متنوع

معيار IEEE 802.11n WLAN

معيار IEEE 802.11n WLAN


كان IEEE 802.11n هو التالي من سلسلة IEEE 802.11 لمعايير الشبكة المحلية اللاسلكية بعد 802.11a و 802.11b و 802.11g لتمكين تقنية Wi-Fi من مواكبة متطلبات السرعة والقدرة المتزايدة.

سعى IEE 802.11n إلى زيادة السرعات التي يمكن تحقيقها لشبكات Wi-Fi بما يتجاوز تلك التي يمكن تحقيقها باستخدام 802.11g. مع زيادة مستويات البيانات المرتفعة التي يتم نقلها ، والتي غالبًا ما تكون مدفوعة باستخدام الفيديو ، سعت IEEE إلى الحفاظ على تقدم المتطلبات والتأكد من أن Wi-Fi كانت قادرة على تلبية احتياجات المستخدمين في السنوات القادمة

توصلت الصناعة إلى اتفاق جوهري حول ميزات نظام الشبكة المحلية اللاسلكية 802.11n في أوائل عام 2006. وقد أعطى هذا للعديد من مصنعي الرقائق معلومات كافية لبدء تطويرهم.

تم الانتهاء من المسودة في نوفمبر 2008 مع نشرها الرسمي في يوليو 2009. كان هذا توقعًا للمعيار ، حيث أصبحت العديد من المنتجات متاحة في السوق في وقت قريب من الإطلاق القياسي حيث كانت النسخ المسبقة متاحة للتطوير ومزيد من العمل على المعيار.

المواصفات الأساسية لمعيار IEEE 802.11n

كانت الفكرة وراء معيار IEEE 802.11n أنه سيكون قادرًا على توفير أداء أفضل بكثير ويكون قادرًا على مواكبة السرعات المتزايدة بسرعة التي توفرها تقنيات مثل Ethernet. عندما تم تقديم معيار 802.11n ، قدم مستوى رائعًا من الأداء في ذلك الوقت ، ونوجز النقاط الرئيسية أدناه:


الميزات البارزة IEEE 802.11n
معاملمعيار IEEE 802.11n
أقصى معدل للبيانات (ميغابت في الثانية)600
نطاق الترددات اللاسلكية (جيجاهرتز)2.4 أو 5
تعديلCCK أو DSSS أو OFDM
عدد التيارات المكانية1 أو 2 أو 3 أو 4
عرض القناة (ميجاهرتز)20 أو 40

لتحقيق ذلك ، تم دمج عدد من الميزات الجديدة في معيار IEEE 802.11n للشبكات المحلية اللاسلكية لتمكين الأداء العالي. فيما يلي تلخيص لأهم الابتكارات:

  • التغييرات في تنفيذ OFDM
  • إدخال تقنية MIMO
  • توفير الطاقة MIMO
  • عرض النطاق الترددي قناة أوسع
  • تقنية الهوائي
  • انخفاض الدعم للتوافق مع الإصدارات السابقة في ظل ظروف خاصة لتحسين إنتاجية البيانات

على الرغم من أن كل من هذه الابتكارات الجديدة تضيف تعقيدًا للنظام ، يمكن دمج الكثير من هذا في الشرائح ، مما يتيح استيعاب قدر كبير من زيادة التكلفة من خلال عمليات الإنتاج الكبيرة للشرائح.

تبديل التوافق مع الإصدارات السابقة

يوفر 802.11n التوافق مع الإصدارات السابقة للأجهزة الموجودة في الشبكة باستخدام الإصدارات السابقة من Wi-Fi ، وهذا يضيف عبئًا كبيرًا على أي عمليات تبادل ، وبالتالي تقليل سعة نقل البيانات. لتوفير أقصى سرعات لنقل البيانات عندما تعمل جميع الأجهزة في الشبكة اللاسلكية وفقًا لمعيار 802.11n ، يمكن إزالة ميزة التوافق مع الإصدارات السابقة.

عندما تدخل الأجهزة الأقدم إلى الشبكة اللاسلكية ، يتم إعادة تقديم ميزات التوافق مع الإصدارات السابقة. كما هو الحال مع 802.11g ، عندما تدخل الأجهزة الأقدم إلى شبكة ، فإن تشغيل الشبكة المحلية اللاسلكية بالكامل يتباطأ إلى حد كبير. لذلك ، فإن تشغيل شبكة في وضع 802.11n فقط يوفر مزايا كبيرة.

في ضوء الميزات المرتبطة بالتوافق مع الإصدارات السابقة ، هناك ثلاثة أوضاع يمكن أن تعمل فيها نقطة وصول 802.11n:

  • تراث (802.11 a و b و g فقط)
  • مختلط (كلاهما 802.11 a و b و g و n)
  • Greenfield (802.11 n فقط) - أقصى أداء

من خلال تنفيذ هذه الأوضاع ، يمكن لـ 802.11n توفير توافق كامل مع الإصدارات السابقة مع الحفاظ على أعلى معدلات البيانات. هذه الأوضاع لها تأثير كبير على الطبقة المادية ، PHY وطريقة هيكلة الإشارة.

