شبکه‌ی وای فای (WiFi) چطور کار می‌کند؟

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل ازدیجی کالامگ ،شبکه‌ی بی‌سیم یا وای فای سیستمی است که از امواج رادیویی، درست مانند تلفن‌های همراه، تلویزیون‌ها و رادیوها استفاده می‌کند. درواقع، جالب است بدانید که ارتباط از طریق شبکه‌ی بی‌سیم بسیار شبیه به ارتباط رادیویی‌ای از نوع دو طرفه است! در این قسمت هر آنچه طی دسترسی شما به اینترنت جهانی اتفاق می‌افتد را بررسی می‌کنیم:

1. آداپتور وایرلس (بی‌سیم) قرار گرفته در کامپیوتر شخصی شما داده‌ها را به سیگنال رادیویی تبدیل می‌کند و سپس آن را با استفاده از آنتن مخصوصی ارسال می‌کند.
2. یک روتر بی‌سیم سیگنال‌ها را دریافت کرده و آن‌ها را رمزگشایی می‌کند. سپس روتر این اطلاعات رمزگشایی شده را با استفاده از یک اتصال فیزیکی و سیمی اِتِرنِت (در حالت کلی اِتِرنِت «Ethernet» یکی از فناوری‌های مبتنی بر Frame در شبکه‌های رایانه برای شبکه‌های محلی (LAN) است.) به اینترنت ارسال می‌کند.

همچنین این فرآیند می‌تواند به شکل معکوس عمل کند، به طوری که روتر اطلاعات را از اینترنت دریافت و آن را به سیگنال‌های رادیویی ترجمه کند و به آداپتور بی‌سیم در رایانه بفرستد. رادیوهایی که به منظور ارتباط وای فای استفاده می‌شوند، می‌توانند امواج رادیویی را به صورت صفر و یک‌های تبدیل شده به امواج رادیویی یا بلعکس ارسال و دریافت کنند؛ اما لازم است بدانید که این نوع رادیوها چند فرق اساسی با رادیوهای معمولی (در گوشی‌های همراه و دیگر لوازم) دارند.

• در رادیوهای مخصوص ارتباط وای فای، امواج در فرکانس‌های ۲.۴ گیگاهرتز یا ۵ گیگاهرتز ارسال می‌شود؛ این فرکانس به طور قابل توجهی بیشتر از فرکانس‌های مورد استفاده در تلفن‌های همراه، رادیوهای جیبی و تلویزیون است. به طور کلی ارسال امواجی با فرکانس بالاتر به سیگنال اجازه می‌دهد تا داده‌های بیشتری را حمل کند.
• اتصالات ۲.۴ گیگاهرتز در این دوره تا حدودی منسوخ شده است، چراکه سرعت داده کمتری نسبت به اتصالات ۵ گیگاهرتز دارند. در شرایط ایده‌ئال، باند ۵ گیگاهرتز حداکثر بردی تا حدود ۲۰۰ فوت (حدودا ۶۱ متر) دارد، اما از آنجایی که در دنیای واقعی از ایدئال‌ها دور هستیم این دسته از امواج در معرض تداخل با دیوارها، درها و سایر اشیاء هستند، بنابرین بردی در حدود ۶۱ متر نخواهند داشت. اتصالات ۲.۴ گیگاهرتز ممکن است برای کاربرانی که چند روتر در اتاق‌های مختلف دارند، به کار آید اما برای اتصالات نزدیک، قطعا امواج ۵ گیگاهرتز سریعتر هستند.

به طور کلی آنچه که به نام وای فای استاندارد می‌شناسیم و از آن استفاده می‌کنیم از استانداردهای شبکه‌ی ۸۰۲.۱۱ بهره می‌برد که در طول دهه‌ها تکامل یافته است. سیر تکامل این شبکه را می‌توانید در ادامه‌ی این مطلب دنبال کنید.

