آشنايي با تكنولوژي هاي Wi-Fi

هنگامي كه در حال راه‌اندازي Wi-Fi در خانه يا محل كار هستيد، ممكن است با بسياري از اصطلاحات و مفاهيم فني شبكه مواجه شويد كه درك آنها برايتان كمي دشوار باشد. در اين مقاله، برخي از فناوري‌هاي كليدي مرتبط با تكنولوژي هاي Wi-Fi و تأثير آن‌ها بر كاربران عادي را بررسي مي‌كنيم.

 استاندارد واي فاي IEEE 802.11:

استاندارد EEE 802.11، مجموعه‌اي از پروتكل‌ها براي پياده‌سازي ارتباطات شبكه بي‌سيم (WLAN) را از طريق Wi-Fi بين كامپيوترها، تلفن‌هاي همراه، نقاط دسترسي و ساير دستگاه‌ها در فركانس‌هاي مختلف از جمله، محدود فركانس‌هاي 2.4 گيگاهرتز، 5 گيگاهرتز و 60 گيگاهرتز را مشخص مي‌كند. باندهاي اين پروتكل ها در لايه كنترل دسترسي رسانه (MAC) و لايه فيزيكي (PHY) مدل OSI كار مي كنند.

پروتكل اصلي 802.11 (كه اكنون منسوخ شده است) در ابتدا فقط 1-2 مگابيت بر ثانيه را به همراه چند فناوري ديگر مشخص مي كرد. اما اين پروتكل به سرعت توسط 802.11b در اوايل دهه 2000 دنبال شد كه سرعت داده خام تا 11 مگابيت در ثانيه را امكان پذير مي كند و در باند 2.4 گيگاهرتز كار مي كند.

تقريباً در همان زمان، استاندارد 802.11a منتشر شد كه از رابط هوا مبتني بر OFDM استفاده مي كند. اين در باند 5 گيگاهرتز كار مي كند و حداكثر سرعت داده در آن حدود 54 مگابيت در ثانيه است كه به طور واقعي يك توان عملياتي خالص در حدود 20 مگابيت بر ثانيه را به همراه دارد.

در سال 2003، 802.11g معرفي شد كه روي باند 2.4GHz كار مي كرد، اما از همان طرح انتقال مبتني بر OFDM استفاده مي كرد كه در 802.11a استفاده مي شد. اين استاندارد حداكثر نرخ بيت لايه فيزيكي را در حدود 54 مگابيت در ثانيه يا حدود 22 مگابيت بر ثانيه ميانگين توان واقعي را امكان پذير مي كند. سخت افزار 802.11g به طور كامل با دستگاه هاي قديمي 802.11 b نيز سازگار است.

همچنين در سال 2006 استاندارد 802.11n با نام Wi-Fi 4 معرفي شد. از هر دو باند 2.4 گيگاهرتز و 5 گيگاهرتز پشتيباني مي كند. با اين حال، در آن زمان، پشتيباني از 5 گيگاهرتز اختياري تلقي مي شد. اين استاندارد از آنتن هاي چند ورودي، چند خروجي (MIMO) و حداكثر نرخ انتقال 300 مگابيت در ثانيه (يا حداكثر 450 مگابيت در ثانيه با سه آنتن) پشتيباني مي كند. 802.11n كاملاً با استانداردهاي 802.11b/g سازگار است.

در ماه دسامبر 2013، پس از يك فاصله طولاني، مشخصات 802.11ac با نام Wi-Fi 5 منتشر شد. اين يك توسعه استاندارد 802.11n بود و پشتيباني كامل از باند 5 گيگاهرتز را نيز اضافه كرد و در دو فاز يا موج منتشر شد. Wave 1 در سال 2013 منتشر شد، در حالي كه Wave 2 در سال 2016 معرفي شد. فناوري‌هاي پيشرفته‌اي مانند شكل‌دهي پرتو، MIMO چند كاربره (MU-MIMO)، جريان‌هاي فضايي بيشتر (۸ بر ۴ در ۸۰۲.۱۱n) و سايرين عملكرد واي‌فاي را تا حد زيادي بهبود بخشيدند و از نظر تئوري سرعت انتقال حداكثر ۱۳۰۰ مگابيت بر ثانيه را در هر آنتن (۸۰۲.۱۱ac) ممكن مي‌سازند.

