش دهد.

مشابه Zigbee، مش بلوتوث یک استاندارد شبکه بی سیم است که مبتنی بر انرژی کم بلوتوث است که امکان برقراری ارتباط بین چند نفر را از طریق رادیو بلوتوث فراهم می کند. این برای ایجاد شبکه‌های دستگاه مقیاس بزرگ مبتنی بر بلوتوث بهینه شده است، که معمولاً برای اتوماسیون ساختمان، شبکه‌های حسگر و سایر راه‌حل‌های IoT مناسب است.

منبع: Wi-Fi Basics