استاندارد 802.11 انواع مختلفی دارد که در این مقاله داتیس نتورک استاندارد IEEE 802.11 و تفاوت انواع 802.11a/b/g/n/ac/ad/af/ah/ax را بررسی خواهیم کرد، همراه ما باشید.
802.11 یک استاندارد از مجموعه استاندارد های IEEE 802 برای LAN protocols است که توسط IEEE در سال 1997 معرفی شد.
IEEE 802.11
در سال ۱۹۹۷ میلادی انستیتو مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) اولین استاندارد WLAN را پایه‌گذاری کرد.
این استاندارد پس از تشکیل گروهی که به دنبال توسعه این استاندارد برآمد، 802.11 نام گرفت.
متاسفانه 802.11 تنها از پهنای باندی حداکثر تا ۲ مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کرد که برای بسیاری از کاربردها، محدود و پایین‌تر از سطح انتظار بود. همین امر باعث شده تولید محصولات وایرلس با استاندارد 802.11 در حال حاضر متوقف شود.
802.11b
در سال ۱۹۹۹ میلادی فرآیند توسعه استاندارد ابتدایی 802.11 به نقطه تکامل بعدی رسید و IEEE استاندارد 802.11b را ایجاد کرد. 802.11b از پهنای باندی تا ۱۱ مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند.
802.11b از همان فرکانس رادیویی ۲.۴ گیگاهرتز، مشابه با آنچه در استاندارد ابتدایی 802.11 شاهد بودیم پشتیبانی می‌کند. شرکت‌های سازنده ترجیح دادند از این فرکانس‌ها استفاده کنند تا هزینه تولید محصولات خود را کاهش دهند.
درنظر داشته باشید که استاندارد 802.11b می‌تواند به واسطه مشخصات فنی، تداخل با مایکروویو، تلفن‌های بی‌سیم و دیگر دستگاه‌ها و تجهیزاتی که از همین باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز استفاده می‌کنند را به دنبال داشته باشد.
با وجود این، با نصب تجهیزات 802.11b در فاصله مشخص و منطقی از دیگر تجهیزات، می‌توان به راحتی حجم زیادی تداخلات را از میان برد.
معایب 802.11b: حداکثر سرعت آن در پایین‌ترین رنج ممکن در میان استانداردهای موجود قرار دارد. احتمال تداخل فرکانسی با دیگر دستگاه‌ها و تجهیزات خانگی همواره وجود دارد.
مزایای 802.11b: هزینه کم، پوشش سیگنال در حد مطلوبی قرار دارد، به راحتی مسدود نمی‌شود.
802.11a
همزمان با توسعه 802.11b، متخصصان IEEE دست به توسعه استاندارد دیگری زدند که از 802.11 منشعب شده و 802.11a نام داشت.
از آنجایی که 802.11b خیلی سریع‌تر در مقایسه با 802.11a به محبوبیت رسید برخی معتقدند 802.11a پس از 802.11b ایجاد و ثبت شد. با وجود این، حقیقت آن است که این دو استاندارد تقریباً به طور همزمان ایجاد شدند.
با توجه به هزینه بالاتر، معمولاً استاندارد 802.11a در شبکه‌های تجاری و سازمانی یافت می‌شود. این در حالی است که 802.11b در بازار محصولات خانگی، محبوبیت و کاربرد بیشتری داشته است.
802.11a از پهنای باندی تا ۵۴ مگابیت بر ثانیه و سیگنال‌هایی در طیف فرکانسی تایید شده حدود ۵ گیگاهرتز پشتیبانی می‌کند.
این فرکانس بالاتر در مقایسه با 802.11b، باعث خواهد شد محدوده پوشش شبکه‌های 802.11a کم‌تر شود. علاوه بر این، فرکانس بالاتر به این معنا هم خواهد بود که سیگنال‌های 802.11a مسیر سخت‌تری را برای نفوذ و گذر از دیوارها و دیگر موانع خواهند داشت.
از آنجایی که 802.11a و 802.11b از فرکانس‌های متفاوتی استفاده می‌کنند، این دو استاندارد با هم سازگاری ندارند.
برخی شرکت‌های سازنده، تجهیزات ترکیبی را در قالب استفاده از دو استاندارد 802.11a/b ارائه می‌دهند اما این محصولات در هر لحظه، از یکی از استانداردها استفاده می‌کنند.
