ما هي بروتوكولات wifi الرئيسية؟ كل ما تريد معرفته

في هذه المناسبة ، نوضح بالتفصيل ما هي بروتوكولات Wifi الرئيسية . حتى سنوات قليلة مضت كان من الممكن فقط ربط أجهزة الكمبيوتر باستخدام الكابلات. هذا النوع من الاتصال شائع جدًا ، ولكن له بعض القيود ، على سبيل المثال: يمكنك فقط تحريك الجهاز إلى حد وصول الكابل ؛ قد تتطلب بيئات المعدات العالية إجراء تعديلات في هيكل المبنى لتمرير الكابلات ؛ في المنزل ، قد يكون من الضروري حفر ثقوب في الحائط لكي تصل الكابلات إلى غرف أخرى ؛ يمكن أن يتسبب التلاعب المستمر أو غير الصحيح في تلف موصل الكبل. لحسن الحظ ، ظهرت شبكات Wi-Fi اللاسلكية لإزالة هذه القيود.

فهرس المحتويات

أصبح استخدام هذا النوع من الشبكات أكثر شيوعًا ، ليس فقط في الأماكن المحلية والمهنية ، ولكن أيضًا في الأماكن العامة (الحانات والمقاهي ومراكز التسوق والمكتبات والمطارات وما إلى ذلك) وفي المؤسسات الأكاديمية.

لهذا السبب ، سنلقي نظرة على الخصائص الرئيسية لتقنية Wi-Fi وسنشرح قليلاً عن كيفية عملها. نظرًا لأنه لا يمكن أن يتوقف عن الوجود ، فستعرف أيضًا الاختلافات بين معايير Wi-Fi 802.11b و 802.11 g و 802.11 n و 802.11 ac.

ما هي بروتوكولات واي فاي الرئيسية؟ ما هي شبكة Wi-Fi؟

شبكة Wi-Fi هي مجموعة من المواصفات لشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية (WLAN) ، بناءً على معيار IEEE 802.11. يعتبر اسم "Wi-Fi" اختصارًا لمصطلح اللغة الإنجليزية "الدقة اللاسلكية" ، على الرغم من أن تحالف Wi-Fi ، وهو الكيان المسؤول في المقام الأول عن ترخيص المنتجات القائمة على التكنولوجيا ، لم يؤكد مثل هذا الاستنتاج أبدًا. من الشائع العثور على اسم Wi-Fi المكتوب باسم "wi-fi" أو "Wi-fi" أو حتى "wifi". تشير جميع هذه الأسماء إلى نفس التكنولوجيا.

باستخدام تقنية Wi-Fi ، من الممكن تنفيذ الشبكات التي تربط أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى (الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ووحدات تحكم ألعاب الفيديو والطابعات وما إلى ذلك) القريبة جغرافيًا.

لا تتطلب هذه الشبكات استخدام الكابلات ، لأنها تقوم بنقل البيانات عن طريق التردد اللاسلكي. يوفر هذا المخطط العديد من المزايا ، من بينها: أنه يسمح للمستخدم باستخدام الشبكة في أي وقت داخل نطاق الإرسال ؛ يتيح الإدراج السريع لأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى على الشبكة ؛ يمنع جدران العقارات أو هياكلها من أن تكون بلاستيكية أو ملائمة لمرور الكابلات.

إن مرونة Wi-Fi رائعة لدرجة أنه أصبح من الممكن تنفيذ الشبكات التي تستخدم هذه التقنية في أكثر الأماكن تنوعًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن المزايا المذكورة في الفقرة السابقة غالبًا ما تؤدي إلى انخفاض التكاليف.

وبالتالي ، من الشائع العثور على شبكات Wi-Fi المتوفرة في الفنادق والمطارات والطرق السريعة والحانات والمطاعم ومراكز التسوق والمدارس والجامعات والمكاتب والمستشفيات والعديد من الأماكن الأخرى. لاستخدام هذه الشبكات ، يحتاج المستخدم فقط إلى جهاز كمبيوتر محمول أو هاتف ذكي أو أي جهاز متوافق مع Wi-Fi.