تلاش براي بهبود سرعت بي سيم همچنان ادامه دارد. در چند سال گذشته اصلاحات متعددي در مشخصات بي سيم انجام شده است. هدف 802.11ax (Wi-Fi 6) ارائه 4 برابر توان عملياتي 802.11ac است. 802.11ay نرخ خروجي تا 20 گيگابيت در ثانيه را امكان پذير مي كند و در نظر گرفته شده است كه در طيف موج ميلي متري 60 گيگاهرتز (EHF) كار كند.

SSID و كليد WPA2:

SSID مخفف Service Set Identifier است. به زبان ساده، اين نام شبكه Wi-Fi است كه با يك نقطه دسترسي مرتبط است. برخي از SSID ها به عنوان شبكه هاي Wi-Fi باز در دسترس هستند، در حالي كه برخي ديگر محافظت مي شوند. براي اتصال به يك SSID محافظت شده، يك دستگاه Wi-Fi بايد خود را با ارائه رمز عبور صحيح احراز هويت كند.

WPA2 (مخفف Wi-Fi Protected Access 2) روش امنيتي اضافه شده به نسل فعلي نقاط دسترسي بي سيم است كه امنيت و كنترل هاي دسترسي قوي تري را فراهم مي كند. كليد WPA2 اساسا رمز عبور نقطه دسترسي بي سيم شما است.

هنگام اتصال به يك شبكه واي فاي، به وسيله نام آن شبكه را تشخيص مي دهيم كه اين نام قابل تغيير است و شما مي توانيد براي تغيير اين نام وارد تنظيمات مودم شده و به جاي گزينه “Network Name” در قسمت SSID نام شبكه را تغيير دهيد.

پس مي توان گفت يك شبكه Wi-Fi به وسيله SSID شناسايي شده و هنگامي كه روي گزينه اتصال يا connect يك شبكه بي سيم كليك مي كنيم، فهرستي از اسامي شبكه هاي واي فاي نزديك، به ما نمايش داده مي شود.

باندهاي فركانس Wi-Fi:

Wi-Fi موجود در خانه يا محل كار معمولاً در 2 باند فركانسي مجزا كار مي كند. استانداردهاي 802.11b/g/n از طيف 2400 مگاهرتز تا 2500 مگاهرتز استفاده مي كنند كه معمولاً به عنوان باند 2.4 گيگاهرتز در نظر گرفته مي شود. 802.11a/n/ac/ax از باند 4915 مگاهرتز – 5825 مگاهرتز بالاتر و تنظيم‌شده‌تر استفاده مي‌كند كه باند 5 گيگاهرتز نيز شناخته مي‌شود. هردوي اين باندها بخشي از باندهاي راديويي صنعتي، علمي و پزشكي (ISM) هستند.

در مقايسه با باند 5 گيگاهرتز، باند 2.4 گيگاهرتز طول موج بيشتري دارد و بنابراين برد بيشتري دارد، در حالي كه باند 5 گيگاهرتز فركانس بالاتري دارد، سريعتر است و مي تواند پهناي باند بالاتري را در خود جاي دهد.

به غير از Wi-Fi، بسياري از لوازم خانگي بي سيم كه به طور منظم استفاده مي شوند، از باند 2.4 گيگاهرتز نيز استفاده مي‌كنند. مانيتورهاي‌كودك، دوربين‌هاي بي‌سيم، دستگاه‌هاي بلوتوث، تلفن‌هاي بي‌سيم، اجاق‌هاي مايكروويو، Zigbee (كه در دستگاه‌هاي مدرن اينترنت اشيا استفاده مي‌شود) و غيره، همگي روي ۲.۴ گيگاهرتز كار مي‌كنند.

كانال هاي Wi-Fi و عرض كانال:

2.4 گيگاهرتز و 5 گيگاهرتز بيشتر به گروه هاي كوچكتري از محدوده فركانس به نام كانال تقسيم مي شوند كه دستگاه هاي بي سيم خاص براي ارسال يا دريافت داده استفاده مي كنند. محدوده فركانس هاي مشخص شده براي يك كانال خاص را عرض كانال مي گويند. يك كانال وسيع‌تر پهناي باند بيشتري دارد و مي‌تواند حجم بيشتري از داده‌ها را به طور همزمان (با توان بالاتر) در مقايسه با كانال باريك‌تر منتقل كند.

