التخطي إلى المحتوى

أبرز الاختلافات بين إصدارات الـ Wi-Fi الموجودة حاليًا

كتب مكساويفي آخر تحديث

لا يزال الكثيرون منا يذكرون تلك الأيّام عندما كنا إذا أردنا توصيل مجموعة من أجهزة الكمبيوتر الموجودة في مكان أو مبنى واحد فلا بُدّ من كابلات الإيثرنت التي تمتدّ من حولنا في كلّ الاتّجاهات لتتّصل بالأجهزة مكوّنة ما يُعرف بشبكة المنطقة المحلّية LAN. تراجع هذا المشهد الآن إلى حدّ كبير الآن بعد أن ظهرت الشبكات المحلّية اللاسلكيّة التي تُعرف باسم شبكات الواي-فاي لتحلّ محلّ مُعظم هذه الكابلات، وأصبح بإمكان الحواسب والهواتف والساعات وأجهزة التليفزيون ومُكبّرات الصوت الذكيّة أن تتّصل بشبكة الإنترنت عن طريق شبكات الواي فاي المُنتشرة في المنازل والشركات والفنادق والمطارات وحتّى في شوارع بعض المُدن التي توفّر هذه الخدمة مجّانًا للمتجوّلين فيها.

لكن لا يزال الأمر مُعقّدًا بالنسبة لبعض المُستخدمين الذين قد يجدون صعوبة في اختيار الجهاز المُناسب عند الحاجة لشراء جهاز موجّه مسار لشبكات الواي فاي أو راوتر، فعادةً ما يجدون أنفسهم أمام مجموعة من الخيارات من بين إصدارات مُختلفة للواي فاي، والتي قد لا تكون الفوارق والاختلافات بينها واضحة تمامًا بالنسبة لهم، خاصّة حين تُستخدم عبارات مثل الرمز 802.11 متبوعًا بحروف إنجليزيّة مثل (a وb، و ac، و ax، وg، وغيرها) لتسمية كُلّ نوع على حدة والتمييز بين الأنواع المُختلفة.

اقترحت مُنظّمة واي فاي أليانس (Wi-Fi Alliance) التي تُنظّم الاتّصال بشبكات الواي فاي مؤخّرًا لإزالة هذا الالتباس استبدال تلك التسميات المُعقّدة لإصدارات الواي فاي المُختلفة بتسميات جديدة أكثر بساطة، فمثلًا من المُنتظر أن يتمّ طرح أحدث إصدارات الواي فاي في الأسواق، والذي يعتمد على المعيار IEEE 802.11ax تحت اسم Wi-Fi 6. فإلامَ ترمز تسميات مثل IEEE 802.11ax ؟ وما هي أبرز الاختلافات بين إصدارات الواي فاي المُختلفة الموجودة حاليًا؟ هذا ما سوف نتناوله في السطور التالية.

  كيف تعمل شبكات الواي فاي ؟

تستخدم تقنية الواي فاي في نقل المعلومات أمواجًا راديويّة تقع في الحيّز التردّدي ما بين 2.4 جيجا هيرتز و5 جيجا هيرتز من الطيف الكهرومغناطيسيّ، وتعتمد على البروتوكول 802.11 (802.11) الذي خصّصه معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للإنترنت اللاسلكيّ، والذي أنشئ لأوّل مرّة في عام 1999 لتوحيد معايير شبكات المنطقة المحلّية اللاسلكيّة (WLAN) وهي الشبكة التي توفّر اتّصالًا لاسلكيًّا بالإنترنت من خلال خطّ ثابت. ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيّات هو جمعيّة أمريكيّة تضمّ أولئك الأشخاص الذين ينظّمون بروتوكولات الاتّصال المختلفة في مجال الإلكترونيّات حول العالم. والآن دعنا نُفسّر كيف تعمل شبكات الواي فاي.

