מהם פרוטוקולי ה- wifi העיקריים? כל מה שאתה צריך לדעת

בהזדמנות זו אנו מסבירים בפירוט מהם פרוטוקולי ה- Wifi העיקריים . עד לפני מספר שנים ניתן היה רק ​​לחבר בין מחשבים באמצעות כבלים. חיבור מסוג זה פופולרי למדי, אך יש לו מגבלות מסוימות, למשל: אתה יכול רק להעביר את הציוד עד גבול ההגעה של הכבל; סביבות ציוד גבוהה עשויות לדרוש התאמות במבנה הבניין למעבר כבלים; בבית יתכן שיהיה צורך לקדוח חורים בקיר בכבלים כדי להגיע לחדרים אחרים; מניפולציה קבועה או שגויה עלולה לגרום לפגיעה במחבר הכבל. למרבה המזל, רשתות Wi-Fi אלחוטיות הופיעו כדי להסיר את המגבלות הללו.

מדד התוכן

השימוש ברשת מסוג זה הופך נפוץ יותר ויותר, לא רק במסגרות ביתיות ומקצועיות, אלא גם במקומות ציבוריים (ברים, בתי קפה, קניונים, חנויות ספרים, שדות תעופה וכו ') ובמוסדות אקדמיים.

מסיבה זו, אנו הולכים לבחון את המאפיינים העיקריים של טכנולוגיית ה- Wi-Fi ולהסביר מעט על אופן פעולתם. מכיוון שהוא לא יכול היה להפסיק להיות, תדע גם את ההבדלים בין תקני Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n ו- 802.11ac.

מהם פרוטוקולי ה- Wifi העיקריים? מה זה Wi-Fi?

Wi-Fi הוא מערכת מפרטים לרשתות אלחוטיות מקומיות (WLAN), המבוססת על תקן IEEE 802.11. השם "Wi-Fi" נלקח כקיצור של המונח האנגלי "Wireless Fidelity", למרות שברית ה- Wi-Fi, הגורם האחראי בעיקר לרישוי מוצרים מבוססי טכנולוגיה, מעולם לא אישרה מסקנה שכזו. מקובל למצוא את השם Wi-Fi שנכתב כ- "wi-fi", "Wi-fi" או אפילו "wifi". כל השמות הללו מתייחסים לאותה טכנולוגיה.

בעזרת טכנולוגיית Wi-Fi, ניתן ליישם רשתות המחברות בין מחשבים ומכשירים אחרים (סמארטפונים, טאבלטים, קונסולות משחקי וידאו, מדפסות וכו ') הקרובים גיאוגרפית.

רשתות אלה אינן דורשות שימוש בכבלים, מכיוון שהם מבצעים העברת נתונים באמצעות תדר רדיו. תכנית זו מציעה מספר יתרונות, ביניהם: היא מאפשרת למשתמש להשתמש ברשת בכל נקודה בטווח השידור; מאפשר החדרה מהירה של מחשבים ומכשירים אחרים ברשת; מונע קירות או מבנים של נכסי הנדל"ן להיות פלסטיים או מותאמים למעבר כבלים.

הגמישות של ה- Wi-Fi היא כה גדולה עד שהפך אפשרי ליישם רשתות העושות שימוש בטכנולוגיה זו במקומות המגוונים ביותר, בעיקר בגלל העובדה שהיתרונות שהוזכרו בפסקה הקודמת גורמים לרוב לעלויות נמוכות יותר.

לפיכך, מקובל למצוא רשתות Wi-Fi הזמינות בבתי מלון, שדות תעופה, כבישים מהירים, ברים, מסעדות, קניונים, בתי ספר, אוניברסיטאות, משרדים, בתי חולים, ומקומות רבים נוספים. כדי להשתמש ברשתות אלה, המשתמש צריך רק מחשב נייד, סמארטפון או כל מכשיר תואם Wi-Fi.

קצת מההיסטוריה של ה- Wi-Fi

הרעיון של רשתות אלחוטיות אינו חדש. התעשייה דואגת לנושא זה זמן רב, אך היעדר התקינה של תקנים ומפרטים התגלה כמכשול, אחרי הכל, כמה קבוצות מחקר עבדו עם הצעות שונות.

מסיבה זו, חברות מסוימות כמו 3Com, נוקיה, לוסנט טכנולוגיות וסמל טכנולוגיות (שנרכשה על ידי מוטורולה) התאגדו כדי ליצור קבוצה שתטפל בנושא זה, וכך נולד ב -1999 הברית האלחוטית Ethernet Compatibility Alliance (WECA), ששמה שונה לברית Wi-Fi בשנת 2003.