در مجموع 14 كانال در محدوده 2.4 گيگاهرتز (شماره هاي 1 تا 14) تعيين شده است، با فاصله 5 مگاهرتز از يكديگر، به جز فضاي 12 مگاهرتز بين كانال هاي 13 و 14. در حالي كه 802.11b بر اساس طيف گسترده توالي مستقيم (DSSS) بود.

مدولاسيون و با استفاده از عرض كانال 22 مگاهرتز، 802.11g/n بر اساس مدولاسيون OFDM است و از عرض كانال 20 مگاهرتز استفاده مي كند. با اين حال، در هر دو مورد، باند 2.4 گيگاهرتز حداكثر تا 3 كانال غير همپوشاني را امكان پذير مي كند.

كشورها قوانين تنظيمي خود را براي كانال هاي مجاز مشخص مي كنند. كانال هاي 1 تا 11 براي استفاده در سراسر جهان در دسترس هستند. كانال هاي 12 و 13 در آمريكاي شمالي مجاز نيستند (به استثناي برخي موارد)، در حالي كه كانال 14 منحصراً در ژاپن در دسترس است.

بنابراين، با توجه به در دسترس بودن در سراسر جهان، كانال‌هاي 1، 6 و 11 تنها كانال‌هايي هستند كه مي‌توانيد از بين آنها همپوشاني داشته باشيد. بهتر است بدانيد جفت‌هاي كانال مانند (2، 7، 12) يا (3، 8، 13) نيز همپوشاني ندارند، اما كانال‌هاي 12 يا 13 براي استفاده در ايالات متحده در دسترس نيستند.

پيوند كانال‌ها (Channel Bonding):

استانداردهاي IEEE 802.11n (براي باند 2.4 گيگاهرتز) و 802.11ac/ax (براي باند 5 گيگاهرتز) مقرراتي را براي تركيب تا 2، 4 يا 8 كانال 20 مگاهرتز براي تشكيل كانال هاي گسترده تر 40 مگاهرتز، 80 مگاهرتز يا 160 در نظر گرفته اند. اين به عنوان پيوند كانال نيز شناخته مي شود. از آنجايي كه كانال‌هاي وسيع‌تر امكان خروجي بالاتر را مي‌دهند، پيوند كانال امكان انتقال سريع‌تر داده‌ها را فراهم مي‌كند. اما تعداد كانال‌هاي غير همپوشاني احتمالي را نيز كاهش مي‌دهد.

802.11n امكان تركيب كانال هايي با عرض حداكثر 40 مگاهرتز در باند 2.4 گيگاهرتز را فراهم مي كند. اين به طور قابل توجهي نرخ انتقال داده را در باند 2.4 گيگاهرتز افزايش مي دهد. اما اين نيز يك مبادله با تعداد كانال هاي غير همپوشاني است، زيرا كانال هاي محدودي در باند 2.4 گيگاهرتز وجود دارد.

بنابراين اتصال كانال عملي تر است و در باند 5 گيگاهرتز توصيه مي شود، در مكان هايي كه تعداد كافي كانال در دسترس است. 802.11ac امكان اتصال كانال تا عرض 160 مگاهرتز در 5 گيگاهرتز را فراهم مي كند و نرخ انتقال پهناي باند بالاتري را امكان پذير مي كند.

تداخلWi-Fi:

هنگامي كه دو يا چند سيگنال راديويي نزديك كه در يك محدوده فركانس مشترك كار مي كنند با يكديگر برخورد مي كنند، به آن همپوشاني مي گويند. و هنگامي كه چندين سيگنال راديويي با يكديگر همپوشاني دارند، باعث تداخل مي شود. تداخل باعث تأخير مي شود، كه ممكن است به سرعت آپلود و دانلود كندتر ترجمه شود، حتي زماني كه سيگنال Wi-Fi قوي داريد.

دستگاه‌هاي Wi-Fi و نقاط دسترسي ممكن است در معرض سه نوع تداخل قرار گيرند اين تداخل ها عبارتند از:

• تداخل كانال مشترك (CCI):

هنگامي كه دو يا چند دستگاه Wi-Fi مجاور كه در يك كانال كار مي كنند سعي مي كنند به طور همزمان با نقاط دسترسي مربوطه خود ارتباط برقرار كنند، باعث تداخل كانال مشترك مي شود. در تداخل كانال مشترك، هر دستگاه Wi-Fi بايد به نوبت اطلاعات را ارسال يا دريافت كند (IEEE 802.11 از CSMA/CA براي انتقال بسته استفاده مي كند).

