شبكة Wi-Fi موجودة في كل مكان: من أجهزة الكمبيوتر إلى الساعات الذكية إلى الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، ولكن ليست كل الشبكات اللاسلكية متساوية. سواء كنا نتحدث عن Wi-Fi n أو ac أو ad أو Wi-Fi 5 أو 6 أو 7، فمن الصعب أحيانًا فهم الاختلافات بين المعايير. إليك دليلنا لفهم كل شيء يتعلق بشبكة Wi-Fi.
ظهرت شبكة Wi-Fi في أواخر التسعينيات، وفي ذلك الوقت، لم يكن هناك حديث عن شبكة Wi-Fi، ولكن تم العثور على AirPort من Apple في iBook في عام 1999. وبعد بضع سنوات، أصبح مصطلح Wi-Fi معممًا لجميع معايير 802.11 التي يتم دعم الشهادة من قبل WECA (الآن Wi-Fi Alliance). تغطي شبكة Wi-Fi العديد من المعايير المختلفة التي تحتوي جميعها على البادئة 802.11. تتيح اللاحقة على شكل حرف تمييز المعايير عن بعضها البعض. بالنسبة للأفراد، فإننا نتحدث عن سبعة أجيال مختلفة: 802.11a/b/g/n/ac/ad/ax. يمثل كل منها تطورًا مقارنة بالسابق. دعونا نلقي نظرة فاحصة على خصوصياتهم!
| 802.11 | نطاق التردد | الحد الأقصى للتدفق النظري | نِطَاق | ازدحام | عرض القناة | MIMO |
|---|---|---|---|---|---|---|
| واي فاي 1 (أ) | 5 جيجا هرتز | 54 ميجابت في الثانية | ضعيف | ضعيف | 20 ميجا هرتز | غير |
| واي فاي 2 (ب) | 2,4 جيجا هرتز | 11 ميجابت في الثانية | صحيح | عالي | 20 ميجا هرتز | غير |
| واي فاي 3 (ز) | 2,4 جيجا هرتز | 54 ميجابت في الثانية | صحيح | عالي | 20 ميجا هرتز | غير |
| واي فاي 4 (ن) | 2,4 جيجا هرتز | 288 ميجابت في الثانية | جيد | عالي | 20 ميجا هرتز | غير |
| واي فاي 4 (ن) | 5 جيجا هرتز | 600 ميجابت في الثانية | صحيح | ضعيف | 20 أو 40 ميغاهيرتز | نعم |
| واي فاي 5 (تيار متردد) | 5 جيجا هرتز | 5300 ميجابت في الثانية | صحيح | ضعيف | 20 أو 40 أو 80 أو 160 ميجا هرتز | نعم |
| واي فاي 6 (الفأس) | 2.4 و 5 جيجا هرتز | 10530 ميجابت في الثانية | صحيح | ضعيف جدا | 20 أو 40 أو 80 أو 160 ميجا هرتز | |
| إعلان | 60 جيجا هرتز | 6757 ميجابت في الثانية | ضعيف جدا | ضعيف | 2160 ميغاهيرتز | نعم (+MU-MIMO) |
كما يتبين من الجدول أعلاه، هناك الكثير من معدلات التدفق النظرية المختلفة.قبل الخوض في مزيد من التفاصيل، تجدر الإشارة إلى أن معدل التدفق المسجل في الممارسة العملية أقل بكثير من الحد الأقصى لمعدل التدفق النظري.ويرجع ذلك إلى كيفية عمل بروتوكول 802.11. بالإضافة إلى ذلك، يعتمد معدل التدفق بشدة على المسافة بين الأجهزة، ولكن أيضًا على العوائق (مثل الجدران) التي تقف في الطريق.وفي أفضل الأحوال، يجب الاعتماد على معدل تدفق عملي يقارب نصف معدل التدفق النظري.. وفي أسوأ الحالات (الجدران، والتداخل)، يمكن أن ينهار التدفق حرفيًا إلى درجة فقدان الإشارة.