القليل من تاريخ Wi-Fi

فكرة الشبكات اللاسلكية ليست جديدة. كانت الصناعة قلقة بشأن هذه المشكلة لفترة طويلة ، ولكن ثبت أن عدم توحيد المعايير والمواصفات يشكل عقبة ، بعد كل شيء ، كانت العديد من مجموعات البحث تعمل مع مقترحات مختلفة.

لهذا السبب ، اجتمعت بعض الشركات مثل 3Com و Nokia و Lucent Technologies و Symbol Technologies (التي استحوذت عليها Motorola) لإنشاء مجموعة للتعامل مع هذه المشكلة ، وبالتالي ، ولد تحالف توافق Ethernet اللاسلكي (WECA) في عام 1999 ، الذي أعيدت تسميته بـ Wi-Fi Alliance في 2003.

كما هو الحال مع اتحادات التوحيد القياسي الأخرى للتكنولوجيا ، يتزايد باستمرار عدد الشركات التي تنضم إلى تحالف Wi-Fi. استمرت WECA في العمل مع مواصفات IEEE 802.11 ، التي لا تختلف كثيرًا عن مواصفات IEEE 802.3. تعرف هذه المجموعة الأخيرة باسم إيثرنت وتتكون ببساطة من الغالبية العظمى من الشبكات السلكية التقليدية. بشكل أساسي ، ما يتغير من معيار إلى آخر هو خصائص الاتصال: نوع واحد يعمل مع الكابلات ، والآخر عن طريق تردد الراديو.

ميزة هذا أنه لم يكن من الضروري إنشاء أي بروتوكول محدد لاتصالات الشبكة اللاسلكية القائمة على هذه التقنية. مع ذلك ، من الممكن أن يكون لديك شبكات تستخدم كلا المعيارين.

ولكن لا يزال يتعين على WECA التعامل مع سؤال آخر: اسم مناسب للتكنولوجيا ، كان من السهل نطقه ، وسمح بربط سريع باقتراحها ، أي الشبكات اللاسلكية. لهذا ، استأجرت شركة متخصصة في العلامات التجارية ، Interbrand ، والتي انتهت ليس فقط بإنشاء اسم Wi-Fi (ربما يعتمد على هذا المصطلح "Wileress Fidelity") ، ولكن أيضًا شعار التكنولوجيا. تم قبول الطائفة على نطاق واسع لدرجة أن WECA قررت تغيير اسمها في عام 2003 إلى Wi-Fi Alliance ، كما ورد.

تشغيل Wi-Fi

عند هذه النقطة من النص ، تتساءل بشكل طبيعي عن كيفية عمل Wi-Fi. كما تعلم ، تعتمد التقنية على معيار IEEE 802.11. ولكن هذا لا يعني أن جميع المنتجات التي تعمل بهذه المواصفات ستكون أيضًا Wi-Fi.

لكي يحصل المنتج على ختم مع هذه العلامة التجارية ، يجب تقييمه واعتماده من قِبل تحالف Wi-Fi. هذه طريقة تضمن للمستخدم أن جميع المنتجات التي تحمل ختم W i-Fi Certified تتبع معايير الوظائف التي تضمن التشغيل المشترك مع المعدات الأخرى.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أن الأجهزة التي ليس لها ختم لن تعمل مع الأجهزة التي لديها (لا يزال ، من الأفضل دائمًا اختيار المنتجات المعتمدة لتجنب المخاطر والمشكلات).

يضع معيار 802.11 معايير لإنشاء الشبكات اللاسلكية واستخدامها. يتم إرسال هذا النوع من الشبكات عن طريق إشارات التردد اللاسلكي ، والتي تنتشر عبر الهواء ويمكن أن تغطي مناطق في المنزل لمئات الأمتار.

نظرًا لوجود مجموعة متنوعة من الخدمات التي يمكنها استخدام الإشارات اللاسلكية ، فمن الضروري أن يعمل كل واحد وفقًا للمتطلبات التي وضعتها حكومة كل بلد. هذه طريقة جيدة لتجنب الإزعاج ، خاصة التداخل.

