الهندسةهندسة الاتصالات

النطاقات الترددية في شبكة Wi-Fi

اقرأ في هذا المقال
  • ما هي النطاقات الترددية في شبكة Wi-Fi؟
  • ما هي القنوات المستخدمة في شبكة Wi-Fi؟

يتم استخدام (Wi-Fi IEEE 802.11) بواسطة العديد من الأجهزة من الهواتف الذكية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الاستشعار عن بُعد وأجهزة التلفاز الرقمية، حيث يتم استخدامه كحامل رئيسي للاتصالات اللاسلكية في الشبكات المحلية اللاسلكية وكذلك لشبكات (WLAN) المنزلية الصغيرة، كما يمكن أن يؤدي فهم نطاقات وقنوات وعروض النطاق الترددي لشبكة (Wi-Fi) إلى تحسين أداء الشبكات المحلية اللاسلكية الاحترافية.

 

ما هي النطاقات الترددية في شبكة Wi-Fi؟

 

هناك العديد من نطاقات التردد داخل الطيف الراديوي المستخدمة لشبكة (Wi-Fi)، وداخلها هناك العديد من القنوات التي تم تخصيصها بأرقام حتى يمكن التعرف عليها، وعلى الرغم من أنّ العديد من قنوات (Wi-Fi) ونطاقاتها يتم تحديدها تلقائياً بواسطة أجهزة توجيه (Wi-Fi) المنزلية، إلّا أنّه من الضروري التخطيط للترددات المستخدمة لشبكات (LAN) اللاسلكية الكبيرة والأنظمة، وباستخدام العديد من نقاط وصول (Wi-Fi) حول مبنى أو منطقة كبيرة، يُعد تخطيط التردد ضرورياً حتى يمكن الحصول على أفضل أداء من الشبكة المحلية اللاسلكية.

 

1- نطاقات ISM:

 

تهدف (Wi-Fi) إلى الاستخدام ضمن نطاق غير مرخص (ISM)، حيث تم الاتفاق على هذه النطاقات دولياً وعلى عكس معظم النطاقات الأخرى، يمكن استخدامها دون الحاجة إلى ترخيص إرسال ممّا يتيح للجميع الوصول إلى استخدامها بحرية، كما لا يتم استخدام نطاقات (ISM) فقط بواسطة (Wi-Fi) ولكن يتم استخدام كل شيء من أفران الميكروويف إلى العديد من أشكال الاتصال اللاسلكي الأخرى والعديد من الاستخدامات الصناعية والعلمية والطبية.

 

في حين أنّ نطاقات (ISM) متاحة عالمياً، إلّا أنّ هناك بعض الاختلافات والقيود التي يمكن أن تحدث في بعض البلدان، كما يمكن ملاحظة أنّ النطاق (2.4 جيجا هرتز) يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الأخرى بما في ذلك أفران الميكروويف نتيجةً امتصاص الإشارة في الماء، وكذلك (Bluetooth) والعديد من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية الأخرى، وفي بعض الأحيان يمكن أن يؤدي استخدام نطاقات أخرى إلى تحسين أداء (WLAN) نتيجة انخفاض مستويات التداخل.

 

2- نطاق 3.6 جيجاهيرتز Wi-Fi:

 

لا يُسمح باستخدام نطاق الترددات هذا إلّا داخل الولايات المتحدة الأمريكية بموجب مخطط يُعرف باسم (802.11y)، حيث يمكن استخدام المحطات عالية الطاقة لربط روابط (Wi-Fi) في شبكات البيانات.

 

ملاحظة: تردد مركز القناة يعتمد على عرض النطاق الترددي المستخدم، حيث يفسر هذا حقيقة أنّ التردد المركزي للقنوات المختلفة يختلف في حالة استخدام عروض نطاق إشارة مختلفة.

 

ما هي القنوات المستخدمة في شبكة Wi-Fi؟

1- قنوات 2.4 جيجا هرتز 802.11:

 

هناك ما مجموعه أربعة عشر قناة محددة للاستخدام بواسطة تثبيتات (Wi-Fi) والأجهزة في نطاق (2.4 جيجا هرتز ISM)، حيث لا يُسمح بجميع قنوات (Wi-Fi) في جميع البلدان أي 11 مسموحاً بها من قِبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) وتُستخدم فيما يُطلق عليه غالباً نطاق أمريكا الشمالية، و13 مسموحاً بها في أوروبا حيث تم تحديد القنوات بواسطة (ETSI)، كما تتباعد قنوات (WLAN / Wi-Fi) بمقدار (5 ميغاهرتز) باستثناء التباعد (12 ميغاهرتز) بين آخر قناتين.