بنابراين در Co-Channel Interference، عملكرد شبكه توسط زمان انتظار مانع مي شود، اما پهناي باند مديريت مي شود. هر دستگاه در نهايت فرصتي براي برقراري ارتباط با نقطه دسترسي مربوط به خود پيدا مي كند. بنابراين، تا زماني كه تعداد قابل توجهي از دستگاه‌ها در يك كانال مشترك نباشند، تداخل كانال مشترك باعث تاخيرهاي قابل توجهي در شبكه‌هاي Wi-Fi نمي‌شود.

• تداخل كانال مجاور (ACI):

تداخل كانال مجاور زماني ايجاد مي‌شود كه دو يا چند دستگاه Wi-Fi مجاور كه روي كانال‌هاي همپوشاني مجاور كار مي‌كنند، سعي مي‌كنند همزمان با هم ارتباط برقرار كنند. اين نوع تداخل باعث ايجاد نويز ناخواسته مي شود. سيگنال‌هاي نقطه دسترسي A توسط سيگنال‌هاي نقاط دسترسي همسايه B، C و غيره مختل مي‌شوند.

در نتيجه، همه شبكه‌هاي تعاملي ممكن است افت بسته‌ها را تجربه كنند و نياز به ارسال مجدد بسته‌هاي از دست رفته داشته باشند، در نتيجه باعث تاخير در شبكه مي‌شود.

ACI در مقايسه با CCI بدتر است، زيرا در مورد CCI، كانال Wi-Fi مشترك به صورت داخلي در بين دستگاه ها مديريت مي شود. اما در مورد ACI، تداخل توسط دستگاه‌هاي Wi-Fi ديگري كه در كانال‌هاي مختلف كار مي‌كنند ايجاد مي‌شود و نمي‌توان آن را مديريت كرد. بنابراين خود را به عنوان نويز ناخواسته نشان مي دهد.

• تداخل هاي غير Wi-Fi:

همانطور كه قبلا ذكر شد، بسياري از دستگاه‌هاي بي‌سيم ديگر (مانند مانيتور كودك، دستگاه‌هاي بلوتوث، اجاق‌هاي مايكروويو يا دوربين‌هاي بي‌سيم) وجود دارند كه در باند 2.4 گيگاهرتز كار مي‌كنند. هنگامي كه اين دستگاه ها در محدوده يك يا چند شبكه Wi-Fi هستند و سعي مي كنند همزمان با دستگاه هاي Wi-Fi مجاور ارتباط برقرار كنند، تداخل ايجاد شده تداخل غير واي فاي ناميده مي شود.

تداخل غير واي فاي بدترين نوع تداخلي است كه دستگاه هاي واي فاي و نقاط دسترسي ممكن است با آن مواجه شوند. اين نوع تداخل توسط دستگاه هايي ايجاد مي شود كه در محدوده فركانسي مشابه دستگاه هاي Wi-Fi (2.4 گيگاهرتز) كار مي كنند، اما با استانداردهاي IEEE 802.11 مطابقت ندارند و از پروتكل هاي يكساني پيروي نمي كنند.

تداخل غير واي فاي كاملا غيرقابل پيش بيني است و بسته به نوع دستگاه مورد استفاده، ممكن است در كل طيف 2.4 گيگاهرتز يا فقط چند كانال موقت كار كند. گاهي اوقات، اگر تداخل غير Wi-Fi قوي باشد، دستگاه هاي Wi-Fi ممكن است ارتباطات را تا زماني كه تمام نشود متوقف كنند.

تداخل كانال مشترك و كانال مجاور مي تواند در باند 2.4 گيگاهرتز و همچنين 5 گيگاهرتز رخ دهد، اما تداخل غير واي فاي معمولا فقط در باند 2.4 گيگاهرتز رخ مي دهد. باند 2.4 گيگاهرتز به شدت توسط دستگاه هاي Wi-Fi و غير Wi-Fi استفاده مي شود و تداخل در باند تنها با اتصال كانال بدتر مي شود.

 در باند 5 گيگاهرتز، تعداد كافي كانال و دستگاه هاي واي فاي نسبتاً كمتري روي باند كار مي كنند. علاوه بر اين، از آنجايي كه باند 5 گيگاهرتز در مقايسه با باند 2.4 گيگاهرتز برد كمتري دارد، احتمال برخورد با شبكه هاي واي فاي همسايه نيز كمتر است.