ومع ذلك ، هناك بعض أجزاء التردد التي يمكن استخدامها دون الحاجة إلى موافقة مباشرة من الكيانات المناسبة لكل حكومة: نطاقات ISM (الصناعية والعلمية والطبية) ، والتي يمكن أن تعمل ، من بين أمور أخرى ، مع الفواصل الزمنية التالية: 902 ميجاهرتز - 928 ميجاهرتز ؛ 2.4 جيجا هرتز - 2.485 جيجا هرتز و 5.15 جيجا هرتز - 5.825 جيجا هرتز (حسب البلد ، قد تختلف هذه الحدود).

SSID (معرف مجموعة الخدمات)

سنعرف أهم إصدارات 802.11 ، ولكن قبل ذلك ، لتسهيل الفهم ، من الملائم معرفة أنه من أجل إنشاء مثل هذه الشبكة ، من الضروري توصيل الأجهزة (تسمى أيضًا STA) بالأجهزة التي تسهل الوصول. ويطلق عليها بشكل عام Access Point (AP). عند اتصال واحد أو أكثر من STAs بنقطة وصول ، تكون هناك شبكة تسمى مجموعة الخدمات الأساسية (BSS).

لأسباب أمنية وإمكانية وجود أكثر من BSS واحد في مكان معين (على سبيل المثال ، شبكتين لاسلكيتين تم إنشاؤهما من قبل شركات مختلفة في منطقة الحدث) ، من المهم أن تتلقى كل منها هوية تسمى مجموعة الخدمات المعرف (SSID) ، مجموعة من الأحرف التي يتم إدراجها بعد تعريفها في رأس كل حزمة بيانات على الشبكة. وبعبارة أخرى ، فإن SSID هو الاسم المعطى لكل شبكة لاسلكية.

بروتوكولات Wi-Fi

تم إصدار النسخة الأولى من معيار 802.11 في عام 1997 ، بعد حوالي 7 سنوات من الدراسات. مع ظهور إصدارات جديدة (سيتم تناولها لاحقًا) ، أصبحت النسخة الأصلية تعرف باسم إرث 802.11-1997 أو 802.11.

نظرًا لأنها تقنية إرسال تردد لاسلكي ، فقد حدد معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين IEEE أن المعيار يمكن أن يعمل في نطاق التردد 2.4 جيجا هرتز و 2.4835 جيجا هرتز ، وهو أحد نطاقات ISM المذكورة أعلاه.

يبلغ معدل إرسال البيانات 1 ميجا بايت / ثانية أو 2 ميجا بايت / ثانية (ميجا بت في الثانية) ، ومن الممكن استخدام تقنيات نقل الطيف المتسلسل المباشر (DSSS) وطيف الانتشار بقفزات التردد (FHSS).

تسمح هذه التقنيات بالإرسال باستخدام قنوات متعددة ضمن التردد ، إلا أن DSSS تنشئ أجزاء متعددة من المعلومات المرسلة وترسلها في نفس الوقت إلى القنوات.

تقنية FHSS ، بدورها ، تستخدم مخطط "قفزات التردد" ، حيث تستخدم المعلومات المرسلة ترددًا واحدًا في فترة معينة وتستخدم ، من ناحية أخرى ، ترددًا آخر.

هذه الميزة تجعل FHSS لديها معدل نقل بيانات أقل قليلاً ، من ناحية أخرى ، تجعل الإرسال أقل عرضة للتداخل ، حيث أن التردد المستخدم يتغير باستمرار. DSSS ينتهي به الأمر ليكون أسرع ، ولكن من المرجح أن يعاني من التداخل بمجرد استخدام جميع القنوات في نفس الوقت.

802.11b

تم إصدار تحديث لمعيار 802.11 في عام 1999 وكان يسمى 802.11b. الميزة الرئيسية لهذا الإصدار هي إمكانية إنشاء اتصالات بسرعات الإرسال التالية: 1 ميجا بايت / ثانية ، 2 ميجا بايت / ثانية ، 5.5 ميجا بايت / ثانية و 11 ميجا بايت / ثانية.

