شبکهی وای فای (WiFi) چطور کار می‌کند؟
شاید دیر زمانی نیست که از دسترسی انحصاری به وای فای در فرودگاه‌ها، کافی‌شاپ‌ها یا هتل‌های خاص دور شده‌ایم و امروزه شبکه‌های WiFi یا همان شبکه 802.11، تقریباً در هر خانه و شرکتی وجود دارد. حتی در بسیاری از شهرهای جهان از این تکنولوژی برای ارائه‌ی دسترسی به اینترنت رایگان یا کم هزینه برای ساکنان شهر استفاده می‌کنند. در همین راستا یکی از سوالات جالب در مورد شبکهی وای فای این است که WiFi دقیقا چطور کار می‌کند؟
شبکهی وای فای (WiFi) دقیقا چیست و چگونه کار می‌کند؟
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:
- 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.
- 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.
شبکهی وای فای (WiFi) دقیقا چیست و چگونه کار 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 2.4 گیگاهرتز یا 5 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 2.4 گیگاهرتز در این دوره تا حدودی منسوخ شده است، چراکه سرعت داده کمتری نسبت به اتصالات 5 گیگاهرتز دارند. در شرایط ایده‌ئال، باند 5 گیگاهرتز حداکثر بردی تا حدود 200 فوت (حدودا 61 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 61 متر نخواهند داشت. اتصالات 2.4 گیگاهرتز ممکن است برای کاربرانی که چند روتر در اتاق‌های مختلف دارند، به کار آید اما برای اتصالات نزدیک، قطعا امواج 5 گیگاهرتز سریعتر هستند.
به طور کلی آنچه که به نام وای فای استاندارد می‌شناسیم و از آن استفاده می‌کنیم از استانداردهای شبکهی 802.11 بهره می‌برد که در طول دهه‌ها تکامل یافته است. سیر تکامل این شبکه را می‌توانید در ادامه‌ی این مطلب دنبال کنید.
- 802.11b (معرفی شده در سال 1999) 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. 802.11b در باند فرکانسی 2.4 گیگاهرتز قابلیت ارسال طیف رادیویی را دارد و در عین حال می‌تواند تا 11 مگابیت داده در ثانیه را پشتیبانی کند.
- 802.11a (نسل بعد از 802.11b) با فرکانس 5 گیگاهرتز قابلیت ارسال سیگنال دارد و می‌تواند تا 54 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 802.11g هم مانند 802.11b با فرکانس 2.4 گیگاهرتز داده‌ها را ارسال می‌کند، اما جالب است بدانید که بسیار سریعتر است و می‌تواند تا 54 مگابیت داده در ثانیه را پشتیبانی کند. 802.11g به این دلیل از سرعت بالاتری برخوردار است که کدگذاری آن از OFDM 802.11a نشات گرفته شده است.
- 802.11n (معرفی شده در سال 2009) 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 802.11g قابلیت جابه‌جایی 54 مگابیت داده در ثانیه را دارد، اما به دلیل تراکم شبکه، تنها به سرعت واقعی‌ای در حدود 24 مگابیت در ثانیه دست خواهند یافت. شبکهی 802.11n می‌تواند تا چهار جریان از داده‌ها را، هر کدام با حداکثر سرعت 150 مگابیت در ثانیه انتقال دهد، اما لازم است بدانید که اکثر روترها تنها دو یا سه جریان را مجاز می‌دانند.
- شبکهی 802.11ac در حدود سال 2014 وارد صحنه‌ی تکتنولوژی شد که منحصراً در فرکانس 5 گیگاهرتز کار می‌کند و می‌تواند تا حداکثر 450 مگابیت در ثانیه را در یک جریان عبور دهد. به طور کلی این نوع شبکه همانند 802.11n، امکان انتقال داده‌ها بر روی چندین جریان حتی تا هشت جریان را دارد. این نوع شبکه گاهی با نام 5G 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.
- 802.11ax که با عنوان WiFi 6 هم شناخته می‌شود در سال 2019 وارد این صنعت شد. به طور کلی این شبکهی استاندارد قابلیت‌های 802.11ac را به چند روش کلیدی گسترش می‌دهد. اول اینکه روترهای جدید سرعت جریان داده را تا 9.2 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 6 گیگاهرتز متصل شوند که در شرایط ایده‌ئال حدود 20 درصد سریعتر از مدل‌های 5 گیگاهرتزی است.