بنابراين، در 5 گيگاهرتز، تداخل كانال مشترك و كانال مجاور در مقايسه با 2.4 گيگاهرتز نادر است و تداخل غير واي فاي در صورت وجود ناچيز است. ACI نيز تقريباً صفر است مگر اينكه پيوند كانال درگير باشد.

يك نكته قابل توجه اين است كه به عنوان بهترين روش، توصيه مي‌شود روتر يا نقطه دسترسي خود را طوري تنظيم كنيد كه از هر يك از كانال‌هاي غير همپوشاني (1،6، يا 11) استفاده كند و شانس ACI را در باند 2.4 گيگاهرتز كاهش دهيد. برخي از برنامه‌هاي موجود براي رايانه‌هاي روميزي، لپ‌تاپ و سيستم‌عامل‌هاي تلفن همراه، قابليتي را براي اسكن شبكه‌هاي Wi-Fi اطراف شما براي تعيين كانال‌هاي بدون ازدحام ارائه مي‌دهند.

• تداخل در پيوند كانال‎‌ها:

قبلاً آموخته‌ايم كه پيوند كانال به تركيب دو يا چند كانال مجاور اجازه مي‌دهد تا توان عملياتي و نرخ انتقال داده را افزايش دهد. با اين حال، اتصال كانال با يك جنبه منفي همراه است، هر چه كانال هاي بيشتري را تركيب كنيد، تعداد كانال هاي غير همپوشاني بين آنها كاهش مي يابد و احتمال تداخل كانال هم كانال و هم كانال مجاور افزايش مي يابد.

رومينگ سريع (802.11k/v/r):

Fast Basic Service Set Transition (FT)، با نام رومينگ سريع، اصلاحيه استاندارد بي سيم IEEE 802.11 (802.11r) است كه امكان انتقال سريع و ايمن دستگاه هاي بي سيم در حال حركت از يك نقطه دسترسي به نقطه دسترسي را در همان شبكه Wi-Fi را فراهم مي كند. در ارتباط با 802.11k و 802.11v، رومينگ سريع به شما امكان مي دهد تا زماني كه دستگاه از يك AP به ديگري سوئيچ مي كند، تجربه رومينگ يكپارچه اي داشته باشيد.

اين اكسس پوينت‌ها را قادر مي‌سازد تا دستگاه‌هاي واي‌فاي ورودي را در صورتي كه قبلاً به نقطه دسترسي ديگري در همان شبكه متصل شده بودند، سريع‌تر احراز هويت كنند. در مناطق بزرگ Wi-Fi تحت پوشش چندين اكسس پوينت، رومينگ سريع اساساً به شما امكان مي دهد آزادانه بدون هيچ تفاوتي در تجربه Wi-Fi موجود، پرسه بزنيد.

براي دستگاه‌هاي Wi-Fi كه از برنامه‌هاي حساس به تأخير استفاده مي‌كنند (تماس‌هاي VoIP يا VoWiFi، پخش ويديو يا بازي و غيره) هنگام رومينگ بين AP مفيد است.

رومينگ سريع زمان احراز هويت را در محيط‌هايي كه امنيت WPA2 Enterprise را پياده‌سازي مي‌كنند، به‌طور محسوسي كاهش مي‌دهد، جايي كه مشتري نيازي به انجام تبادل 802.1X/EAP و احراز هويت مجدد خود به سرور RADIUS هر بار كه از يك AP به AP به ديگري مي‌رود، ندارد. همچنين رومينگ را در شبكه‌هاي Wi-Fi مش كه در خانه پياده‌سازي مي‌شوند، بهبود مي‌بخشد.

با اين حال، بسياري از دستگاه‌هاي بي‌سيم قديمي‌تر كه از رومينگ سريع پشتيباني نمي‌كنند، نمي‌توانند اطلاعات FT موجود در سيگنال Wi-Fi را تفسير كنند و بسته‌هاي داده را به اشتباه گزارش مي‌كنند كه خراب شده‌اند. اين مي تواند باعث تاخيرهاي ناخواسته در شبكه با دستگاه هاي قديمي شود. بنابراين، زماني كه دستگاه‌هاي قديمي‌تر ناسازگار به شبكه متصل هستند، خاموش كردن رومينگ سريع در خانه معمولاً يك تمرين خوب است.