نطاق التردد هو نفسه المستخدم من قبل 802.11 الأصلي (بين 2.4 و 2.4835 جيجاهرتز) ، لكن تقنية الإرسال تقتصر على انتشار الطيف بالتسلسل المباشر ، لأن نظام FHSS لا ينتهي في الاعتبار المعايير التي وضعتها لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) عند استخدامها في عمليات إرسال بمعدلات أكبر من 2 ميجابت / ثانية.

للعمل بفعالية بسرعة تصل إلى 5.5 ميجابايت / ثانية و 11 ميجابايت / ثانية ، يستخدم 802.11b أيضًا تقنية تسمى Keyingary Code Keying (CCK).

يمكن نظريًا أن تصل مساحة تغطية إرسال 802.11b إلى 400 متر في البيئات المفتوحة ويمكن أن تصل إلى نطاق 50 مترًا في الأماكن المغلقة (مثل المكاتب والمنازل).

ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن نطاق الإرسال قد يتأثر بعدد من العوامل ، مثل الأجسام التي تسبب تداخلاً أو تعوق انتشار الإرسال من مكان وجودها.

من المثير للاهتمام ملاحظة أنه من أجل الحفاظ على عملية الإرسال قدر الإمكان ، يمكن لمعيار 802.11b (والمعايير اللاحقة) أن يتسبب في انخفاض معدل إرسال البيانات إلى الحد الأدنى (1 ميجا بايت / ثانية) باعتباره محطة أبعد من نقطة الوصول.

والعكس صحيح أيضًا: كلما اقتربت من نقطة الوصول ، زادت سرعة الإرسال.

كان معيار 802.11b هو أول معيار يتم اعتماده على نطاق واسع ، وبالتالي فهو أحد الأشخاص المسؤولين عن تعميم شبكات Wi-Fi.

802.11a

تم إصدار معيار 802.11a في أواخر عام 1999 ، في نفس وقت إصدار 802.11b تقريبًا.

وتتمثل خصائصه الرئيسية في إمكانية العمل بمعدلات إرسال البيانات بالقيم التالية: 6 ميجا بايت / ثانية ، 9 ميجا بايت / ثانية ، 12 ميجا بايت / ثانية ، 18 ميجا بايت / ثانية ، 24 ميجا بايت / ثانية ، 36 ميجا بايت / ثانية ، 48 ميغابايت / ثانية و 54 ميغابايت / ثانية. النطاق الجغرافي لانتقاله حوالي 50 مترا. ومع ذلك ، يختلف تردد التشغيل الخاص به عن معيار 802.11 الأصلي: 5 جيجاهرتز ، مع قنوات 20 ميجاهرتز ضمن هذا النطاق.

من ناحية ، فإن استخدام هذا التردد مناسب لأنه يقدم احتمالات أقل للتداخل ، بعد كل شيء ، هذه القيمة قليلة الاستخدام. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي إلى مشاكل معينة ، لأن العديد من البلدان ليس لديها لوائح لهذا التردد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تسبب هذه الميزة صعوبات في الاتصال بالأجهزة التي تعمل بمعايير 802.11 و 802.11 b.

من التفاصيل المهمة أنه بدلاً من استخدام DSSS أو FHSS ، يستخدم معيار 802.11a تقنية تعرف باسم مضاعفة تقسيم التردد المتعامد (OFDM). وتنقسم المعلومات التي يتم نقلها فيها إلى عدة مجموعات بيانات صغيرة يتم إرسالها في وقت واحد على ترددات مختلفة. يتم استخدام هذه بطريقة تتداخل مع بعضها البعض ، مما يجعل تقنية OFDM تعمل بشكل مرضٍ تمامًا.

على الرغم من تقديم معدلات إرسال أعلى ، لم يصبح معيار 802.11a شائعًا مثل معيار 802.11b.