 

تحدد معايير (802.11 Wi-Fi) نطاقاً ترددياً يبلغ (22 ميجاهرتز) وتكون القنوات في خطوة تدريجية تبلغ (5 ميجاهرتز)، وغالباً ما يتم إعطاء الأرقام الاسمية (20 ميجا هيرتز 0f) لقنوات (Wi-Fi) وعرض النطاق الترددي (20/22 ميجاهرتز) والفصل بين القنوات البالغ (5 ميجاهرتز) يعني أنّ القنوات المجاورة تتداخل وأنّ الإشارات على القنوات المجاورة ستتداخل مع بعضها البعض.

 

يبلغ عرض النطاق الترددي لقناة (Wi-Fi) تقريباً (22 ميجاهرتز) لجميع المعايير على الرغم من أنّ معيار الشبكة المحلية اللاسلكية (802.11b) يمكن أن يعمل بسرعات متنوعة: 1 أو 2 أو 5.5 أو 11 ميجابت في الثانية ويمكن تشغيل معيار (802.11g) الأحدث بسرعات تصل إلى (54 ميجابت في الثانية)، حيث تحدث الاختلافات في مخطط تعديل التردد الراديوي المستخدم، لكن قنوات (WLAN) متطابقة عبر جميع معايير (802.11) المطبقة.

 

عند استخدام (802.11) لتوفير شبكات (Wi-Fi) والاتصال للمكاتب أو تثبيت نقاط وصول (Wi-Fi) أو لأي تطبيقات (WLAN)، من الضروري التأكد من ضبط المعلمات مثل القنوات بشكل صحيح؛ لضمان تحقيق الأداء المطلوب، وفي معظم أجهزة توجيه (Wi-Fi) هذه الأيام يتم تعيين هذا تلقائياً، ولكن بالنسبة لبعض التطبيقات الأكبر حجماً، من الضروري ضبط القنوات يدوياً أو على الأقل تحت التحكم المركزي، وغالباً ما تستخدم أجهزة توجيه (Wi-Fi) نطاقين لتوفير شبكة (Wi-Fi) مزدوجة النطاق، ويعد النطاق (2.4 جيجا هرتز) أحد النطاقات الأساسية ويستخدم بشكل شائع مع نطاق (5 جيجا هرتز).

 

التداخل في قناة 2.4 جيجا هرتز Wi-Fi:

 

يتم فصل القنوات المستخدمة لشبكة (Wi-Fi) بمقدار (5 ميجاهرتز) في معظم الحالات، ولكن يبلغ عرض نطاقها (22 ميجاهرتز)، ونتيجةً لذلك تتداخل قنوات (Wi-Fi) ويمكن ملاحظة أنّه من الممكن العثور على ثلاثة قنوات غير متداخلة كحد أقصى، لذلك إذا كانت هناك أجزاء متجاورة من معدات (WLAN) فعلى سبيل المثال في شبكة (Wi-Fi) تتكون من عدة نقاط وصول تحتاج إلى العمل على قنوات غير متداخلة، فهناك احتمال لثلاثة فقط، وهناك خمس مجموعات من القنوات غير المتداخلة المتاحة.

 

كما يؤدي انتشار بعض الطاقة بشكل أكبر خارج النطاق الترددي الاسمي إذا تم استخدام قناتين فقط، وكلما كان أداء القنوات بعيداً عن بعضهما البعض كان الأداء أفضل، ولقد وجد أنّه في حالة وجود تداخل يتم تقليل إنتاجية تثبيت (Wi-Fi)، لذلك من المفيد تقليل مستويات التداخل لتحسين الأداء العام لمعدات (WLAN)، وباستخدام (IEEE 802.11n) هناك إمكانية لاستخدام عرض نطاق للإشارة إمّا (20 ميجاهرتز) أو (40 ميجاهرتز)، وعند استخدام عرض النطاق الترددي (40 ميجاهرتز) للحصول على معدل نقل بيانات أعلى، فإنّه يقلل من عدد القنوات التي يمكن استخدامها.

 

توفر قناة Wi-Fi بتردد 2.4 جيجا هرتز:

 

نظراً للاختلافات في توزيعات الطيف حول العالم والمتطلبات المختلفة للسلطات التنظيمية، لا تتوفر جميع قنوات (WLAN) في كل بلد، وقد تكون هناك اختلافات بين الدول المختلفة فعلى سبيل المثال، تفرض بعض البلدان داخل المنطقة الأوروبية في إسبانيا قيوداً على قنوات (Wi-Fi) التي يمكن استخدامها ففي فرنسا يتم استخدام القنوات (10 – 13) والقنوات الإسبانية (10 و11) باستخدام (Wi-Fi) ولا تسمح بالعديد من القنوات التي قد يُعتقد أنّه متاح، على الرغم من أنّ الموقف من المرجح دائماً أن يتغير.