• ۸۰۲.۱۱b (معرفی شده در سال ۱۹۹۹) کندترین و کم هزینه‌ترین شبکه‌ی استاندارد است که با توجه به هزینه‌هایی که داشت برای مدتی محبوبیت پیدا کرد، اما امروزه با کاهش هزینه‌ در سایر ارتباطات استاندارد و سریع‌تر، این نوع شبکه کمتر رایج است. ۸۰۲.۱۱b در باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز قابلیت ارسال طیف رادیویی را دارد و در عین حال می‌تواند تا ۱۱ مگابیت داده در ثانیه را پشتیبانی کند.
• ۸۰۲.۱۱a (نسل بعد از ۸۰۲.۱۱b) با فرکانس ۵ گیگاهرتز قابلیت ارسال سیگنال دارد و می‌تواند تا ۵۴ مگابیت داده در ثانیه اطلاعات را جابه‌جا کند. در همین راستا جالب است دانید که با استفاده از همتافت‌ساز تقسیم-فرکانسی عمودبرهم (OFDM)، که یک تکنیک کدگذاری (این مدولاسیون، در تبادل اطلاعات با حجم بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد) کارآمدتر است می‌توان سیگنال‌های رادیویی را قبل از رسیدن به گیرنده به چندین سیگنال فرعی تقسیم کند تا با این کار تداخل را به حداقل مقدار برساند. در همین راستا لازم به ذکر است که ۸۰۲.۱۱g هم مانند ۸۰۲.۱۱b با فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز داده‌ها را ارسال می‌کند، اما جالب است بدانید که بسیار سریعتر است و می‌تواند تا ۵۴ مگابیت داده در ثانیه را پشتیبانی کند. ۸۰۲.۱۱g به این دلیل از سرعت بالاتری برخوردار است که کدگذاری آن از OFDM 802.11a نشات گرفته شده است.
• ۸۰۲.۱۱n (معرفی شده در سال ۲۰۰۹) با شبکه‌های a ،b و g سازگاری دارد و به طور قابل توجهی سرعت و برد را نسبت به نسخه‌های قبلی خود بهبود بخشیده است. اگرچه از منظر تئوری ۸۰۲.۱۱g قابلیت جابه‌جایی ۵۴ مگابیت داده در ثانیه را دارد، اما به دلیل تراکم شبکه، تنها به سرعت واقعی‌ای در حدود ۲۴ مگابیت در ثانیه دست خواهند یافت. شبکه‌ی ۸۰۲.۱۱n می‌تواند تا چهار جریان از داده‌ها را، هر کدام با حداکثر سرعت ۱۵۰ مگابیت در ثانیه انتقال دهد، اما لازم است بدانید که اکثر روترها تنها دو یا سه جریان را مجاز می‌دانند.
• شبکه‌ی ۸۰۲.۱۱ac در حدود سال ۲۰۱۴ وارد صحنه‌ی تکتنولوژی شد که منحصراً در فرکانس ۵ گیگاهرتز کار می‌کند و می‌تواند تا حداکثر ۴۵۰ مگابیت در ثانیه را در یک جریان عبور دهد. به طور کلی این نوع شبکه همانند ۸۰۲.۱۱n، امکان انتقال داده‌ها بر روی چندین جریان حتی تا هشت جریان را دارد. این نوع شبکه گاهی با نام ۵G به دلیل باند فرکانسی آن شناخته می‌شود همچنین این شبکه را به دلیل پتانسیل بالای آن در انتقال داده‌ها به صورت گیگابیت در ثانیه در چندین جریان وای فای گیگابیتی «Gigabit WiFi» هم می‌نامند.
• ۸۰۲.۱۱ax که با عنوان WiFi 6 هم شناخته می‌شود در سال ۲۰۱۹ وارد این صنعت شد. به طور کلی این شبکه‌ی استاندارد قابلیت‌های ۸۰۲.۱۱ac را به چند روش کلیدی گسترش می‌دهد. اول اینکه روترهای جدید سرعت جریان داده را تا ۹.۲ گیگابیت بر ثانیه یا حتی بیشتر امکان‌پذیر می‌کنند. همچنین شبکه‌ی WiFi 6 به سازندگان انواع روتر اجازه می‌دهد که آنتن‌های بیشتری را نصب کنند و چندین اتصال را به طور همزمان بدون هیچ گونه نگرانی از تداخل و کاهش سرعت بپذیرند. برخی از دستگاه‌های جدید این قابلیت را دارند که روی باند بالاتر از ۶ گیگاهرتز متصل شوند که در شرایط ایده‌ئال حدود ۲۰ درصد سریعتر از مدل‌های ۵ گیگاهرتزی است.
• پیش‌بینی می‌شود که شبکه‌ی ۸۰۲.۱۱be (یا همان WiFi 7) تا سال ۲۰۲۴ به این عرصه وارد شود و برد و اتصالات بیشتر و سرعت انتقال داده‌های سریعتر را نسبت به دیگر نسخه‌ها ارائه کند.