802.11 جرام

تم إصدار معيار 802.11g في عام 2003 ويعرف بأنه الوريث الطبيعي لإصدار 802.11b ، لأنه متوافق تمامًا معه.

هذا يعني أن الجهاز الذي يعمل مع 802.11g يمكنه الاتصال بجهاز آخر يعمل مع 802.11b دون أي مشكلة ، باستثناء حقيقة أن معدل إرسال البيانات يحد بوضوح الحد الأقصى المسموح به من قبل هذا الأخير.

إن عامل الجذب الرئيسي لمعيار 802.11g هو القدرة على العمل بمعدلات إرسال تصل إلى 54 ميجابت / ثانية ، كما يحدث مع معيار 802.11a.

ومع ذلك ، على عكس هذا الإصدار ، تعمل 802.11g بترددات في نطاق 2.4 جيجاهرتز (قنوات 20 ميجاهرتز) ولديها تقريبًا نفس قوة التغطية مثل سابقتها ، معيار 802.11b.

تقنية الإرسال المستخدمة في هذا الإصدار هي أيضًا OFDM ، ومع ذلك ، عند الاتصال بجهاز 802.11b ، تصبح تقنية الإرسال DSSS.

802.11n

بدأ تطوير مواصفات 802.11n في عام 2004 وانتهى في سبتمبر 2009. خلال هذه الفترة ، تم إصدار أجهزة مختلفة متوافقة مع الإصدار غير المكتمل من المعيار.

السمة الرئيسية لبروتوكول 802.11n هي استخدام نظام يسمى متعدد المدخلات متعدد المخرجات (MIMO) ، قادر على زيادة معدلات نقل البيانات بشكل كبير من خلال الجمع بين طرق الإرسال المختلفة (الهوائيات). مع ذلك ، من الممكن ، على سبيل المثال ، استخدام اثنين أو ثلاثة أو أربعة أجهزة إرسال واستقبال لتشغيل الشبكة.

أحد أكثر التكوينات شيوعًا في هذه الحالة هو استخدام نقاط الوصول التي تستخدم ثلاثة هوائيات (ثلاثة مسارات إرسال) و STAs بنفس عدد أجهزة الاستقبال. بإضافة هذه الميزة مع تحسين مواصفاته ، فإن بروتوكول 802.11n قادر على الإرسال في نطاق 300 ميجابت / ثانية ، نظريًا ، يمكنه الوصول إلى سرعات تصل إلى 600 ميجابت / ثانية. في أبسط وضع إرسال ، مع مسار إرسال واحد ، يمكن أن تصل 802.11n إلى 150 ميجابت / ثانية.

فيما يتعلق بتردده ، يمكن أن يعمل معيار 802.11n مع نطاقات 2.4 جيجا هرتز و 5 جيجا هرتز ، مما يجعله متوافقًا مع المعايير السابقة ، حتى مع 802.11a. يبلغ عرض كل قناة ضمن هذه المسارات 40 ميجاهرتز افتراضيًا.

تقنية الإرسال القياسية الخاصة بها هي OFDM ، ولكن مع بعض التعديلات ، بسبب استخدام مخطط MIMO ، لذلك ، غالبًا ما تسمى MIMO-OFDM. تشير بعض الدراسات إلى أن مساحة تغطيتها يمكن أن تتجاوز 400 متر.

802.11ac

خلف 802.11n هو معيار 802.11ac ، والذي تم تطوير مواصفاته بالكامل تقريبًا بين عامي 2011 و 2013 ، مع الموافقة النهائية على خصائصه من قبل IEEE في عام 2014.

تتمثل الميزة الرئيسية لـ 802.11ac في سرعته ، والتي تقدر بـ 433 ميجابت / ثانية في أبسط وضع. ولكن ، من الناحية النظرية ، من الممكن جعل الشبكة تتجاوز 6 جيجابت / ثانية في وضع أكثر تقدمًا يستخدم مسارات إرسال متعددة (هوائيات) ، بحد أقصى ثمانية. يتمثل الاتجاه في قيام الصناعة بإعطاء الأولوية للمعدات باستخدام ما يصل إلى ثلاثة هوائيات ، مما يجعل السرعة القصوى حوالي 1.3 جيجابت / ثانية.