ببساطة عندما يكون هاتفك أو حاسبك المحمول مُتّصلًا بشبكة واي فاي من خلال جهاز موجّه مسار (راوتر)، وتبدأ اتّصالًا بشبكة الإنترنت، ولنقل مثلًا أنّك ستستخدم أحد مُحرّكات البحث للبحث عن شيء ما، سيقوم المحوّل اللاسلكيّ لجهاز اللابتوب أو الهاتف المحمول أوّلًا بترجمة البيانات وتحويلها إلى إشارة راديو، ثُمّ يبدأ في نقلها باستخدام هوائيّ. يستقبل الموجّه اللاسلكيّ هذه الإشارة بعد ذلك ويعمل على فكّ تشفيرها، ثُم يُعيد إرسال المعلومات إلى مزوّد خدمة الإنترنت باستخدام كابلات إيثرنت عاديّة.

بعد ذلك سيتلقّى جهاز الموجّه حزم البيانات الآتية من شبكة الإنترنت، ويترجمها بدوره إلى إشارة راديو قبل أن يُرسلها إلى المحوّل اللاسلكيّ الموجود في جهاز اللابتوب أو الهاتف الذكيّ. لكي تظهر لك نتائج البحث على شاشته في النهاية. تظلّ هذه العمليّة تتكرّر في كلا الاتّجاهين، وهكذا يتمّ نقل المعلومات من وإلى الهاتف أو اللابتوب ويتحقّق الاتّصال بشبكة الإنترنت عبر شبكة محلّية لاسلكيّة وسيطة هي شبكة الواي فاي.

تتشابه أجهزة الإرسال والاستقبال ومحوّلات الإشارة التي تستخدمها شبكات الواي فاي في الموجّهات مع مثيلاتها في الأجهزة المُختلفة التي تعتمد على موجات الراديو مثل أجهزة الاتّصال اللاسلكي والهواتف المحمولة من حيث قُدرتها على تحويل الإشارات ذات القيمة 1 أو 0 إلى موجات راديويّة والعكس، ولكن ثمّة اختلافات ملحوظة تُميّز موجّهات شبكات الواي فاي عن غيرها من أجهزة الراديو اللاسلكيّة، فهي تُرسل وتستقبل موجات راديو في الحيّز التردّدي ما بين 2.4 جيجا هيرتز و 5 جيجا هرتز، وهي تردّدات أعلى بكثير من التردّدات التي تعمل عندها شبكات الهواتف المحمولة وأجهزة الاتّصال اللاسلكيّ وأجهزة التليفزيون، وتسمح هذه التردّدات العالية للإشارة بحمل مزيد من البيانات.

  الاختلافات الرئيسيّة بين إصدارات الواي فاي

كان الإصدار الأصليّ من شبكات الواي فاي الذي أُطلق لأوّل مرّة في عام 1997 يعمل وفقًا للمعيار 802.11 على تردّد 2.4 جيجاهيرتز، وكانت أقصى سُرعة لنقل البيانات باستخدام هذا المعيار لا تتجاوز 1 ميجابت في الثانية الواحدة. شهدت معايير نقل البيانات لاسلكيًّا بعد ذلك عمليّات تطوير مُتلاحقة لتحسين سُرعة نقل المعلومات، وإضافة مزايا أخرى جديدة إلى الإصدارات التالية من شبكات الواي فاي تتعلّق بأمور مثل نطاق التردّد، والتكنولوجيا التي تُتيح للمُستخدمين الانتقال من شبكة لاسلكيّة إلى أخرى بسلاسة، واستخدام شبكات المنطقة الواسعة (WAN) داخل المركبات، وغيرها.

أُطلق على كُلّ معيار يتمّ تطويره تسمية جديدة لتعريفه تتألّف من اسم المعيار الأصليّ مُضافًا إليها حرفًا واحدًا أو أكثر يُشير إلى الإصدار الجديد، ففي عام 1999 تمّ تطوير معيارين جديدين لشبكات الواي فاي، وهما المعيار (802.11b) والمعيار (802.11a). حظي المعيار (802.11b) آنذاك بانتشار واسع بينما اقتصر استخدام المعيار (802.11a) على نطاق محدود، لذا اعتُبر 802.11b هو أوّل الإصدارات المطوّرة بمزايا إضافيّة من معايير شبكات الواي فاي لذا عُرف بالجيل الأوّل من شبكات الواي فاي.