ورودي چندگانه، خروجي چندگانه (SU-MIMO) (802.11n):

ورودي چندگانه، خروجي چندگانه (MIMO) a.ka. MIMO تك كاربر يا SU-MIMO روشي براي انتقال داده هاي بي سيم است كه در آن دستگاه مي تواند چندين جريان داده را به/از يك نقطه دسترسي به طور همزمان آپلود يا دانلود كند. MIMO با افزايش تعداد آنتن‌هاي واي‌فاي در APها، نقش بزرگي در افزايش توان و ظرفيت اتصالات بي‌سيم ايفا كرد.

فناوري MIMO از يك پديده امواج راديويي طبيعي به نام چند مسيري استفاده مي كند. با استفاده از چند مسير، اطلاعات ارسال شده از ديوارها، ستون ها يا موانع ديگر منعكس مي شود و چندين بار از زواياي مختلف و در زمان هاي كمي متفاوت به دستگاه گيرنده مي رسد.

قبل از MIMO، اين پديده منجر به تداخل و كاهش سرعت شبكه هاي بي سيم مي شد. فناوري MIMO از چندين فرستنده و گيرنده هوشمند با ابعاد فضايي اضافه براي تفسير بهتر اين سيگنال ها، افزايش عملكرد و برد استفاده مي كند.

شكل دهي پرتو Wi-Fi:

Beamforming تكنيكي براي پخش سيگنال بي سيم است كه سيگنال بي سيم را به جاي پخش كردن آن در همه جهات به سمت يك دستگاه گيرنده خاص متمركز مي كند. يكي از راه‌هاي دستيابي به شكل‌دهي پرتو، داشتن چندين آنتن در مجاورت است كه همگي سيگنال يكساني را ارسال مي‌كنند، اما با فاصله زماني.

بسته به موقعيت آن، امواج همپوشاني در برخي مناطق تداخل سازنده (كه سيگنال را قوي تر مي كند) و در برخي ديگر تداخل مخرب (كه آن را ضعيف تر يا غيرقابل تشخيص مي كند) ايجاد مي كند. هنگام استفاده از آنتن هاي همه جهته، الگوي آنتن فازي ايجاد شده به طور موثر جهت دار مي شود.

Beamforming معرفي شده در 802.11ac فقط به صورت يك طرفه از روتر شما به سمت دستگاه هاي Wi-Fi مشتري كار مي كند. بنابراين، اين فقط به افزايش سرعت دانلود شما كمك مي كند، اما نه آپلود. 802.11ax به پشتيباني از شكل دهي پرتو به سبك 802.11ac با پيشرفت هاي بيشتر ادامه مي دهد.

MIMO چند كاربره (MU-MIMO):

MU-MIMO تكامل يافته SU-MIMO است كه در جريان AC Wave 2 يا نسل بعدي AC از 802.11ac معرفي شد. اين به چندين كاربر (دستگاه هاي Wi-Fi) اجازه مي دهد تا چندين جريان داده را به طور همزمان ارسال يا دريافت كنند. MU-MIMO مفهوم شكل دهي پرتو را كمي فراتر مي برد.

با افزودن آنتن‌هاي بيشتر، الگوي آنتن فازي مي‌تواند هر دو ناحيه حداكثر تداخل سازنده (جايي كه سيگنال قوي‌ترين است) و حداكثر تداخل مخرب (جايي كه سيگنال ضعيف‌ترين است) را كنترل كند. با استفاده از دانش موقعيت‌هاي نسبي همه دستگاه‌هاي مشتري مرتبط، مي‌توان يك الگوي مرحله‌اي ايجاد كرد كه APها را قادر مي‌سازد تا با چندين مشتري به طور مستقل و همزمان ارتباط برقرار كنند.

در 802.11ac، MU-MIMO AP ها را قادر مي سازد تا با حداكثر 4 مشتري به طور همزمان و حداكثر 8 جريان فضايي (4×8) ارتباط برقرار كنند. در آن زمان، MU-MIMO فقط به صورت يك طرفه از AP ​​به مشتري پشتيباني مي كرد. ترافيك Uplink از مشتري به AP همچنان يك دستگاه در يك زمان بود. با 802.11ax، MU-MIMO براي پشتيباني از ترافيك دوطرفه، از AP ​​به مشتري و بالعكس، بهبود يافته است و حداكثر 8 كلاينت را به طور همزمان پشتيباني مي كند.