בדומה לקונסורציוני תקינה אחרים, מספר החברות המצטרפות לברית Wi-Fi גדל ללא הרף. WECA המשיכה לעבוד עם מפרטי IEEE 802.11, שלמעשה אינם שונים מאוד מפרט IEEE 802.3. הסט האחרון הזה ידוע בשם Ethernet והוא פשוט מורכב מהרוב המכריע של הרשתות הקוויות המסורתיות. בעיקרו של דבר, מה שמשתנה מתקן לתקן זה מאפייני החיבור שלו: סוג אחד עובד עם כבלים, השני לפי תדר רדיו.

היתרון בכך הוא שלא היה צורך ליצור שום פרוטוקול ספציפי לתקשורת רשת אלחוטית המבוסס על טכנולוגיה זו. בעזרת זה ניתן אפילו להתקין רשתות המשתמשות בשני התקנים.

אולם WECA עדיין נאלצה להתמודד עם שאלה אחרת: שם מתאים לטכנולוגיה, שקל היה לבטא את זה ואיפשר קשר מהיר להצעה שלה, כלומר רשתות אלחוטיות. לשם כך, היא שכרה חברה המתמחה במותגים, אינטרברנד, שבסופו של דבר לא רק יצר את השם Wi-Fi (ככל הנראה מבוסס על המונח הזה "Wileress Fidelity"), אלא גם את לוגו הטכנולוגיה. הזיכרון היה כה מקובל, עד כי WECA החליטה לשנות את שמה בשנת 2003 לברית Wi-Fi, כפי שדווח.

פעולת Wi-Fi

בשלב זה בטקסט, אתה תוהה באופן טבעי איך Wi-Fi עובד. כפי שאתה כבר יודע, הטכנולוגיה מבוססת על תקן IEEE 802.11. אבל זה לא אומר שכל המוצרים שעובדים עם מפרטים אלה יהיו גם Wi-Fi.

על מנת שמוצר יקבל חותם עם מותג זה, עליו להיות מוערך ואושר על ידי Wi-Fi Alliance. זוהי דרך להבטיח למשתמש כי כל המוצרים עם החותם W i-Fi Certified עומדים בתקני פונקציונליות המבטיחים יכולת פעולה הדדית עם ציוד אחר.

עם זאת, אין זה אומר שמכשירים שאין להם חותם לא יעבדו עם מכשירים שיש להם (עדיין, עדיף תמיד לבחור מוצרים מוסמכים כדי להימנע מסיכונים ובעיות).

תקן 802.11 קובע תקנים ליצירה ושימוש ברשתות אלחוטיות. העברת רשת מסוג זה נעשית על ידי אותות תדרי רדיו, המתפשטים באוויר ויכולים לכסות אזורים בבית של מאות מטרים.

מכיוון שיש מגוון רחב של שירותים שיכולים להשתמש באותות רדיו, חיוני שכל אחד מהם יפעל על פי הדרישות שקבעה ממשלת כל מדינה. זוהי דרך טובה להימנע מאי נוחות, במיוחד הפרעות.

עם זאת ישנם מגזרי תדרים שניתן להשתמש בהם ללא צורך באישור ישיר מגורמים המתאימים של כל ממשלה: להקות ISM (תעשייתיות, מדעיות ורפואיות), שיכולות לפעול, בין היתר, בפרקי הזמן הבאים: 902 MHz - 928 MHz; 2.4 GHz - 2.485 GHz ו- 5.15 GHz - 5.825 GHz (תלוי במדינה, מגבלות אלה עשויות להשתנות).

SSID (מזהה ערכת שירות)

אנו הולכים להכיר את הגרסאות החשובות ביותר של 802.11, אך לפני כן, כדי להקל על ההבנה, נוח לדעת שכדי שתוקם רשת כזו, יש צורך שההתקנים (הנקראים גם STA) יהיו מחוברים למכשירים המאפשרים את גישה. אלה נקראים באופן כללי נקודת גישה (AP). כאשר STA אחד או יותר מתחברים ל- AP, קיימת אפוא רשת, המכונה מערכת השירות הבסיסית (BSS).