واي فاي 2 (802.11b): البدايات
لذلك ظهرت شبكة Wi-Fi لأول مرة في عام 1999 بمعايير 802.11a (WiFi 1)، المخصصة للشركات، و802.11b، المخصصة للأفراد. تستخدم شبكة Wi-Fi B نطاق 2.4 جيجا هرتز وتعديل DSSS الذي يصل إلى 11 ميجا بايت / ثانية كحد أقصى. تستخدم شبكة Wi-Fi A نطاق 5 جيجا هرتز وتوزيع تردد OFDM الذي يسمح لها بالوصول إلى 54 ميجا بايت / ثانية.
ولنتذكر، وهي حقيقة عامة، أنه كلما انخفض التردد، زادت قدرة الإشارة على النقل، ولكنها أكثر عرضة للتداخل. ليس فقط للتداخل من شبكات Wi-Fi الأخرى، ولكن أيضًا وقبل كل شيء للتداخل من الإشارات الأخرى، فإن النطاق 2.4 جيجا هرتز هو أيضًا نطاق Bluetooth والهواتف اللاسلكية DECT و... أجهزة الميكروويف.
Wi-Fi 3 (802.11g): التوحيد
حلت شبكة Wi-Fi G وحدها محل Wi-Fi A وB في عام 2003. ويجمع معيار IEEE 802.11g بشكل فعال بين تعديل OFDM الأكثر كفاءة لشبكة Wi-Fi A ونطاق التردد 2.4 جيجا هرتز لشبكة Wi-Fi B ، مما يجعل من الممكن تقديم لعامة الناس السرعة القصوى النظرية البالغة 54 ميجابايت/ثانية لشبكة Wi-Fi A، مع نطاق أكبر لشبكة Wi-Fi B، مع ضمان التوافق مع أجهزة Wi-Fi ب الموجودة مسبقاً.
Wi-Fi 4 (802.11n): زيادة السرعة
يعد IEEE 802.11n مراجعة رئيسية تعمل فعليًا على زيادة الحد الأقصى النظري للإنتاجية بمقدار عشرة أضعاف. وللقيام بذلك، يجلب المعيار تطورين: تقنية MIMO وعرض النطاق الترددي المضاعف.
يمكن أن تعمل شبكة Wi-Fi N بنطاق عريض يبلغ 20 ميجاهرتز، كما كان من قبل - وفي هذه الحالة توفر بحد أقصى 72.2 ميجابت/ثانية - والآن بعرض 40 ميجاهرتز. تتناسب السرعة مع عرض النطاق الترددي، كما هو الحال مع 4G، يكون التدفق بسرعة 40 ميجاهرتز أسرع بمرتين من التدفق بسرعة 20 ميجاهرتز، أو 150 ميجابايت/ثانية.
حالة MIMO
يرمز MIMO إلى الإدخال المتعدد والمخرجات المتعددة. وكما يوحي اسمها، تسمح هذه التقنية لشبكة Wi-Fi بتشغيل تدفقات متعددة في وقت واحد. على سبيل المثال، نحن نتحدث عن 2×2 MIMO لهوائيي إرسال وهوائيي استقبال، مما يضاعف الإنتاجية مقارنة بالتكوين بدون MIMO، أي 300 ميجا بايت/ثانية بتردد 40 ميجا هرتز. يمكن أن تصل شبكة Wi-Fi N إلى 4×4 MIMO، بحد أقصى مطلق يبلغ 600 ميجابت/ثانية.