يُعرف أيضًا باسم WiFi 5G ، يعمل 802.11ac على تردد 5 جيجاهرتز ، حيث أنه ، ضمن هذا النطاق ، يمكن أن يكون لكل قناة افتراضيًا عرض 80 ميجاهرتز (160 ميجاهرتز اختياري).

يحتوي بروتوكول 802.11ac أيضًا على تقنيات التعديل الأكثر تقدمًا. بتعبير أدق ، يعمل مع مخطط MU-MUMO (متعدد المستخدمين MIMO) ، والذي يسمح بنقل واستقبال الإشارة من محطات طرفية مختلفة ، كما لو كانوا يعملون بشكل تعاوني ، على نفس التردد.

كما يسلط الضوء على استخدام طريقة إرسال تسمى Beamforming (المعروفة أيضًا باسم TxBF) ، وهي اختيارية في معيار 802.11n: وهي تقنية تسمح لجهاز الإرسال (مثل جهاز التوجيه) بتقييم الاتصال مع جهاز العميل لتحسين الإرسال في اتجاهك.

معايير 802.11 أخرى

يحتوي معيار IEEE 802.11 (وسيتوفر) على إصدارات أخرى بالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه ، والتي لم تصبح شائعة لأسباب مختلفة.

أحدها هو معيار 802.11d ، والذي يتم تطبيقه فقط في بعض البلدان حيث ، لسبب ما ، لا يمكن استخدام بعض المعايير الأخرى المعمول بها. مثال آخر هو معيار 802.11e ، الذي يركز بشكل رئيسي على جودة الخدمة (QoS) للإرسالات ، أي جودة الخدمة. وهذا يجعل هذا النموذج مثيرًا للاهتمام للتطبيقات التي تتأثر بشدة بالضوضاء (التداخل) ، مثل اتصالات VoIP.

هناك أيضًا بروتوكول 802.11f ، الذي يعمل مع مخطط يُعرف بالترحيل ، باختصار ، يجعل أحد الأجهزة يفصل من نقطة وصول إشارة ضعيفة ويتصل بنقطة وصول أخرى أقوى ، داخل نفس الشبكة. تكمن المشكلة في أن بعض العوامل يمكن أن تتسبب في عدم إجراء هذا الإجراء بشكل صحيح ، مما يسبب إزعاجًا للمستخدم. تسمح مواصفات 802.11f بتبادل أفضل بين نقاط الوصول لتقليل هذه المشاكل.

يستحق معيار 802.11h أيضًا تسليط الضوء عليه . في الواقع ، هذه مجرد نسخة من 802.11a لديها إمكانات التحكم وتعديل التردد. هذا ، لأنه يتم تطبيق تردد 5 جيجاهرتز (يستخدم بواسطة 802.11a) في مجموعة متنوعة من الأنظمة في أوروبا.

هناك العديد من الميزات الأخرى ، ولكن ما لم يكن لأسباب محددة ، فمن المستحسن العمل مع الإصدارات الأكثر شعبية ، ويفضل أن يكون ذلك مع أحدثها.

الكلمات الأخيرة

قدمت هذه المقالة عرضًا أساسيًا للميزات الرئيسية التي تتضمنها شبكة Wi-Fi. يمكن لتفسيراتهم أن تساعد أي شخص يريد أن يفهم قليلاً أكثر حول تشغيل الشبكات اللاسلكية القائمة على هذه التكنولوجيا والتي يمكن أن تكون بمثابة مقدمة لأولئك الذين يريدون التعمق في هذا الموضوع.

كما تعلم دائمًا ، نوصي بقراءة أفضل أجهزة التوجيه في السوق وأفضل PLCs في الوقت الحالي. إنها قراءات أساسية للحصول على نظام Wi-Fi لاسلكي جيد. ما رأيك في مقالتنا حول بروتوكولات Wifi؟ أي واحد تستخدمه حاليًا في المنزل أو العمل؟