به عبارت دیگر، هر دستگاه متصل به وایفای باید از یکی از این دو استاندارد استفاده کند.
معایب 802.11a: هزینه بالا. پوشش سیگنالی کم‌تر که به راحتی مسدود شدن را به همراه خواهد داشت.
مزایای 802.11a: سرعت حداکثری بالا. فرکانس‌های تایید شده مانع از ایجاد تداخل با تجهیزات دیگر می‌شوند.
802.11g
در سال‌های ۲۰۰۲ و ۲۰۰۳ میلادی شاهد پشتیبانی محصولات WLAN از استاندارد جدیدی به نام 802.11g بودیم.
این دسته از محصولات در همین سال‌ها روانه بازار شدند. هدف از توسعه 802.11g آن بود که ترکیبی از بهترین قابلیت‌ها و گزینه‌های موجود در 802.11a و 802.11b گرد هم آورده شود.
802.11g از پهنای باندی تا ۵۴ مگابیت بر ثانیه پشتیبانی کرده و برای دست‌یابی به پوشش وسیع‌تر، از فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز استفاده می کند.
802.11g پشتیبانی از 802.11b را همچنان پیش روی کاربران قرار می‌دهد.
به این ترتیب امکان استفاده از اکسس پوینت‌های 802.11g با آداپتورهای بی‌سیم شبکه 802.11b و بالعکس وجود دارد.
معایب 802.11g: هزینه بیشتر در مقایسه با 802.11b، امکان ایجاد تداخل سیگنال به واسطه استفاده از باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز
مزایای 802.11g: سرعت حداکثری بالا، پوشش سیگنال در حد خوبی بوده و به راحتی مانعی در برابر آن ایجاد نمی‌شود.
802.11n
802.11n که از آن با عنوان Wireless N هم یاد می‌شود به نحوی طراحی شده تا با استفاده از چندین سیگنال بی‌سیم و آنتن (که از این مجموعه، با عنوان تکنولوژی MIMO یاد می‌شود) به جای یک مقدار واحد، پهنای باند پشتیبانی شده در مقایسه با 802.11g بهبود پیدا کند.
در سال ۲۰۰۹ میلادی، کمیته استانداردسازی اعلام کرد 802.11n امکان دست‌یابی به پهنای باند شبکه ۳۰۰ مگابیت برثانیه را فراهم می‌کند.
802.11n با توجه به بهره‌مندی از تراکم سیگنال بهبود یافته، پوشش گسترده‌تر را هم در مقایسه با استانداردهای قدیمی‌تر وایفای به همراه داشته است.
علاوه بر این، شاهد سازگاری آن با مولفه‌های 802.11b/g در کلاینت‌ها هستیم.
معایب 802.11n: هزینه بیشتر در مقایسه با 802.11g، استفاده از چند سیگنال ممکن است به تداخل با شبکه‌های موجود بر پایه استانداردهای 802.11b/g منجر شود.
مزایای 802.11n: بیشترین مقدار ثبت شده برای حداکثر سرعت در مقایسه با استانداردهای قدیمی‌تر، بهترین پوشش سیگنال، مقاومت بیشتر در برابر تداخل سیگنال با منابع خارجی
802.11ac
جدیدترین نسل استاندارد وایفای که گزینه‌ای محبوب هم به حساب می‌آید 802.11ac نام گرفته که از تکنولوژی ارتباط بی‌سیم دو بانده استفاده می‌کند.
به این ترتیب امکان پشتیبانی همزمان از ارتباطات روی هر دو باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز و ۵ گیگاهرتز برای کلاینت فراهم خواهد شد.
این در حالی است که در روتر باید از آنتن‌های جداگانه استفاده کرد.
802.11ac از گزینه سازگاری با نسل‌های قدیمی یعنی 802.11b/g/n هم در کنار پهنای باندی تا ۱۳۰۰ مگابیت بر ثانیه در باند ۵ گیگاهرتز به علاوه پهنای باند ۴۵۰ مگابیت بر ثانیه در باند ۲.۴ گیگاهرتز پشتیبانی می‌کند.
Wi-Fi 6 (802.11 ax)
کریستین کیم تحلیلگر ارشد حوزه اینترنت اشیا، ارتباطات و صنایع مخابراتی در شرکت IHS Markit تخمین زده میزان عرضه دستگاه‌های الکترونیکی مجهز به استاندارد Wi-Fi 6 (802.11 ax) تا سال ۲۰۲۱ میلادی به ۵۸ میلیون خواهد رسید.