المعيار 802.11b (الجيل الأوّل من الواي فاي)

اعتُبر المعيار 802.11b كما ذكرنا هو أوّل إصدار مُحدّث من تقنية الواي فاي التي اعتمدت في الأصل على المعيار 802.11. عمل كلا المعيارين عند نفس التردّد 2.4 جيجاهيرتز، لذا عانى المعيار 802.11b من مُشكلة التداخل مع موجات الأجهزة الأخرى التي تعمل عند تردّدات مُتقاربة مثل أفران الميكروويف، والهواتف اللاسلكيّة، ولكنّه تميّز بسُرعة نقل بيانات أعلى من سابقه وصل إلى 11 ميجابت في الثانية حيث استخدم هذا المعيار مُعايرة إرسال التشفير التكميليّ Complementary Code Keying (CCK) لتحسين السُرعات.

المعيار 802.11a (الجيل الثاني من الواي فاي)

طُوّر هذا المعيار بعد ظهور المعيار الأوّل 802.11b بفترة وجيزة ليتمتّع بمزايا مُحسّنة وتداخل أقلّ حيث عمل عند تردّد 5 جيجاهيرتز، واستطاع نقل البيانات بسرعة وصلت إلى 54 ميجابت في الثانية الواحدة، كما استخدم تقنية مُضاعفة الانقسام التردّدي المُتعامد Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)، وهي تقنية تشفير أكثر كفاءة تقوم بتقسيم الإشارة الراديويّة إلى عدّة إشارات فرعيّة قبل وصولها إلى جهاز الاستقبال ممّا يقلل من حدوث التداخل مع إشارات أجهزة الراديو اللاسلكيّة الأخرى بشكلٍ كبير، كما يسمح بتوصيل أجهزة متعدّدة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحيّة والمحمولة بالشبكة اللاسلكيّة من خلال راوتر لاسلكيّ واحد بشكلٍ مُتزامن.

وعلى الرغم من ذلك لم يحظى هذا الإصدار بنفس انتشار الإصدار السابق الذي كان أقلّ منه تكلفة، لذا اقتصر استخدامه على بعض تطبيقات الأعمال التجاريّة قبل أن يتراجع استخدام كلا الإصدارين معًا لتحلّ محلّهما إصدارات أكثر تطوّرًا.

المعيار 802.11g (الجيل الثالث من الواي فاي)

ظهر الإصدار الثالث في عام 2003 ليجمع بين خصائص كلا الإصدارين السابقين، فكان يعمل عند تردّد 2.4 جيجاهيرتز كما في الإصدار الأوّل، ولكنّه مع القُدرة على نقل البيانات بسُرعة تصل إلى 54 ميجابت في الثانية الواحدة نظرًا لكونه يستخدم تقنية مُضاعفة الانقسام التردّدي المُتعامد مثله في ذلك مثل الإصدار الثاني.

كانت السمة التي ميّزت هذا الإصدار هي أنّه ظلّ متوافقًا مع الأجهزة التي لا زالت تستخدم المعيار الأوّل (802.11b)، ممّا يعني أنّه ظلّ بإمكان أيّ مُستخدم يمتلك هاتفًا أو لابتوب يعمل بمعيار 802.11b، أن يتّصل بشبكة الإنترنت من خلال راوتر لاسلكيّ يعمل بالمعيار (802.11g)، والعكس إذ لا يزال بإمكان أيّ مُستخدم لديه جهاز راوتر لاسلكيّ يعمل وفقًا للمعيار (802.11b) أن يتّصل بشبكة الإنترنت إذا كان هاتفه يعمل وفقًا للمعيار (802.11g)، ولكن في كلتى الحالتين لن تتجاوز سُرعة نقل البيانات 11 ميجابت في الثانية الواحدة وهي سُرعة نقل المعيار 802.11b للبيانات.