- پیش‌بینی می‌شود که شبکهی 802.11be (یا همان WiFi 7) تا سال 2024 به این عرصه وارد شود و برد و اتصالات بیشتر و سرعت انتقال داده‌های سریعتر را نسبت به دیگر نسخه‌ها ارائه کند.
سایر استانداردهای 802.11 بر کاربردهای خاص شبکه‌های وایرلس، مانند شبکهی گسترده (WAN) که در داخل وسایل نقلیه قرار دارد، حاکم است.
هات اسپات کن، اینترنت من کار نمی‌کند!
هات اسپات وای فای ناحیه‌ای با شبکه‌ای بی‌سیمِ قابل دسترسی است، این اصطلاح اغلب برای اشاره به شبکه‌های بیسیم در مناطق عمومی‌ای مانند فرودگاه و کافی‌شاپ‌ها استفاده می‌شود. همانطور که احتمالا خود هم تجربه کرده‌اید، با استفاده از گوشی هوشمند هم می‌توان هات اسپات ایجاد کرد و محیطی با اینترنت در دسترس برای همه‌ی افراد ساخت.
به طور کلی ارسال امواجی با فرکانس بالاتر به سیگنال اجازه می‌دهد تا داده‌های بیشتری را حمل کند.
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 802.11 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.
اصول و نحوه‌ی ساخت و راه اندازی شبکه داخلی وایرلس
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 100 فوت (30.5 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 802.11 استفاده کنند. به طور معمول، روترهای 802.11n کمی ارزان‌تر از سایر مدل‌ها هستند، اما از آنجایی که استاندارد آن‌ها معمولا قدیمی‌تر از 802.11ac یا 802.11ax است، کندتر هم عمل می‌کنند.
همچنین شما باید یک کارت شبکه یا دانگل هم خریداری کنید. هر دستگاهی که به WLAN متصل می‌کنید باید کارت شبکه وایرلس داشته باشد. کارت شبکهی بیسیم برای کامپیوترهای دسکتاپی ممکن است به شکل کارت‌های شبکه همراه با آنتن یا آداپتورهای USB باشند.
پیکربندی شبکهی وایرلس
روتر بیسیم قابلیت پشتیبانی از یک WLAN را دارد و با استفاده از آن در شبکه، قادر به ایجاد شبکه وایرلس جدید یا بازسازی شبکه فعلی خواهید بود. با نصب روتر به برق و سپس به کامپیوتر می‌توانید در پنل کاربری اطلاعات لازم را وارد کنید و پس از آن رمز عبوری برای شبکه وایرلس تخصیص دهید تا هر کاربری موفق نشود به اینترنت شما دسترسی پیدا کند. دقت کنید که تمامی تجهیزات بیسیم و روتر باید SSID یکسانی داشته باشند. پس از اعمال تنظیمات مربوطه دکمه ذخیره‌سازی تنظیمات را فشار داده و روتر را ری‌استارت کنید تا تغییرات اعمال شوند.
لازم است بدانید که سیر انتشار سیگنال‌های وای فای از بالا به پایین است، بنابراین هرچه دستگاه در ارتفاع باشد وضعیت آنتن‌دهی طبیعتا بهتر خواهد شد.
بعد از اعمال تنظیمات لازم برای رتور وقت آن است که مرکز خانه را پیدا کنید! پس از شناسایی مکان مرکزی در خانه باید روتر را تا حدی که امکان دارد در ارتفاع قرار دهید. به طور کلی لازم است بدانید که سیر انتشار سیگنال‌های وای فای از بالا به پایین است، بنابراین هرچه دستگاه در ارتفاع باشد وضعیت آنتن‌دهی طبیعتا بهتر خواهد شد.
پس از راه اندازی روتر وایرلس در مرحله‌ی بعد باید کارت‌های شبکه را پیکربندی کنید. لازم است بدانید که این فرایند پیچیدگی خاصی ندارد و با کمترین زحمت ممکن قابل انجام است، چراکه خود ویندوز هر کاری که نیاز باشد را پیاده‌سازی می‌کند. در همین راستا کارت‌های شبکه بیسیم به‌طور پیش‌فرض برای کار در حالت زیرساختی و شبکه «infrastructure» تنظیم شده‌اند، به این معنی که به‌طور خودکار شماره کانال WLAN را تشخیص داده و به آن متصل می‌شوند.
- باتری‌های لیتیوم-یونی چطور کار می‌کنند و آیا واقعا خطر انفجار دارند؟
- چرا پشه‌ها برخی افراد را بیشتر از دیگران نیش می‌زنند؟
منبع: howstuffworks