این در حالی است که IDC نوید داده شاهد بهره‌برداری روزافزون وایفای ۶ تا سال ۲۰۱۹ میلادی باشیم تا این استاندارد، به گزینه ارجح ارتباطی در بستر استانداردهای وایفای در سال ۲۰۲۱ تبدیل شود.
یکی از دلایل این امر، افزایش چهار برابری ظرفیت انتقال اطلاعات وایفای ۶ یا همان 802.11 ax در مقایسه با نسل قبلی استاندارد وایفای یعنی Wi-Fi 5 (802.11 ac) است.
وایفای ۶ (802.11 ax) دسترسی به نسخه چند کاربره OFDMA و MU-MIMO را برای بهره‌وری بهتر در بخش انتقال داده‌ها در زمینه‌های بارگذاری و پایین‌گذاری به همراه دارد.
OFDMA امکان انتقال مقادیر حجیم اطلاعات را در بستر یک کانال مملو از نویز و اغتشاش فراهم می‌کند.
این عمل از طریق تقسیم یک سیگنال واحد به چند سیگنال کوچک‌تر انتقال یافته، ممکن می‌شود.
ترکیب OFDMA و MU-MIMO امکان دست‌یابی به ظرفیت افزایش یافته، پوشش بهبودیافته و همچنین عملکرد سطح بالاتر را در محیط‌های با تراکم فوق‌العاده زیاد فراهم می‌کند.
UL MU-MIMO یک قابلیت کلیدی جدید است که همراه با استاندارد Wi-Fi 6 (802.11ax) معرفی شد.
با بهره‌برداری از UL MU-MIMO، چندین و چند سرویس‌گیرنده متصل به نقطه اتصال می‌توانند پاسخ‌های تایید (Acknowledgement Responses) را به طور همزمان ارسال کنند. به این ترتیب در زمان انتقال، صرفه‌جویی خواهد شد.
در نهایت امر، این روند به بهبود خروجی و بهره‌وری شبکه منجر خواهد شد.
یکی دیگر از قابلیت‌های مهم Wi-Fi 6 (802.11 ax) پشتیبانی آن از سرویس‌گیرنده‌هایی است که تنها در بستر ۲۰ مگاهرتزی قرار دارند.
این امر، به طور ویژه، گزینه‌ای مفید فایده برای دستگاه‌های فعال در بستر اینترنت اشیا است که به توان مصرفی پایینی نیاز داشته و البته از باتری‌هایی با ابعاد کوچک برخوردارند.
در مقام مقایسه، Wi-Fi 5 (802.11 ac) از سرویس‌دهنده‌های ۸۰ مگاهرتزی پشتیبانی می‌کند.
پروتکل Wi-Fi 6 (802.11 ax)، امکان آپ‌استریم و دان‌استریم همزمان اطلاعات با پشتیبانی از MU-MIMO را در فرکانس یادشده فراهم می‌کند.
در نتیجه این امر، شاهد عملکرد سطح بالاتر در بستر وایفای، به ویژه در محیط‌های با تراکم بالاتر نظیر استادیوم‌ها، مراکز حمل و نقل یا دیگر محیط‌های اینچنینی خواهیم بود.
درنظر داشته باشید که MU-MIMO و OFDMA در کنار هم راهکارهای قابل توجهی را برای سرویس‌دهی هرچه بهتر به چندین و چند کاربر فراهم می‌کنند.
از نگاهی دیگر، باید توجه داشت که MU-MIMO موثرترین راهکار برای محدوده‌های پوششی نزدیک تا متوسط است.
این در حالی است که OFDMA تاثیرگذاری خود را در تمامی ابعاد نزدیک، متوسط و دور نشان می‌دهد. MU-MIMO سرویس‌دهی به چند کاربر را از طریق بافردهی کامل به ترافیک انتقالی، عملی می‌کند.
این در حالی است که OFDMA زمانی بهره‌برداری می‌شود که چندین و چند بستر ارتباطی، مقادیر محدود اطلاعات را انتقال می‌دهند.
معایب 802.11 ax: فراگیر نبودن این استاندارد در حوزه‌های مختلف که البته انتظار می‌رود با گذشت زمان، مرتفع شود.