المعيار 802.11n (الجيل الرابع من الواي فاي)

ظهر المعيار 802.11n لأوّل مرّة في عام 2009، وتمتّع بخصائص مُحسّنة ومزايا إضافيّة عديدة، فإلى جانب سُرعة نقل البيانات التي ازدادت زيادة هائلة لتصل في هذا الإصدار إلى 300 ميجابت في الثانية، أصبح هذا المعيار يدعم تردّدًا مزدوجًا فصار بإمكانه أن يعمل عند تردّد 2.4 جيجاهيرتز، كما يُمكن أن يعمل عند تردّد 5 جيجاهيرتز، وفي حالة العمل عند التردّد الأعلى قد تصل السُرعة القصوى لنقل البيانات إلى نحو 600 ميجابت في الثانية الواحدة من خلال أربعة مسارات لتدفّق البيانات ينقل كُلّ مسار منها البيانات بمُعدّل 150 ميجابت في الثانية، وهي سُرعة نظريّة فقط، حيث تسمح مُعظم أجهزة الراوتر بمسارين فقط أو ثلاثة لتدفّق البيانات.
تمتّع هذا الإصدار أيضًا بميزة إضافيّة، وهي استخدام تقنية تعدّد المُدخلات وتعدّد المُخرجات Multi-Input Multi-Output (MIMO)، وهي تقنية مُتعدّدة المُستخدمين تعمل على تقسيم الإشارة اللاسلكيّة إلى عدّة إشارات فرعيّة مثلها في ذلك مثل مُضاعفة الانقسام التردّديّ المُتعامد، ولكنها تسمح بعد ذلك بنقل الإشارات اللاسلكيّة من خلال أربعة قنوات بدلًا من نقلها عبر قناة واحدة فقط بحيث تُغطّي كُلّ قناة من الأربع قنوات حيّزًا تردّديًا عرضه 40 ميجاهيرتز. ظلّ هذا الإصدار متوافقًا أيضًا مع كافّة الأجهزة التي تستخدم المعايير الثلاثة السابقة.

المعيار 802.11ac (الجيل الخامس من الواي فاي)

في عام 2014 كانت نقلة هائلة بالنسبة لسُرعة شبكات الواي فاي مع إطلاق الإصدار الخامس بمعيار 802.11ac الذي وفّر سُرعة قصوى للتعامل مع البيانات بلغت 1 جيجابت في الثانية الواحدة عند تردد 5 جيجاهيرتز. تميّز هذا النوع من شبكات الواي فاي بقلّة التداخل، كما أنّ عدد القنوات تضاعف ليصل إلى 8 قنوات بدلًا من أربعة فقط، وتضاعف كذلك عرض القناة الواحدة لتُغطّي 80 ميجاهيرتز، وأصبح المسار الواحد بسمح بتدفّق 450 ميجابت في الثانية.

استخدم هذا الإصدار تقنية جديدة لتقوية الإشارة وتعزيز استقبالها بشكلٍ أفضل تُسمى Beamforming والتي قمنا بشرحها تفصيلًا في مقال سابق، فبينما يُرسل جهاز موجّه إشارات الواي فاي أو الراوتر اللاسلكيّ التقليديّ إشاراته الراديويّة اللاسلكيّة في جميع الاتّجاهات، تستخدم هذه التقنية أجهزة وخوارزميّات مُتخصّصة لكي تتمكّن من اكتشاف الموقع التقريبيّ للهاتف أو اللابتوب المُتّصل بالشبكة، ومن ثَمّ تحاول إطلاق الإشارة اللاسلكيّة في اتجاه جهاز الاستقبال الموجود في الهاتف أو اللابتوب بالتحديد، مما يُساعد على استقبال الإشارة بصورة أفضل.

المعيار 802.11ax (الجيل السادس من الواي فاي)

يُعتبر معيار 802.11ax الذي أطلق مؤخّرًا هو أحدث معايير شبكات الواي فاي. يُضاهي هذا الجيل من شبكات الواي فاي الجيل الخامس بالنسبة لشبكات الهاتف المحمول، ولقد تميّز هذا الإصدار بسُرعة قصوى مُذهلة لنقل البيانات وصلت إلى 9.6 جيجابت في الثانية، كما أنّه يدعم العمل عند كلا التردّدين 2.4 جيجاهيرتز، و5 جيجاهيرتز، ومن المُنتظر إطلاق نُسخة مُحدّثة من هذا الإصدار خلال هذا العام بمزايا إضافيّة محدودة وهو المعيار WiFi 6e الذي يعمل عند تردّد 6 جيجاهيرتز، والذي سيكون أسرع بنحو 20 بالمائة في الظروف المثاليّة.