دسترسي چندگانه با تقسيم فركانس متعامد (OFDMA) (802.11ax):

802.11a/g/n/ac از تكنيكي به نام تقسيم فركانس متعامد يا OFDM استفاده مي كند كه با استفاده از يك كانال فركانس حامل، چندين بسته داده را به طور همزمان ارسال يا دريافت مي كند. اما OFDM نسبتاً ناكارآمد است زيرا يك كاربر مي تواند از كل پهناي باند موجود صرف نظر از اندازه بسته استفاده كند.

 به عنوان مثال، فرض كنيد يك نقطه دسترسي از يك كانال 40 مگاهرتز براي برقراري ارتباط با دستگاه هاي سرويس گيرنده خود استفاده مي كند – A، B، و C. Client A در حال پخش ويديوي با كيفيت بالا در زمان واقعي است. B در حال گشت و گذار در وب است، در حالي كه C فقط در حال ارسال پيامك است. با OFDM، هر يك از سه اتصال از يك كانال كامل 40 مگاهرتز براي انتقال استفاده مي‌كنند، بنابراين يك جريان ويدئو، يك صفحه وب و يك متن از پهناي باند يكساني استفاده مي‌كنند كه بهينه نيست.

802.11ax، دسترسي چندگانه با تقسيم فركانس متعامد يا OFDMA را معرفي مي‌كند، كه توسعه‌اي از OFDM است، كه در آن هر كانال به كانال‌هاي فرعي با پهناي باند متفاوت به نام واحدهاي منبع (RU) تقسيم مي‌شود. سپس هر كانال فرعي يا RU مي تواند بر اساس استفاده از پهناي باند مربوطه به كاربران مختلف (مشتريان) اختصاص داده شود تا همه آنها بتوانند به طور همزمان ارسال يا دريافت كنند.

در مثال بالا، با 802.11ax، كلاينت‌هاي A، B و C همچنان از همان كانال 40 مگاهرتز استفاده مي‌كنند، اما به جاي اينكه در صف منتظر بمانند، همگي مي‌توانند پهناي باند موجود را به طور همزمان به اشتراك بگذارند. سرويس گيرنده اي كه بسته هاي داده بزرگتر را ارسال يا دريافت مي كند (مانند يك جريان ويدئو) از يك بسته داده بزرگتر استفاده مي كند، در حالي كه مشتري ديگري كه در بسته هاي كوچكتر (مانند پيام هاي متني) ارتباط برقرار مي كند، يك واحد منبع كوچكتر دريافت مي كند.

AP اندازه واحدهاي منبع تخصيص داده شده براي هر كلاينت را تعيين مي كند و ممكن است كل كانال را به يك كاربر اختصاص دهد اگر استفاده از پهناي باند آن بالا باشد. هر دو MU-MIMO و OFDMA فن آوري هايي هستند كه امكان دسترسي چند كاربره به يك كانال را به طور همزمان فراهم مي كنند، اما هدف آنها متفاوت است.

در حالي كه MU-MIMO از چندين جريان فضايي براي دسترسي چندگانه استفاده مي كند، OFDMA از كانال هاي فرعي يا واحدهاي منبع استفاده مي كند. به طور كلي، OFDMA يك روش دسترسي چندگانه كارآمدتر است، و حتي اگر 802.11ax امكان استفاده تركيبي از MU-MIMO و OFDMA را فراهم مي‌كند، بايد ديد كه تا چه حد گسترده اجرا مي‌شود.

Mesh Wi-Fi (802.11s):

استاندارد بي سيم IEEE 802.11s تعريف مي كند كه چگونه دستگاه هاي Wi-Fi خاص (كه به آنها گره گفته مي شود) مي توانند براي ايجاد يك شبكه مش WLAN به يكديگر متصل شوند. گره‌هاي مش با هم هوشمندانه كار مي‌كنند تا يك شبكه بي‌سيم واحد با يك اتصال قابل اعتماد ايجاد كنند و تجربه‌اي يكپارچه را در سراسر يك منطقه تحت پوشش گسترده‌تر فراهم كنند.

يكي از گره ها معمولاً به عنوان گره اصلي عمل مي كند، جايي كه اتصال از مودم اينترنت شما وارد مي شود. گره هاي ديگر معمولاً با گره اصلي از طريق Wi-Fi يا به طور مستقيم يا از طريق گره هاي مياني ارتباط برقرار مي كنند.