مزایای 802.11 ax: قابلیت اطمینان بالاتر، بهبود سرعت تا چهار برابر در مقایسه با 802.11 ac، افزایش ظرفیت به ویژه در بستر اینترنت اشیا به همراه بهبود عملکرد باتری دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله مزایای این استاندارد است.
استانداردهای متفرقه
در کنار استانداردهای مرسوم و متداول در ابعاد بین‌المللی و بازارهای متداول، نمونه‌های دیگری هم وجود دارند که به دلایلی، آنچنان که باید و شاید متداول نبوده یا به مرحله بهره‌برداری نرسیده‌اند.
برخی نیز با مقاصد و اهداف خاصی، توسعه یافته و از همین رو، به صورت محدودتر استفاده می‌شوند.
802.11 aj
این استاندارد که از آن با عنوان موج میلی‌متری چین (China Millimeter Wave) نیز یاد می‌شود در واقع بیان‌گر تغییراتی است که روی لایه فیزیکی 802.11 ad و همچنین لایه مک (MAC layer) اعمال شده تا امکان بهره‌برداری از آن را در باند فرکانسی ۵۹ تا ۶۴ گیگاهرتز کشور چین ممکن سازد.
به بیان دیگر، هدف از به‌کارگیری این استاندارد، ایجاد سازگاری برای استاندارد 802.11ad (60GHz) در مواردی است که شاهد بهره‌برداری از آن در رنج ۵۹ تا ۶۴ هرتز و همچنین باند فرکانسی ۴۵ گیگاهرتزی چین هستیم.
این در حالی است که تجربه کاربری که پیش از این در قالب استاندارد 802.11 شاهد بودیم همچنان ارائه می‌شود.
802.11ak
محصولاتی وجود دارند که در حوزه دستگاه‌های سرگرمی خانگی و همچنین بخش کنترل صنعتی، از استاندارد بی‌سیم ۸۰۲.۱۱ و همچنین عملکرد اترنت 802.3 پشتیبانی می‌کنند.
هدف از این استاندارد، کمک به 802.11 در حوزه محتویات چندرسانه‌ای است تا از نظر مواردی نظیر نرخ انتقال اطلاعات، مولفه‌های امنیتی و همچنین کیفیت سرویس، عملکرد بهبودیافته‌ای را شاهد باشیم.
802.11 ay
این استاندارد که از آن با عنوان نسل جدید ۶۰ گیگاهرتزی نیز یاد می‌شود به منظور پشتیبانی از توان عملیاتی 20Gbps در محدوده فرکانسی ۶۰ گیگاهرتزی توسعه یافته است.
این در حالی است که 802.11 ad امکان رسیدن به سطح عملکرد 7Gbps را فراهم می‌کند. علاوه بر این، شاهد افزایش محدوده پوشش و همچنین قابلیت اطمینان خواهیم بود.
انتظار می‌رود این استاندارد در بازه زمانی بین سپتامبر و نوامبر ۲۰۱۹ میلادی به تایید برسد.
802.11 ba
این استاندارد که از آن با عنوان Wake-Up Radio یا WUR یاد می‌شود در واقع فناوری جدیدی است که با هدف بهبود عملکرد باتری دستگاه‌ها و سنسورها در بستر شبکه‌های اینترنت اشیا، توسعه یافته است.
هدف از توسعه WUR، در واقع پاسخگویی به افزایش چشمگیر نیاز برای شارژ مجدد و همچنین تعویض باتری دستگاه‌های الکترونیکی است.
انتظار می‌رود این استاندارد نیز در ماه جولای 2020 میلادی به تایید برسد.
802.11 az
802.11 az که از آن با عنوان نسل جدید موقعیت‌یابی (NGP) یاد می‌شود، در واقع خروجی مطالعاتی است که سنگ‌بنای آن در سال ۲۰۱۵ میلادی بنا نهاده شد.
این مطالعات با هدف ایجاد تغییر روی لایه‌های MAC و PHY که امکان تشخیص دقیق و نسبی موقعیت را با دقت بهتر، از طریق پروتکل اندازه‌گیری مناسب زمانی (MTM) فراهم می‌کند کلید خورد. علاوه بر این، شاهد کاهش مصرف توان در حوزه‌های مختلف خواهیم بود.
انتظار می‌رود در حوالی ماه مارس ۲۰۲۱ میلادی شاهد تایید این استاندارد باشیم.