سمح هذا المعيار أيضًا للمصنعين بتثبيت العديد من الهوائيّات على جهاز توجيه لاسلكيّ واحد، ممّا يُتيح الاتّصال بشبكات مُتعدّدة في وقت واحد دون وجود مخاوف من حدوث مُشكلات التداخل والتباطؤ.

من المتوقّع إطلاق معيار جديد لشبكات الواي فاي في عام 2024 هو معيار 802.11be الذي سيُمثّل الجيل السابع من شبكات الواي فاي يأمل المُتخصّصين في المجالات التقنيّة حول العالم أن يوفّر هذا المعيار اتّصالًا أفضل ومزايا أكثر ومُعدلات نقل بيانات أسرع من جميع الإصدارات السابقة.

المُلخّص

بوجه عام تستخدم جميع إصدارات شبكات الواي فاي المُختلفة بشكلٍ أساسيّ المعيار 802.11، وهو بروتوكول اتّصال لاسلكيّ خصّصه معهد مهندسو الكهرباء والإلكترونيّات للإنترنت اللاسلكيّ، بيد أنّ هذا المعيار جرت له عمليّات تطوير مُتلاحقة لتحسين سُرعة نقل البيانات، ولإكساب شبكات الواي فاي مزايا إضافيّة. كان أوّل هذه الإصدارات المُحسّنة هو المعيار 802.11b الذي عمل عند تردّد 2.4 جيجاهيرتز، ووصّلت أقصى سُرعة له في نقل البيانات 11 ميجابت في الثانية، غير أنّه عانى من مُشكلة التداخل. جاء الإصدار الثاني ليحلّ هذه المُشكلة بأن يعمل عند تردّد أعلى يساوي 5 جيجاهيرتز، ويُحسّن من سُرعة نقل البيانات لتصل إلى 54 ميجابت في الثانية. كان الإصدار الثالث هو 802.11g، والذي عمل عند تردّد 2.4 جيجاهيرتز، وكان قادرًا على نقل البيانات بسرعة تصل إلى 54 ميجابت في الثانية، ويتوافق أيضًا مع كافّة الأجهزة التي تستخدم المعيار.

أعقب ذلك ظهور الإصدار الرابع من شبكات الواي فاي بمعيار 802.11n بمزايا مُحسّنة ليدعم العمل عند كلا التردّدين 2.4 جيجاهيرتز، و5 جيجاهيرتز، ولتصل سُرعة نقل البيانات القصوى إلى 300 ميجابت عند التردّد الأقل، و600 ميجابت عند التردّد الاعلى. تميّز هذا الإصدار بتقنية تعدّد المُدخلات وتعدّد المُخرجات التي سمحت بتقسيم الإشارة اللاسلكيّة إلى أجزاء أصغر مع إمكانيّة إرسالها من خلال 4 قنوات تُغطّي كُل قناة منها نطاقًا تردّديًّا بلغ عرضه 40 ميجاهيرتز.

تميّز الإصدار الخامس من شبكات الواي فاي بمعيار 802.11ac بسرعة قصوى لنقل البيانات بلغت 1 جيجابت في الثانية، مع مُضاعفة عدد القنوات الناقلة للإشارة إلى 8 قنوات بحيث تُغطّي كًل قناة نطاقًا تردّديًّا عرضه 80 ميجاهيرتز، ولكنّه عمل فقط عند تردّد 5 جيجاهيرتز. أصبح بإمكان الأجهزة التي تعمل وفقًا لمعيار 802.11ac من شبكات الواي فاي اكتشاف مواقع الأجهزة المُتّصلة باستخدام تقنية تشكيل الحزم، لكي يتمّ توجيه الإشارة إلى أجهزة الاستقبال بصورة أفضل. كان المعيار 802.11ax هو أحدث معايير شبكات الواي فاي التي وفّرت سُرعة قصوى لنقل البيانات وصلت إلى 9.6 جيجابت في الثانية، كما أنّها تعمل عند كلا التردّدين 2.4 جيجاهيرتز، و5 جيجاهيرتز، ومن المُنتظر إطلاق نُسخة مُحدّثة من هذا الإصدار تعمل عند تردّد 6 جيجاهيرتز.