מסיבות אבטחה והאפשרות שיש יותר ממערכת BSS במקום מסוים (לדוגמא, שתי רשתות אלחוטיות שנוצרו על ידי חברות שונות באזור אירועים), זה המפתח שכל אחת מקבלת זיהוי שנקרא מערך שירות מזהה (SSID), סט תווים שאחרי שהוגדר מוכנס לכותרת של כל חבילת נתונים ברשת. במילים אחרות, ה- SSID הוא השם שניתן לכל רשת אלחוטית.

פרוטוקולי Wi-Fi

הגרסה הראשונה לתקן 802.11 שוחררה בשנת 1997, לאחר כ -7 שנות לימודים. עם הופעתן של גרסאות חדשות (שיש להתייחס אליהן בהמשך), נודעה הגרסה המקורית בשם 802.11-1997 או מורשת 802.11.

מכיוון שמדובר בטכנולוגיית העברת תדרים רדיו, IEEE (מכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה) קבע כי התקן יכול לפעול בטווח התדרים של 2.4 ג'יגה הרץ ו- 2.4835 ג'יגה הרץ, אחת מלהקות ה- ISM שהוזכרו לעיל.

קצב העברת הנתונים שלה הוא 1 מגהבייט לשנייה או 2 מגהבייט / שניות (מגה-ביט לשנייה), וניתן להשתמש בטכניקות ההעברה של רצף ישיר ברווחים ישירים (DSSS) וטכניקת ההפצה של תדרים הופכים (FHSS).

טכניקות אלה מאפשרות שידור באמצעות מספר ערוצים בתדר, אולם DSSS יוצר קטעים מרובים של המידע המועבר ובמקביל שולח אותם לערוצים.

טכניקת ה- FHSS, בתורו, משתמשת בתכנית "קפיצות תדרים", כאשר המידע המועבר משתמש בתדר אחד בתקופה מסוימת, ומאידך, משתמש בתדר אחר.

מאפיין זה הופך את ה- FHSS לקצב העברת נתונים נמוך מעט יותר, לעומת זאת, הוא הופך את ההעברה פחות חשופה להפרעות, מכיוון שהתדר שמשתמש כל הזמן משתנה. בסופו של דבר DSSS הוא מהיר יותר, אך יש סיכוי גבוה יותר לסבול מהפרעה, ברגע שמשתמשים בכל הערוצים בו זמנית.

802.11 ב

עדכון לתקן 802.11 יצא בשנת 1999 וכונה 802.11b. המאפיין העיקרי של גרסה זו הוא האפשרות ליצור חיבורים במהירויות ההעברה הבאות: 1 מגהבייט / שניות, 2 מגהבייט / שניות, 5.5 מגהביט / שניות ו 11 מגהבייט / שניות.

טווח התדרים זהה לשימוש ב- 802.11 המקורי (בין 2.4 ל- 2.4835 ג'יגה הרץ), אולם טכניקת ההעברה מוגבלת לספקטרום המתפשט ברצף ישיר, לאחר ש- FHSS בסופו של דבר אינו לוקח בחשבון את הסטנדרטים שנקבעו על ידי נציבות התקשורת הפדרלית (FCC) בעת שימוש בהעברות עם קצב גבוה מ- 2 Mb / s.

כדי לעבוד ביעילות במהירויות של 5.5 Mb / s ו- 11 Mb / s, 802.11b משתמש גם בטכניקה שנקראת Complecement Code Keying (CCK).

שטח הכיסוי של תיבת 802.11b יכול באופן תיאורטי להיות עד 400 מטר בסביבות פתוחות ויכול להגיע לטווח של 50 מטר במקומות סגורים (כמו משרדים ובתים).

עם זאת חשוב לציין כי טווח ההולכה עשוי להיות מושפע ממספר גורמים, כגון אובייקטים הגורמים להפרעה או מגבילים את התפשטות השידור מהמקום בו הם נמצאים.

מעניין לציין שכדי לשמור על שידור פונקציונלי ככל האפשר, תקן 802.11b (וסטנדרטים ממשיכים) יכול לגרום לקצב העברת הנתונים לרדת למגבלה המינימלית שלו (1 מגהבייט לשניות) התחנה נמצאת רחוק יותר מנקודת הגישה.

ההפך הוא הנכון גם: ככל שקרוב יותר לנקודת הגישה, כך יכול להיות מהירות ההעברה גבוהה יותר.

התקן 802.11b היה הראשון שאומץ בהיקף נרחב, והיה, אם כן, אחד האנשים האחראים לפופולריות של רשתות Wi-Fi.

802.11 א

תקן 802.11a שוחרר בסוף 1999, בערך באותה תקופה של גרסת 802.11b.