سایر استانداردهای ۸۰۲.۱۱ بر کاربردهای خاص شبکه‌های وایرلس، مانند شبکه‌‌ی گسترده‌ (WAN) که در داخل وسایل نقلیه قرار دارد، حاکم است.

اکثر لپ‌تاپ‌های جدید، بسیاری از رایانه‌های مدرن (پی‌ سی) و تقریبا تمام گوشی‌های هوشمند دارای فرستنده‌‌ی وایرلس داخلی هستند. در عین حال اگر رایانه‌ی شخصی شما از قبل به این قطعه مجهز نیست، می‌توانید یک آداپتور وایرلس یا بی‌سیم خریداری کنید و به اسلات کارت رایانه یا درگاه USB آن وصل کنید. بسیاری از این آداپتورها می‌توانند از بیش از یک شبکه‌ی استاندارد ۸۰۲.۱۱ استفاده کنند.

هنگامی که یک آداپتور بی‌سیم و درایورهای مخصوص آن بر روی دستگاهی مانند رایانه‌ی خانگی نصب می‌شود، رایانه‌ی شما باید به طور خودکار شبکه‌های موجود را پیدا می‌کند. این بدان معناست که وقتی رایانه خود را در یک نقطه‌ی مجهز به اتصال WiFi روشن می‌کنید، دستگاه شبکه‌های موجود را به شما نمایش می‌دهد. لازم به ذکر است که اگر یک رایانه قدیمی دارید، ممکن است لازم باشد از نرم‌افزاری مناسب برای شناسایی و اتصال به شبکه‌ی وای فای استفاده کنید.

اگر چندین مدل رایانه و گوشی هوشمند در خانه‌ی خود دارید، شما می‌توانید شبکه‌ای با یک نقطه دسترسی وایرلس در محیط خود ایجاد کنید. به منظور راه‌اندازی شبکه‌ی داخلی در خانه نیاز به تجهیزات زیر دارید:

• یک پورت برای اتصال به کابل یا مودم DSL
• یک روتر
• یک هاب اترنت
• دانگل یا کارت شبکه
• فایروال
• نقطه‌ی دسترسی بی‌سیم

به طور کلی خرید روتر بی‌سیم به شما این امکان را می‌دهد که از سیگنال‌های وایرلس یا کابل‌های اترنت برای اتصال رایانه‌ها و دستگاه‌های خود به یکدیگر و به اینترنت استفاده کنید. در همین راستا لازم است بدانید که اکثر روترها پوششی در حدود ۱۰۰ فوت (۳۰.۵ متر) در همه‌ی جهات فراهم می‌کنند. از طرفی دیوارها و درها می‌توانند سیگنال‌های وایرلس را مسدود کنند، بنابراین اگر خانه‌ی شما بسیار بزرگ است، می‌توانید به منظور افزایش برد روتر خود، تقویت کننده‌ای ارزان قیمتی خریداری کنید. همچون آداپتورهای بی‌سیم، بسیاری از روترهای موجود در بازار می‌توانند از بیش از یک شبکه‌ی استاندارد ۸۰۲.۱۱ استفاده کنند. به طور معمول، روترهای ۸۰۲.۱۱n کمی ارزان‌تر از سایر مدل‌ها هستند، اما از آنجایی که استاندارد آن‌ها معمولا قدیمی‌تر از ۸۰۲.۱۱ac یا ۸۰۲.۱۱ax است، کندتر هم عمل می‌کنند.