سيستم‌هاي Wi-Fi Mesh معمولاً با پشتيباني از چند باند ارائه مي‌شوند و دستگاه‌ها را قادر مي‌سازد به هر دو باند 2.4 گيگاهرتز و 5 گيگاهرتز به طور همزمان متصل شوند و يك اتصال طولاني برد پايدار در هر دو باند ايجاد كنند. بنابراين، تجربه فعاليت‌هاي با پهناي باند بالا مانند پخش جرياني، بازي و غيره نيز در تمام اتاق‌ها در يك سيستم مش Wi-Fi تمام خانه يكپارچه است.

رومينگ بدون درز:

گره‌هاي مش مجهز به پروتكل‌هاي رومينگ بدون درز هستند تا به مشتريان اجازه مي‌دهند تا به طور يكپارچه بين گره‌هاي مختلف حركت كنند بدون اينكه بر تجربه Wi-Fi آنها تأثير بگذارد. برخي از سيستم‌هاي مش ممكن است پشتيباني از رومينگ سريع داخلي داشته باشند كه امكان تعويض سريع‌تر بين گره‌ها را براي مشتريان پشتيباني‌شده فراهم مي‌كند.

مسيريابي تطبيقي:

گره‌هاي مش معمولاً با قابليت‌هاي مسيريابي تطبيقي ​​هوشمند ارائه مي‌شوند كه امكان پرش سريع‌تر بين گره‌ها و كلاينت‌ها را فراهم مي‌كند. همچنين در مورد شبكه هاي مش (به غير از گره اوليه) هيچ نقطه خرابي واحدي وجود ندارد. اگر هر يك از گره‌هاي ثانويه از كار بيفتد يا عملكرد نادرست داشته باشد، گره‌هاي باقيمانده به‌طور خودكار بسته‌هاي داده را به‌طور هوشمندانه مسيريابي مي‌كنند تا بهترين تجربه Wi-Fi ممكن را براي دستگاه‌هاي متصل بدون وقفه فراهم كنند.

Backhaul اختصاصي:

در يك شبكه Wi-Fi مش، گره ها از مقدار قابل توجهي از پهناي باند موجود براي برقراري ارتباط با يكديگر و فعال نگه داشتن شبكه استفاده مي كنند. گره هاي مش سه باند معمولا با يك باند 2.4 گيگاهرتز و دو باند 5 گيگاهرتز عرضه مي شوند. و در برخي موارد، يكي از باندهاي 5 گيگاهرتز به طور اختصاصي براي ارتباطات بين گره اي استفاده مي شود كه به عنوان backhaul اختصاصي شناخته مي شود (گاهي اوقات به عنوان ستون فقرات نيز شناخته مي شود).

بدون بك هاول اختصاصي، تنها گره اوليه در شبكه مش ظرفيت تقريباً كاملي خواهد داشت. تمام گره هاي ديگر سرعت بارگذاري و دانلود به طور قابل توجهي كندتر را نشان مي دهند. اگر گره هاي مش بي سيم شما داراي بك هاول اختصاصي نيستند، همچنان مي توانيد عملكرد گره هاي ثانويه را با داشتن يك اتصال سيمي بين آنها بهبود بخشيد.

استانداردهاي مش بي سيم غير Wi-Fi:

به غير از Wi-Fi Mesh، دو نوع استاندارد مش بي سيم وجود دارد كه معمولاً توسط سازندگان تجهيزات وايرلس پشتيباني مي شود، Zigbee و Bluetooth mesh.

Zigbee يك استاندارد مش بي سيم كم هزينه و كم مصرف است كه عمدتاً در دستگاه هاي IoT استفاده مي شود. مانند ساير استانداردهاي مش، Zigbee قادر است پوشش شبكه خود را با برقراري ارتباط با ساير دستگاه هاي (گره ها) سازگار با Zigbee در مجاورت گسترش دهد.

مشابه Zigbee، مش بلوتوث يك استاندارد شبكه بي سيم است كه مبتني بر انرژي كم بلوتوث است كه امكان برقراري ارتباط بين چند نفر را از طريق راديو بلوتوث فراهم مي كند. اين براي ايجاد شبكه‌هاي دستگاه مقياس بزرگ مبتني بر بلوتوث بهينه شده است، كه معمولاً براي اتوماسيون ساختمان، شبكه‌هاي حسگر و ساير راه‌حل‌هاي IoT مناسب است.

منبع : آشنايي با تكنولوژي هاي Wi-Fi