واي فاي 5 (802.11ac): حتى 2600 ميجا بايت/ثانية
يعمل Wi-Fi AC على مضاعفة السرعات من خلال تحسين كل من تقنيات النقل المستخدمة:
- نظرًا لعرض القناة، يعمل Wi-Fi AC فقط على النطاق 5 جيجا هرتز، وتتحول نقاط الوصول إلى Wi-Fi N على النطاق 2.4 جيجا هرتز
- التشكيل الشعاع,والذي يسمح لنقاط الوصول بتوجيه الموجات نحو المحطات الطرفية، أصبح الآن موحدًا
- يتغير التعديل من 64QAM إلى 256QAM، مما يزيد عرض النطاق الترددي بنسبة 25%
- عرض قناة جديد يبلغ 80 ميجا هرتز و160 ميجا هرتز، مما يضاعف عرض النطاق الترددي وأربعة أضعاف مقارنة بالحد الأقصى البالغ 40 ميجا هرتز لشبكة Wi-Fi N
- ما يصل إلى 8 تدفقات في MIMO، مما يضاعف عرض النطاق الترددي مقارنةً بالحد الأقصى 4 تدفقات لشبكة Wi-Fi N
- دعم المستخدمين المتعددين (MU of MU-MIMO)، والذي يسمح لنقاط الوصول بالتواصل مع العديد من المحطات الطرفية في وقت واحد، بدلاً من الاتصال بدورها (بتردد عالٍ جدًا)
حدد IEEE 802.11ac، ولكن الأجهزة المعتمدة من Wi-Fi Alliance تعمل على موجتين.
- ولذلك رأينا أول أجهزة 802.11ac Wave 1 في عام 2014. وهي مقتصرة على مستخدم واحد و3 تدفقات بتردد 80 ميجاهرتز، وقد قدمت بالفعل عرض نطاق ترددي أقصى يبلغ 1300 ميجابت/ثانية (433 ميجابت/ثانية لكل تيار بسرعة 80 ميجاهرتز)
- منذ عام 2017، كانت هناك منتجات 802.11ac Wave 2 متوافقة مع Multi User مع 4 تدفقات بسرعة 80 ميجاهرتز، مما يسمح بالوصول إلى 1733 ميجابايت/ثانية لكل جهاز. تطالب بعض الأجهزة بسرعة 2166 ميجابايت/ثانية أو حتى 5330 ميجابايت/ثانية، ولكن هذا مع تعديل 1024QAM وهو غير قياسي، مما قد يسبب مشاكل في قابلية التشغيل البيني بين الأجهزة من ماركات مختلفة.
Wi-Fi 802.11ad: سرعة عالية جدًا على مسافة قصيرة جدًا
بعد ذلك يأتي Wi-Fi AD، وهو ليس خليفة Wi-Fi AC بقدر ما هو معيار تكميلي. تم التصديق على IEEE 802.11ad أيضًا قبل IEEE 802.11ac ولديه تحالف WiGig الخاص به، والذي يعني حرفيًا "تحالف Gigabit wireless".
كما يوحي اسمها، تحقق WiGig سرعات يتم التعبير عنها بالجيجابت في الثانية من خلال تدفق واحد. وللقيام بذلك، فهو يعمل بتردد عالٍ جدًا، على نطاق 60 جيجا هرتز، بعرض قناة يبلغ ... 2160 ميجا هرتز. وبالتالي، لا يمر إعلان Wi-Fi عبر الجدران، بل يمكنه فقط أن ينعكس على الأسطح للوصول إلى الأجهزة في عرض غير مباشر. أقصى مدى لها هو 10 أمتار.
من الناحية العملية، يوفر وضع الناقل الفردي أقصى إنتاجية تبلغ 4.6 جيجابت/ثانية، كما يوفر وضع OFDM ثلاثي النطاق الذي يستخدم نطاقي 2.4 و5 جيجا هرتز أيضًا إنتاجية قصوى تبلغ 7.2 جيجابت/ثانية.
في عام 2017، تم استخدام WiGig بشكل أساسي لتصميم محطات الإرساء اللاسلكية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة الاحترافية. تسمح السرعات العالية جدًا بتوصيل شاشة أو شاشتين وأجهزة USB. بالنسبة للشبكات المحلية، ما زلنا نكتفي بشبكة Wi-Fi AC.
Wi-Fi 6 (802.11ax): حرر الشبكة
يسمح لك نظريًا بتجاوز 10 جيجابت/ثانية مع الحفاظ على التوافق مع ترددي الإصدارات السابقة: 2.4 و5 جيجاهرتز.
تم تطوير هذا المعيار مع وضع إنترنت الأشياء والهواتف الذكية في الاعتبار، ويجب أن يقلل من استهلاك الطاقة، وبالتالي يزيد من استقلالية أجهزتنا.
هدف هذا الجيل الجديد هو أيضاتحسين إدارة الشبكات الكثيفة، وهذا يعني بشكل أساسي الأماكن العامة حيث يمكن تداول عشرات، بل عدة مئات من الأجهزة المحمولة. حالة استخدام لم يستوفِها معيار 802.11ac Wi-Fi.
تم تطويره في الولايات المتحدة بالتوازي مع Wi-Fi 6،يمكن واي فاي 6Eلا يعمل فقط على نطاقي التردد 2.4 و5 جيجا هرتز، ولكن أيضًا على نطاق 6 جيجا هرتز. وبما أن هذه المساحة مشغولة بالفعل في أوروبا، فإن الطيف المخصص هنا هو فقط 480 ميجاهرتز إضافية، مقارنة بـ 1.2 جيجاهرتز في الولايات المتحدة.
اعتمادًا على جهاز التوجيه، يوفر Wi-Fi 6E 6 قنوات إضافية بتردد 80 ميجاهرتز لكل منها، أو 3 قنوات بتردد 160 ميجاهرتز. وهذا يجعل من الممكن على وجه الخصوص تجنب ازدحام الترددات في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، وبالتالي التداخل.
من الناحية النظرية، تعد شبكة Wi-Fi 6E أيضًا بتحقيق سرعات قصوى أعلى بنسبة 30% من شبكة Wi-Fi 5. وفي الواقع، يصعب تحقيق ذلك في الوقت الحاضر.
وأخيرًا، تم تحسين أوضاع توزيع الإشارة بفضل طرق تعدد الإرسال الجديدة، مما يجعل اتصال Wi-Fi أكثر تنوعًا واستقرارًا عندما يتم توصيل عدد كبير من الأجهزة في وقت واحد بنفس نقطة الوصول.
Wi-Fi 7 (802.11be): البديل للكابلات؟
تمت مناقشة تقنية Wi-Fi 7 منذ عام 2021 وتمت دراستها لفترة أطول. كما هو الحال غالبًا مع معايير Wi-Fi الجديدة،الوعود هي: سرعة أكبر (نحن نتحدث عن إنتاجية نظرية تصل إلى 30 جيجابايت/ثانية)، وزمن وصول أقل وإدارة أفضل للتداخل.
ستوفر شبكة Wi-Fi 7 نطاقات تردد إضافية، وأحجام قنوات تصل إلى 320 ميجا هرتز (ضعف شبكة Wi-Fi 6)، وتعديل 4096-QAM بدلاً من 1024-QAM على شبكة Wi-Fi 6. وهذا من شأنه أن يسمح نظريًااستبدال كابلات إيثرنتمن خلال تقديم سرعات أعلى وزمن وصول أقل وثبات ممتاز في جميع الظروف. يستشهد MediaTek ببث الفيديو بدقة 8K والواقع الافتراضي اللاسلكي وحتىالألعاب السحابية.
في البداية، IEEE ("معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات» بالفرنسية) كان يهدف إلى النشر التجاري في عام 2024. وقد لا يحدث هذا قبل عام 2025.
التوافق بين جميع هذه المعايير
في أفضل العوالم، ستكون كل هذه المعايير متوافقة مع بعضها البعض. لسوء الحظ، نحن في عالم تكنولوجيا المعلومات، وقابلية التشغيل البيني بين جميع المعايير تكون صعبة في بعض الأحيان. أولاً،إذا تم تكوين جهاز التوجيه على النطاق 5 جيجا هرتز، فلن يكون مرئيًا للأجهزة الموجودة في النطاق 2.4 جيجا هرتز والعكس صحيح. للتغلب على هذا القيد، معظمأجهزة التوجيه هيثنائي النطاقبحيث يمكن للمستخدم تكوين شبكتين Wi-Fi مختلفتين: واحدة على نطاق 2.4 جيجا هرتز والأخرى على نطاق 5 جيجا هرتز.
وبصرف النظر عن هذا القيد، فإن جميع معايير Wi-Fi المذكورة في هذه المقالة متوافقة مع بعضها البعض.وطالما أن كلا الجهازين يقعان على نفس نطاق التردد، فإن الجهاز الذي يدعم المعيار الأحدث (أو الأكثر كفاءة) سوف يتكيف مع المعيار الأقدم (أو الأقل كفاءة).. على سبيل المثال، يمكن للهاتف الذكي 802.11g Wi-Fi الاتصال بجهاز توجيه التيار المتردد إذا كان الأخير كذلكثنائي النطاقوبالتالي لديه شبكة على النطاق 2.4 جيجا هرتز.
وفي الممارسة العملية؟
كل هذه المعايير النظرية ومعدلات التدفق كلها جيدة وجيدة، ولكن من الناحية العملية، كيف تبدو؟ كما سبق أن ناقشنا في المقالة، بالمقارنة مع الإنتاجية النظرية، فإن الإنتاجية العملية تنخفض إلى النصف تقريبًا، حتى لو كان الجهاز بجوار جهاز التوجيه. اليوم، غالبًا ما يكون نطاق التردد 2.4 جيجا هرتز مشبعًا، خاصة في البيئات الحضرية، وغالبًا ما تقتصر أجهزة Wi-Fi 802.11g وn التي تستخدمه على أبسط المهام: تحميل صفحة ويب وجاريمن الموسيقى.
مع الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي، تتجه الاستخدامات بشكل متزايد نحو مشاهدة محتوى الفيديو.في هذه الحالة، خاصة بالنسبة لمقاطع الفيديو عالية الدقة، Wi-Fi 802.11n 5 جيجا هرتزقد يكون من الضروري تجنب التخفيضات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان لديك ألياف، فإن اتصالك بالإنترنت يوفر ما لا يقل عن 100 ميجابايت/ثانية، لذلك سيكون من العار تقييده باستخدام شبكة Wi-Fi بطيئة جدًا.تقتصر السرعة النظرية لشبكة Wi-Fi 802.11n على 70 ميجا بايت/ثانية، وبالتالي ستحتاج إلى شبكة Wi-Fi 802.11ac على الأقل لتحقيق الاستفادة الكاملة من الألياف.
شبكة Wi-Fi على أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية
أما بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، فإن الوضع مختلف قليلاً لأنها غالباً ما تدمج عدة هوائيات. الأكثر تطوراً مثل جهاز MacBook Pro مقاس 15 بوصةشريط اللمسدمج ثلاثة هوائيات، مما يجعل من الممكن الوصول إلى السرعة النظرية 1300 ميجا بايت / ثانية. لكن جهاز MacBook Pro مقاس 13 بوصة بدونهشريط اللمس، فهو يدمج هوائيين فقط وبالتالي يقتصر على 867 ميجا بايت / ثانية نظريًا.
على أية حال، للاستفادة من هذه الهوائيات الثلاثة، يجب أن يدعم جهاز التوجيه أيضًا التدفقات المكانية الثلاثة، وهذا ليس هو الحال بالنسبة لجميع صناديق المشغلين.بالفعل،فقط Livebox 4 يدعم MU-MIMOمع 4 هوائيات للاستقبال على نطاق 5 جيجا هرتز. وفي حالات أخرى، ستحتاج إلى شراء جهاز توجيه متوافق، وقد يرتفع سعره بسرعة.
أخيرًا، ما لم تكن مستعدًا لشراء جهاز توجيه متوافق ولديك متطلبات سرعة هائلةيمثل Wi-Fi 802.11ac في أبسط أشكاله، دون الحاجة إلى هوائيات، حاليًا أفضل حل وسط من حيث السرعة والسعر.
للذهاب أبعد من ذلك
كل شيء عن البلوتوث: الكائنات المتصلة والتسويق الجغرافي