המאפיין העיקרי שלה הוא האפשרות לפעול עם שיעורי העברת נתונים בערכים הבאים: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / s ו- 54 Mb / s. הטווח הגיאוגרפי של הולכתו הוא כ 50 מטר. עם זאת, תדירות ההפעלה שלו שונה מהתקן המקורי של 802.11: 5 ג'יגה הרץ, עם ערוצי 20 מגה הרץ בתחום זה.

מצד אחד השימוש בתדר זה נוח מכיוון שהוא מציג פחות אפשרויות הפרעה, אחרי הכל, ערך זה אינו משמש מעט. מצד שני, זה יכול להביא לבעיות מסוימות, מכיוון שבמדינות רבות אין תקנות לתדר זה. בנוסף, תכונה זו יכולה לגרום לקשיי תקשורת עם התקנים הפועלים בתקני 802.11 ו- 802.11b.

פרט חשוב הוא שבמקום להשתמש ב- DSSS או ב- FHSS, תקן 802.11a עושה שימוש בטכניקה המכונה אורתוגונלית חטיבת תדרים מרובים (OFDM). בתוכו, המידע שיועבר מחולק למספר מערכי נתונים קטנים המועברים בו זמנית בתדרים שונים. אלה משמשים בצורה כזו שאחת מפריעה לשנייה, מה שגורם לטכניקת OFDM לעבוד בצורה מספקת למדי.

למרות שהציע שיעורי שידור גבוהים יותר, תקן 802.11a לא הפך פופולרי כמו תקן 802.11b.

802.11 גרם

תקן 802.11g שוחרר בשנת 2003 והוא ידוע כיורש הטבעי של גרסת 802.11b, מכיוון שהוא תואם אותו לחלוטין.

משמעות הדבר היא שמכשיר שעובד עם 802.11g יכול לתקשר עם מכשיר אחר שעובד עם 802.11b ללא שום בעיה, למעט העובדה שקצב העברת הנתונים מגביל כמובן את המקסימום שמותר על ידי האחרון.

האטרקציה העיקרית בתקן 802.11g היא להיות מסוגל לעבוד עם קצב העברה של עד 54 מגהבייט / שניות, כפי שקורה בתקן 802.11a.

עם זאת, בניגוד לגרסה זו, 802.11g פועל בתדרים בפס 2.4 GHz (ערוצי 20 מגה הרץ) ויש לו כמעט אותו כיסוי כיסוי כמו קודמו, תקן 802.11b.

טכניקת השידור הנהוגה בגרסה זו היא גם OFDM, אולם כאשר מתקשרים עם מכשיר 802.11b, טכניקת השידור הופכת ל- DSSS.

802.11n

פיתוח מפרט 802.11n החל בשנת 2004 והסתיים בספטמבר 2009. במהלך תקופה זו, יצאו מכשירים שונים התואמים לגרסה הלא גמורה של התקן.

המאפיין העיקרי של פרוטוקול 802.11n הוא השימוש בסכמה הנקראת Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), המסוגלת להגדיל משמעותית את שיעורי העברת הנתונים באמצעות שילוב נתיבי שידור שונים (אנטנות). בכך ניתן למשל להשתמש בשניים, שלושה או ארבעה משדרים ומקלטים להפעלת הרשת.

אחת התצורות הנפוצות ביותר במקרה זה היא השימוש בנקודות גישה המשתמשות בשלוש אנטנות (שלוש נתיבי שידור) ו- STA עם אותו מספר מקלטים. הוספת תכונה זו בשילוב עם זיקוק המפרט שלה, פרוטוקול 802.11n מסוגל להעביר בטווח 300 מגהבייט / שניות, באופן תיאורטי, הוא יכול להגיע למהירויות של עד 600 מגהבייט / שניות. במצב השידור הפשוט ביותר, עם נתיב שידור אחד, 802.11n יכול להגיע ל -150 Mb / s.

לגבי התדר שלו, תקן 802.11n יכול לעבוד עם רצועות 2.4 ג'יגה הרץ ו -5 ג'יגה הרץ, מה שהופך אותו לתואם לתקנים הקודמים, אפילו עם 802.11a. כברירת מחדל, כל ערוץ ברצועות הוא 40 מגה הרץ.

טכניקת השידור הסטנדרטית שלה היא OFDM, אך עם שינויים מסוימים, בגלל השימוש בתכנית MIMO, מכונה, לעיתים קרובות, MIMO-OFDM. כמה מחקרים מראים כי שטח הכיסוי שלו יכול לעלות על 400 מטר.