802.11n إشارة / تنفيذ OFDM

يستخدم هذا الإصدار من معيار شبكة Wi-Fi اللاسلكية LAN OFDM لتوفير المعلمات المختلفة المطلوبة.

ملاحظة حول OFDM:

تعدد الإرسال بتقسيم متعامد ، OFDM هو شكل من أشكال تنسيق الإشارة يستخدم عددًا كبيرًا من الموجات الحاملة المتقاربة التي يتم تشكيل كل منها بتدفق بيانات منخفض المعدل. يُتوقع عادةً أن تتداخل الإشارات المتقاربة مع بعضها البعض ، ولكن من خلال جعل الإشارات متعامدة مع بعضها البعض ، لا يوجد تداخل متبادل. تتم مشاركة البيانات المراد إرسالها عبر جميع الموجات الحاملة وهذا يوفر مرونة ضد الخبو الانتقائي من التأثيرات متعددة المسارات.

اقرأ المزيد عن OFDM ، مضاعفة تقسيم التردد المتعامد.

تم تصميم طريقة استخدام OFDM لتمكينه من تلبية المتطلبات المختلفة لـ 802.11n.

لتحقيق ذلك ، تم تحديد تنسيقين جديدين لبروتوكول تقارب طبقة PHY ، PLCP ، أي الوضع المختلط والحقل الأخضر. وتسمى هذه التنسيقات عالية الإنتاجية ، HT. بالإضافة إلى تنسيقات HT هذه ، هناك أيضًا تنسيق مكرر قديم. هذا يكرر الحزمة القديمة 20 ميجا هرتز في نصفين 20 ميجا هرتز من القناة 40 ميجا هرتز الإجمالية.

يتم تغيير تنسيقات الإشارة وفقًا للوضع الذي يعمل فيه النظام:

  • الوضع القديم: قد يحدث هذا كإشارة 20 ميجا هرتز أو 40 ميجا هرتز:
    • 20 ميغا هيرتز: في هذا الوضع ، تنقسم إشارة 802.11n إلى 64 ناقل فرعي. يتم إدخال 4 إشارات تجريبية في الموجات الحاملة الفرعية -21 و -7 و 7 و 21. في الأسلوب القديم ، تُرسل الإشارة على الموجات الحاملة الفرعية -26 إلى -1 ومن 1 إلى 26 ، مع كون الصفر هو الموجة الحاملة المركزية. في أوضاع HT ، يتم إرسال الإشارة على الموجات الحاملة الفرعية -28 إلى -1 ومن 1 إلى 28.
    • 40 ميغا هيرتز: بالنسبة لهذا الإرسال ، يتم استخدام قناتين متجاورتين بسرعة 20 ميجا هرتز وفي هذه الحالة يتم تقسيم القناة إلى 128 موجة حاملة فرعية. يتم إدخال 6 إشارات تجريبية في الموجات الحاملة الفرعية -53 ، -25 ، -11 ، 11 ، 25 ، 53. يتم إرسال الإشارة على الموجات الحاملة الفرعية -58 إلى -2 ومن 2 إلى 58.
    من حيث الإطارات التي يتم إرسالها ، فإنها تتوافق مع تنسيق OFDM القديم 802.11a / g.
  • وضع مختلط: في وضع 802.11n هذا ، يتم إرسال الحزم مع تمهيد متوافق مع 802.11a / g القديم. يحتوي باقي الحزمة على تنسيق تسلسل تدريب MIMO جديد.
  • وضع Greenfield: في وضع Greenfield ، يتم إرسال الحزم عالية الإنتاجية بدون جزء متوافق قديم. نظرًا لأن هذا الشكل من الحزم لا يحتوي على أي عناصر قديمة ، فإن الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات على الشبكة المحلية اللاسلكية أعلى بكثير.

802.11n MIMO

من أجل التمكن من حمل معدلات بيانات عالية جدًا على الشبكة المحلية اللاسلكية ، غالبًا داخل المكتب أو البيئة المحلية ، استخدم 802.11n تقنية MIMO. يوفر هذا أقصى استخدام لعرض النطاق الترددي المتاح.

ملاحظة حول MIMO:

MIMO هو شكل من أشكال تكنولوجيا الهوائيات التي تستخدم هوائيات متعددة لتمكين الإشارات التي تنتقل عبر مسارات مختلفة نتيجة للانعكاسات ، وما إلى ذلك ، ليتم فصلها واستخدام قدرتها لتحسين إنتاجية البيانات و / أو نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، وبالتالي تحسين أداء النظام.

اقرأ المزيد عن تقنية MIMO

يسمح معيار 802.11n لما يصل إلى أربعة تدفقات مكانية لإعطاء تحسن كبير في معدل البيانات المتاح المتاح لأنه يسمح بعدد من تدفقات البيانات المختلفة ليتم نقلها عبر نفس القناة.

كما هو متوقع ، فإن عدد تدفقات البيانات وبالتالي سعة البيانات الإجمالية مقيد بعدد التدفقات المكانية التي يمكن حملها - أحد حدود ذلك هو عدد الهوائيات المتاحة في أي من الطرفين.