 

2- ترددات وقنوات 5 جيجا هرتز:

 

نظراً لأنّ النطاق (2.4 جيجاهرتز) يصبح أكثر استخداماً، يختار العديد من المستخدمين استخدام نطاق (5 جيجاهرتز) لشبكات (LAN) اللاسلكية وشبكات (Wi-Fi) العامة والأنظمة المنزلية، كما لا يوفر هذا المزيد من الطيف فحسب، ولكنّه لا يستخدم على نطاق واسع بالنسبة للأجهزة الأخرى بما في ذلك عناصر مثل أفران الميكروويف، حيث تعمل أفران الميكروويف بشكل أفضل عند حوالي (2.4 جيجا هرتز) بسبب امتصاص الإشعاع بواسطة قمم الطعام حول (2.4 جيجا هرتز)، ووفقاً لذلك تواجه شبكة (Wi-Fi) بسرعة (5 جيجاهرتز) بشكل عام تداخلاً أقل.

 

توفر العديد من أجهزة توجيه (Wi-Fi) خيار تشغيل (Wi-Fi) مزدوج النطاق باستخدام النطاق (5 جيجاهرتز) و(2.4 جيجا هرتز) كما تفعل معظم الهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية الأخرى التي تدعم (Wi-Fi)، حيث يوفر استخدام الترددات في النطاق (5 جيجا هرتز) بشكل عام سرعات شبكة (Wi-Fi) أسرع، كما أنّ العديد من قنوات (5 جيجاهرتز) تقع خارج نطاق (ISM) غير المرخص المقبول، ونتيجةً لذلك يتم وضع قيود مختلفة على التشغيل في هذه الترددات.

 

بالإضافة إلى الأشكال الأكثر رسوخاً لشبكة (Wi-Fi)، يتم تطوير تنسيقات جديدة تستخدم ترددات ونطاقات جديدة والتقنيات التي تستخدم استخدام المساحة البيضاء، وكذلك معايير جديدة تستخدم نطاقات جيدة في منطقة الميكروويف وستوفر شبكات (Wi-Fi) جيجابت، كما ستتطلب هذه التقنيات استخدام طيف جديد لشبكة (Wi-Fi)، ونظراً لأنّ استخدام تقنية (Wi-Fi) قد زاد عن كل النسب وارتفعت سرعات نقل البيانات بشكل كبير، فقد زادت أيضاً طريقة استخدام النطاقات.

 

تتوفر شبكة (Wi-Fi) في العديد من المناطق، في المنزل والمكتب والمقاهي وما إلى ذلك، كما تتوفر نقاط وصول (Wi-Fi) على نطاق واسع، وغالباً ما توفر تشغيل نطاق (Wi-Fi) مزدوج النطاق أي (2.4 جيجاهرتز) و(5 جيجاهرتز Wi-Fi)؛ لتمكين السرعة العملية في جميع الأوقات، وفي الأصل كان النطاق (2.4 جيجا هرتز) مفضلاً لشبكة (Wi-Fi)، ولكن مع انخفاض تكاليف تقنية (5 جيجا هرتز) أصبح هذا النطاق أكثر استخداماً، نظراً لقدرته على عرض النطاق الترددي الأوسع للقناة.

 

مع ظهور تقنيات (Wi-Fi) الأخرى في المقدمة يتم استخدام العديد من الترددات الأخرى والنطاقات الأخرى غير المرخصة التي تقل عن (1 جيجاهرتز) وكذلك المساحة البيضاء لـ (White-Fi) باستخدام طيف التلفاز غير المستخدم وأيضاً الآن ترددات أعلى بشكل متزايد في منطقة الميكروويف، حيث تتوفر نطاقات أكبر ولكن بتكلفة أقصر، ولكل تقنية (Wi-Fi) ترددات أو نطاقات خاصة بها وأحياناً استخدام مختلف لقنوات (Wi-Fi) المتاحة.

 

معظم الشركات المصنعة للهواتف والأجهزة اللوحية ليست قصيرة النظر، لذا فإنّ أجهزة (iPhone / iPad) ومعظم العلامات التجارية السائدة لهواتف (Android) أو الأجهزة اللوحية المزودة بقدرة (802.11ac) ستعمل على نطاقي (UNII-2 وUNII-2e)، وكما إنّ معظم أجهزة العملاء للمستهلكين ذات نطاق مزدوج لذلك إذا قاموا بالتجوال إلى نقطة وصول بقناة (5 جيجاهرتز) لم يتعرفوا عليها، فسيبقون يتصلون على راديو (2.4 جيجاهرتز) ويتم التعامل معهم على أنّهم عميل (2.4 جيجاهرتز فقط).

المصدر
Wi-Fi Channels, Frequencies, Bands & BandwidthsWiFi channels explainedAppendix A: Allowed Wi-Fi ChannelsYour Go-To-Guide for Channel & Transmit Power on Wi-Fi Networks (Part 2)

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى