دانستی ها یی در مورد اتاق سرور
مهر 12, 1399
وای‌فای 6 (Wi-Fi 6) چیست - اهمیت و قابلیت‌های آن
معرفی و اهمیت شبکههای بیسیم
پیچیدگی‌ها و هزینههای ارتباطات در شبکههای کابلی و همچنین نیاز به دسترسی به منابع شبکه در تمامی نقاط موجب ایجاد شبکههای بیسیم شد. از زمان پیدایش شبکه‌ی بیسیم تاکنون، تعداد تجهیزات استفاده‌کننده از این زیرساخت به‌صورت تصاعدی در حال افزایش است. از همین رو ایجاد زیرساختی پایدار، ایمن و دارای پهنای باند مناسب بیش‌ازپیش مورد اهمیت قرارگرفته است.
معرفی امواج
ارتباطات در شبکههای بیسیم از طریق امواج رادیویی برقرار میشود. همان‌گونه که در شکل زیر مشخص‌شده است، امواج دارای طیف‌های گوناگونی هستند. سازمان‌های نظارت و کنترلی، بازه‌های مختلف امواج را با توجه به ویژگیهای آن برای منظور خاصی قرار داده‌اند. به‌طور مثال، از امواج در بازه‌ی 54 مگاهرتز تا 72 مگاهرتز برای ارسال داده در شبکه‌ی تلویزیون استفاده میشود. از بازه‌های فرکانسی در نظر گرفته‌شده توسط سازمان ITU نمی‌توان در موارد دیگر استفاده کرد، زیرا این امر موجب تداخل و اختلال در سیستم عملکرد تجهیزات استفاده‌کننده در آن طیف سیگنالی خواهد شد.
با توجه به موارد اشاره‌شده، سازمان ITU بازه‌ای (2412 MHz 2484 - MHz) از فرکانس‌ها را به‌عنوان باند آزاد اعلام کرد. تجهیزات مختلف با کاربری مختلف امکان استفاده از این بازه را بدون نیاز به تأیید سازمان ITU خواهند داشت. پس از گذشت مدت‌زمانی با توجه به محبوب شدن بستر زیرساخت شبکههای بیسیم، نیاز به ارائه‌ی پهنای باند بالاتری احساس شد. ازاین‌رو سازمان ITU فرکانس 5 گیگاهرتز را نیز با شرایط و قواعد خاصی به‌عنوان باند آزاد معرفی کرد.
معرفی کانال‌های ارتباطی
برای استفاده‌ی مناسب از باندهای فرکانسی 2.4 و 5 گیگاهرتز، این رنج‌های فرکانسی با فاصله‌های حدود 20 مگاهرتز تقسیم‌شده که به هریک از آنها یک کانال می‌گویند. مطابق شکل زیر، در باند 2.4 گیگاهرتز با این روش تقسیم‌بندی، 13 کانال ایجادشده است.
هرچه تداخل کانالها در تجهیزات بیسیم که در مجاورت یکدیگر قرار دارند کمتر باشد، کیفیت سیگنال دهی در آن محیط افزایش می‌یابد. به همین خاطر بهتر است از کانال‌هایی که هیچ‌گونه تداخل سیگنالی با یکدیگر ندارند استفاده شود، مانند کانال‌های 1، 6 و 11 در باند 2.4 گیگاهرتز.
تاریخچه‌ی وای فای و اکسس پوینت
در سال 1991 اولین تجهیزی که امکان ارسال داده بر روی زیرساخت ارتباطی بیسیم را دارا بود توسط شرکت Aironet ساخته شد. 7 سال بعد در سال 1998 شرکت Aironet موفق به ساخت اکسس پوینتی شد که امکان ارسال و دریافت داده را با سرعتی معادل 10 مگابیت بر ثانیه که سرعت ارتباطات کابلی اترنت در آن زمان بود، فراهم می‌کرد. ازآن‌پس، شرکت‌های مختلفی در حوزه‌ی ساخت تجهیزات شبکههای بیسیم شروع به فعالیت کردند و باگذشت زمان رقابت بین این شرکت‌ها نیز افرایش پیدا کرد.
معرفی استانداردهای وای فای (Wi-Fi) و پهنای باند هرکدام
به‌منظور انتقال داده بر روی بستر امواج رادیویی از مکانیزمی به اسم مدولاسیون استفاده میشود. هرچه بتوان الگورتیم‌های پیچیده‌تری را در مدولاسیون به‌کار برد، امکان ارسال داده با پهنای باند بیش‌تری فراهم خواهد شد.
به‌منظور یکسان‌سازی الگوریتم‌های مدولاسیون و سایر قابلیت‌های امنیتی و ارتباطی بر روی بستر ارتباطات بیسیم، سازمان IEEE استانداردی برای ارتباطات روی بستر بیسیم معرفی کرد که 802.11 نام‌گذاری شد.
مطابق شکل نمایش داده‌شده در بالا، باگذشت زمان، استانداردهای جدیدی با پهنای باند بالاتر ارائه شد که در ادامه توضیح مختصری برای هریک از این استانداردها داده خواهد شد.
استاندارد 802.11b:
اولین استاندارد در ارتباطات شبکه‌ی بیسیم که در سال 1999 میلادی ارائه شد، پهنای باندی معادل ارتباطات کابلی مرسوم در آن زمان یعنی 11 مگابیت بر ثانیه را بر روی باند 2.4 گیگاهرتز ارائه می‌داد.
استاندارد 802.11g:
پس از گذشت حدود 4 سال در سال 2003 استاندارد 802.11b معرفی شد که امکان ارائه‌ی پهنای باند حدود 54 مگابیت برثانیه را بر روی باند 2.4 گیگاهرتز فراهم می‌کرد.
استاندارد 802.11a:
این استاندارد همزمان با استاندارد 802.11g ارائه شد و دقیقاً همان میزان از پهنای باند را در اختیار کاربران قرار می‌داد. تنها فرق این استاندارد با استاندارد 802.11g استفاده از باند 5 گیگاهرتز به‌جای باند 2.4 گیگاهرتز است.
استاندارد 802.11n:
استاندارد 802.11n در سال 2009 معرفی شد. این استاندارد امکان ارسال داده در هر دو باند فرکانسی 2.4 و 5 گیگاهرتزی را دارد و در بهترین وضعیت سیگنال‌دهی می‌تواند تا پهنای باند 600 مگابیت بر ثانیه را در اختیار کاربران قرار دهد.
استاندارد 802.11ac:
در سال 2013 استانداردی معرفی شد که امکان انتقال داده تا سرعت 1.3 گیگا بیت بر ثانیه را فراهم کرد. این استاندارد که بر روی باند فرکانسی 5 گیگاهرتز فعال است باعث شد که تحولی بزرگ در ظرفیت‌های ارتباطی زیرساخت شبکههای بیسیم ایجاد شود. همچنین در سال 2016 نسخه‌ی جدید از این استاندارد به اسم 802.11ac Wave 2 ارائه شد که پهنای باند 6 گیگا بیت بر ثانیه در آن فراهم‌شده بود.
استاندارد 802.11ax:
در سال 2019 آخرین استاندارد شبکههای بیسیم به نام 802.11ax معرفی شد که این استاندارد به نام وای فای 6 (Wi-Fi 6) معروف شده است. وای فای 6 قابلیت انتقال داده تا سرعت 10 گیگا بیت بر ثانیه برای کاربرانی که از این استاندارد پشتیبانی می‌کنند را فراهم می‌کند. از دیگر قابلیت‌های استاندارد وای فای 6 در مقایسه با استاندارد 802.11ac، امکان ارائه‌ی سرویس بر روی هر دو باند فرکانسی 2.4 و 5 گیگاهرتز است. در ادامه‌ی این مقاله به توضیح قابلیت‌های مهم اضافه‌شده در این استاندارد پرداخته خواهد شد، ولی قبل از هر چیز لازم است برخی از فناوری‌های موجود در شبکههای بیسیم معرفی شوند.
معرفی اصطلاحات و فناوری‌ها
قابلیت Multi Input Multi Output
این قابلیت که با اصطلاح MIMO نیز شناخته میشود، ازجمله قابلیت‌هایی است که در استاندارد 802.11n معرفی شد و امکان ایجاد چند جریان داده‌ای به‌صورت همزمان رابین اکسس پوینت و کاربر فراهم می‌کند. مطابق شکل زیر درصورتی‌که تجهیزات کاربر از این قابلیت پشتیبانی کند، امکان ارسال داده به‌صورت همزمان بر روی چند جریان فراهم خواهد شد.
همان‌گونه که در شکل بالا مشخص گردیده، بین کاربر و اکسس پوینت سه جریان ترافیکی برقرارشده است که به‌اختصار به‌صورت 3x3 نمایش داده میشود.
قابلیت Multi User MiMO
یکی از محدودیت‌های ارتباطی در شبکههای بیسیم، عدم امکان برقراری ارتباطات اکسس پوینت به‌صورت همزمان با چند کاربر است. قابلیت MU-MIMO در استاندارد 80211ac Wave 2 معرفی شد و قابلیت ارسال داده به‌طور همزمان به چند کاربر را فراهم کرد و این قابلیت باعث افزایش پهنای باند در ارتباطات شد.
ویژگی Dynamic Frequency Selection
همان‌گونه که در قسمت معرفی سیگنال‌های رادیویی اشاره شد، امکان استفاده از باند فرکانسی 5 گیگاهرتز با رعایت شرایط خاص فراهم شد. با توجه به اینکه سیستم‌های رادار نیز از این باند فرکانسی استفاده می‌کنند، مکانیزمی لازم است تا در صورت وجود و شناسایی سیگنال راداری، به‌منظور جلوگیری از تداخل سیگنال، باند فرکانسی خود را به‌سرعت تغییر دهد. مکانیزم نام‌برده شده که به‌اختصار DFS گفته میشود، یکی از الزاماتی است که باید در تجهیزاتی که از باند 5 گیگاهرتز استفاده می‌کنند، رعایت شود.
درصورتی که تجهیزی قابلیت فعالیت در باند 5 گیگاهرتز را داشته باشد، به‌منظور دریافت مجوز فعالیت لازم است از مکانیزم DFS پشتیبانی کند.
معرفی قابلیت‌های جدید در وای فای 6 (Wi-Fi 6)
با معرفی استاندارد 802.11ax در سال 2019 تحولی بزرگ در ارتباطات شبکههای بیسیم صورت گرفت. این استاندارد که در اصطلاح وای فای 6 (Wi-Fi 6) نامیده میشود، قابلیت‌های جدیدی را معرفی کرد که باعث افزایش کیفیت سرویس‌دهی در زیرساخت شبکههای بیسیم میشود.
افزایش عمر باطری:
قابلیت جدید ارائه شده در وای فای 6 به نام TWT، این امکان را فراهم می‌سازد تا اکسس پوینت برای تجهیزات کاربر، دقیقاً مشخص کند چه زمانی باید داده را ارسال و دریافت کند؛ همین امر موجب میشود تا تجهیزات سمت کاربر در زمان‌های دیگر در حالت نیمه‌خاموش قرار گرفته و در مصرف باطری بسیار صرفه‌جویی شود.
افزایش پهنای باند:
وجود چند قابلیت در کنار هم موجب افزایش چشم‌گیر در پهنای باند شده است. از جمله قابلیت‌های وای فای 6 می‌توان به امکان استفاده از الگوریتم‌های پیچیده‌تر در مدلاسیون و اضافه شدن قابلیت MIMO در ارتباطات Uplink (ارتباط کاربر با اکسس پوینت) اشاره کرد.
سرویس‌دهی بهتر در اماکن شلوغ:
افزایش توانایی وای فای 6 در مکانیزم MIMO تا 8 جریان داده‌ای همزمان، امکان استفاده از قابلیت Sub Channel و بسیاری از قابلیت‌های دیگر باعث شده که در اماکن شلوغ مانند سالن‌های همایش و استادیوم‌ها کیفیت سیگنال‌دهی افزایش داشته باشد.
افزایش امنیت:
با توجه به پشتیبانی از پروتکل WPA3 و رمزنگاری فرم‌های مدیریتی بین اکسس پوینت و تجهیزات کاربران در وای فای 6، امنیت ارتباطات در این نسل از ارتباطات وای فای نسبت به نسل‌های قبلی بسیار افزایش پیدا کرده است.
پیشنهاد:
با توجه به تمامی موارد اشاره شده در این مقاله می‌توان نتیجه گرفت که در آینده تجهیزات و پروتکل‌ها در شبکههای بیسیم رو به پیشرفت بوده و این امر موجب افزایش راهکارهای موجود در زیرساخت بیسیم شده و همچنین افزایش روزافزون استفاده از این زیرساخت را به همراه خواهد داشت. با توجه به این سرعت رشد، پیشنهاد میشود سازمان‌ها در زمان خرید تجهیزات زیرساختی، تجهیزات با آخرین تکنولوژی را خریداری کرده تا در آینده با رشد تجهیزات سمت کاربران علاوه بر پشتیبانی از آخرین تکنولوژی‌ها، هزینههای بروزرسانی را نیز در آینده کاهش دهند.