لإعطاء إشارة سريعة إلى قدرة نظام أو راديو معين ، يمكن استخدام تدوين بسيط. من الشكل: أ × ب: ج. حيث a هو الحد الأقصى لعدد هوائيات الإرسال أو سلاسل التردد اللاسلكي في جهاز الإرسال ؛ b هو الحد الأقصى لهوائيات الاستقبال أو سلاسل استقبال الترددات الراديوية ؛ و c هو الحد الأقصى لعدد تدفقات البيانات المكانية.

مثال قد يكون 2 × 4: 2 للراديو الذي يمكنه الإرسال على هوائيين والاستقبال على أربعة ، ولكن يمكنه فقط إرسال أو استقبال دفقين من البيانات.

يسمح معيار 802.11n للأنظمة بقدرة تصل إلى 4 × 4: 4. لكن التكوينات الشائعة المستخدمة تشمل 2 × 2: 2 ؛ 2 × 3: 2 ؛ 3 × 2: 2. تتمتع جميع هذه التشكيلات بنفس القدرة على إنتاج البيانات ولا تختلف إلا حسب مستوى التنوع الذي توفره الهوائيات. تكوين إضافي لـ 3 x 3: 3 أصبح أكثر انتشارًا لأنه يحتوي على إنتاجية أعلى ، بسبب تدفق البيانات الإضافي الموجود.

موفر طاقة

تتمثل إحدى مشكلات استخدام MIMO في أنه يزيد من قوة دوائر الأجهزة. يجب دعم المزيد من أجهزة الإرسال والاستقبال وهذا يستلزم استخدام المزيد من التيار.

في حين أنه من غير الممكن القضاء على زيادة الطاقة الناتجة عن استخدام MIMO في 802.11n ، فمن الممكن تحقيق أقصى استفادة منها.

تُنقل البيانات عادة بطريقة "متقطعة". هذا يعني أن هناك فترات طويلة يظل فيها النظام خاملاً أو يعمل بسرعة بطيئة للغاية. خلال هذه الفترات التي لا تكون فيها تقنية MIMO مطلوبة ، يمكن إبقاء الدائرة غير نشطة بحيث لا تستهلك الطاقة.

زيادة عرض النطاق الترددي

وضع اختياري لرقائق 802.11n الجديدة يتم تشغيله باستخدام عرض نطاق قناة مزدوج الحجم. استخدمت الأنظمة السابقة عرض نطاق ترددي 20 ميجا هرتز ، لكن الأنظمة الجديدة لديها خيار استخدام 40 ميجا هرتز.

المفاضلة الرئيسية لهذا هو أن هناك عددًا أقل من القنوات التي يمكن استخدامها للأجهزة الأخرى. هناك مساحة كافية عند 2.4 جيجا هرتز لثلاث قنوات 20 ميجا هرتز ، ولكن يمكن استيعاب قناة واحدة فقط 40 ميجا هرتز. وبالتالي ، فإن اختيار استخدام 20 أو 40 ميجاهرتز يجب أن يتم ديناميكيًا بواسطة الأجهزة الموجودة في الشبكة.

تقنية الهوائي

بالنسبة لـ 802.11n ، تم تحسين التقنيات المرتبطة بالهوائي بشكل كبير من خلال إدخال تشكيل الحزمة والتنوع.

يعمل تشكيل الحزمة على تركيز الإشارات الراديوية مباشرة على طول المسار لهوائي الاستقبال لتحسين النطاق والأداء العام. يعني ارتفاع مستوى الإشارة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء أنه يمكن الاستفادة الكاملة من القناة.

يستخدم التنوع الهوائيات المتعددة المتاحة ويجمع أو يختار أفضل مجموعة فرعية من عدد أكبر من الهوائيات للحصول على ظروف الإشارة المثلى. يمكن تحقيق ذلك لأنه غالبًا ما يكون هناك فائض من الهوائيات في نظام MIMO. نظرًا لأن 802.11n يدعم أي عدد من الهوائيات بين واحد وأربعة ، فمن الممكن أن يحتوي أحد الأجهزة على ثلاثة هوائيات بينما يكون لجهاز آخر يتصل به اثنان فقط. يمكن استخدام الهوائي الفائض المفترض لتوفير استقبال أو إرسال متنوع حسب الاقتضاء.

كان إدخال IEEE 802.11n خطوة رئيسية إلى الأمام في تقنية الشبكة المحلية اللاسلكية. لقد مكّن شبكة Wi-Fi من مواكبة الطلبات المتزايدة التي يتطلبها العدد المتزايد من الهواتف الذكية التي تدعم Wi-Fi والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

كان 802.11n رائدًا في عدد من التقنيات الجديدة التي تم نقلها إلى الأمام في الإصدارات الأحدث من معيار 802 Wi-Fi ، واستمرت العديد من الأجهزة الإلكترونية في استخدامه لسنوات عديدة بعد ذلك.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: أقوى مفتاح واي فاي يشتغل على كافة الرسيفرات وبثمن رخيص جدا (قد 2021).