802.11ac

ממשיך דרכו של 802.11n הוא תקן 802.11ac, אשר המפרט שלו פותח כמעט במלואו בין 2011 ל 2013, עם אישור סופי של מאפייניו על ידי IEEE בשנת 2014.

היתרון העיקרי של 802.11ac הוא במהירות שלו, הנאמדת עד 433 Mb / s במצב הפשוט ביותר. אבל, בתיאוריה, אפשר לגרום לרשת לעלות על 6 ג'יגה-בתים לשנייה במצב מתקדם יותר המשתמש במספר נתיבי שידור (אנטנות), עם מקסימום שמונה. המגמה היא שלתעשייה עדיפות ציוד תוך שימוש בעד שלוש אנטנות, מה שהופך את המהירות המרבית לסביבות 1.3 ג'יגה-בתים / שעה.

נקרא גם WiFi 5G, 802.11ac עובד על תדר 5 ג'יגה הרץ, בהיותו, בטווח זה, כל ערוץ יכול להיות, כברירת מחדל, רוחב של 80 מגה הרץ (160 מגה הרץ אופציונלי).

לפרוטוקול 802.11ac יש גם טכניקות אפנון מתקדמות ביותר. ליתר דיוק, זה עובד עם ערכת ה- MU-MUMO (Multi-MIMO-user), המאפשרת העברת אות וקליטה מסופים שונים, כאילו הם עובדים בשיתוף פעולה, באותה תדר.

הוא מדגיש גם את השימוש בשיטת העברה שנקראת Beamforming (המכונה גם TxBF), שהיא אופציונלית בתקן 802.11n: זוהי טכנולוגיה המאפשרת למכשיר השידור (כמו נתב) להעריך תקשורת עם התקן לקוח. כדי לייעל את התמסורת לכיוון שלך.

תקני 802.11 אחרים

לתקן IEEE 802.11 היו גרסאות אחרות (ויהיו להן) גרסאות נוספות בנוסף לאלה שהוזכרו לעיל, אשר לא הפכו פופולריות מסיבות שונות.

אחד מהם הוא תקן 802.11d, המיושם רק במדינות מסוימות בהן מסיבה כלשהי לא ניתן להשתמש בחלק מהתקנים האחרים שהוקמו. דוגמא נוספת היא תקן 802.11e, שעיקר המיקוד שלו הוא QoS (איכות השירות) של שידורים, כלומר איכות השירות. זה הופך את המודל הזה למעניין עבור יישומים המושפעים קשות מרעש (הפרעות), כגון תקשורת VoIP.

ישנו גם את פרוטוקול 802.11f, שעובד עם סכמה המכונה ממסר, שבקיצור, גורם להתקן אחד להתנתק מאותו נקודת גישה חלשה ולהתחבר לנקודת גישה אחרת וחזקה יותר, באותה רשת.. הבעיה היא שחלק מהגורמים יכולים לגרום להליך זה לא להתרחש כראוי, ולגרום לאי נוחות למשתמש. מפרטי 802.11f מאפשרים יכולת פעולה הדדית טובה יותר בין נקודות גישה כדי להפחית בעיות אלה.

גם תקן 802.11h ראוי להדגיש . למעשה, זו רק גרסה של 802.11a שיש לה יכולות שליטה ושינוי תדר. זאת מכיוון שתדר 5 ג'יגה הרץ (המשמש את 802.11a) מיושם במגוון מערכות באירופה.

ישנן מספר תכונות אחרות, אך אלא אם כן מסיבות ספציפיות, רצוי לעבוד עם הגרסאות הפופולריות ביותר, רצוי עם הגרסא האחרונה.

מילים אחרונות

מאמר זה הציג מצגת בסיסית של התכונות העיקריות שמשמעותו של Wi-Fi מציע. ההסברים שלהם יכולים לעזור לכל מי שרוצה להבין קצת יותר על הפעלת רשתות אלחוטיות המבוססות על טכנולוגיה זו ויכולה לשמש מבוא למי שרוצה להעמיק בנושא.

כפי שאתה יודע תמיד, אנו ממליצים לקרוא את הנתבים הטובים ביותר בשוק ואת ה- PLCs הטובים ביותר של הרגע. אלה קריאות יסוד לרכישת מערכת Wi-Fi אלחוטית טובה. מה חשבת על המאמר שלנו בנושא פרוטוקולי Wifi? באיזה מהן אתה משתמש כרגע בבית או בעבודה?