استاندارد جدید شبکه IEEE 802.11ac را بیشتر بشناسید

[isfahan-sp]

شبکه‌های بی‌سیم به جزئی جدانشدنی از زندگی ما تبدیل شده‌اند و روزی نیست که به نحوی با آن‌ها سروکار نداشته‌باشیم. این شبکه‌ها انواع مختلفی داشته و از استانداردهای متنوعی پشتیبانی می‌کنند که یکی از پرکاربردترین آن‌ها شبکه‌های بی‌سیم با استاندارد 802.11g و 802.11n است. این استاندارد برای ایجاد شبکه در محیط خانه و ادارات کوچک و انتقال فایل‌های کم‌حجم یا مرور صفحات وب گزینه مناسبی است که از نقطه‌نظر هزینه نیز در سطح خوبی قرار می‌گیرد. اما برد شبکه‌های بی‌سیم، موانع محیطی و محدودیت سرعت از مواردی هستند که دوست داریم هرچه سریع‌تر آن‌ها را پشت سر گذاشته و شبکه‌ای پرسرعت‌تر داشته‌باشیم. استاندارد جدید 802.11ac یک قدم رو به جلو برای غلبه بر محدودیت‌ها و دسترسی به سرعت بیشتر است.

این استاندارد قرار است در اواخر سال جاري نهایی شود و اعضای گروه Wi-Fi در سال 2013 مهر تأییدی بر آن بزنند. همچنین پیش‌بینی می‌شود، در سال 2015 این استاندارد به‌طور کامل همه‌گیر شده و حدود یک میلیارد دستگاه که با این استاندارد مطابقت می‌کنند، در سراسر جهان عرضه شود. پس باید خودمان را آماده کنیم و به استقبال این استاندارد جدید برویم و دنیای بی‌سیم سریع‌تری را تجربه کنیم. تصویر زیر، مسیر توسعه و ارائه استانداردهای جدید شبکه بی‌سیم را نشان می‌دهد.

ساختار بهبودیافته
برخی روترهای پیشرفته فعلی با استاندارد 802.11n توانایی استفاده از باند 2/4 و 5 گیگاهرتز را دارند. اما در استاندارد 802.11ac تنها قرار است از باند پنج گیگاهرتز استفاده شود که دارای تداخل بسیار کمتری در مقایسه با باند 2/4 گیگاهرتز است. در این استاندارد سرعت انتقال اطلاعات در یک جریان انتقال حداقل به 433 مگابیت در ثانیه می‌رسد که نزدیک به سه برابر سرعت 150 مگابیت در ثانیه استاندارد 802.11n است. انجام این‌کار از طریق افزایش سرعت در هر لینک انتقال اطلاعات به حداقل پانصد مگابیت در ثانیه، افزایش پهنای باند فرکانس رادیویی به حداکثر 160 مگاهرتز، افزایش تعداد جریان‌های ارتباطی MIMO به حداکثر هشت عدد، حالت چند کاربری MIMO و موارد دیگر صورت گرفته‌است. همچنین در استاندارد 802.11ac از الگوی انتقالی جدیدی به نام 256 QAM استفاده شده که می‌تواند در هر لحظه حجم اطلاعات بیشتری را روی سیگنال رادیویی ارسال کند.
ویژگی‌های ذکرشده در کنار استفاده از چند آنتن در اکسس‌پوینت‌های مجهز به این استاندارد و دستگاه‌های گیرنده باعث شده، بتوان سناریوهای مختلفی را اجرا کرد. برای مثال، اگر یک اکسس‌پوینت مجهز به چهار آنتن داشته‌باشید و دستگاه گیرنده شما نیز از دو آنتن بهره ببرد، سرعت انتقال اطلاعات می‌تواند به 1/73 گیگابیت در ثانیه برسد. جدول زیر، برخی از این سناریوها را نشان داده‌است.

 

[isfahan-sp]

اگر سرعت انتقال اطلاعات در زمان استفاده از اکسس‌پوینت‌های مجهز به هشت آنتن را با یکدیگر جمع کنیم، می‌بینیم که سرعت انتقال اطلاعات به حداکثر 6/93 گیگابیت در ثانیه می‌رسد. همچنین قابلیت MIMO چندکاربره تأثیر زیادی در سرویس‌دهی به چندین گیرنده با سرعت بالا را دارد. البته گفته شده، قرار است این قابلیت در سال 2014 و با معرفی نسل دوم چیپ‌ست‌های 802.11ac به بازار عرضه شود. این نکته نیز قابل ذکر است که، روترها و اکسس‌پوینت‌هایی که با این استاندارد تولید شده‌اند، توانایی پشتیبانی از دستگاه‌های با استاندارد 802.11n و 802.11a (البته تنها روی فرکانس پنج گیگاهرتز) را دارند. البته ممکن است با دستگاه‌هایی نیز روبه‌رو شوید که دارای فرستنده تک‌باند 802.11ac و فرستنده دوبانده 802.11n باشند. نحوه ارسال سیگنال‌های رادیویی نیز نسبت به قبل تغییر یافته‌است. در استاندارد 802.11n شکل آنتن، اجزای تشکیل‌دهنده آن و نحوه قرارگیری آن‌ها در کنار یکدیگر تأثیری بالا در ارائه سیگنال مناسب برای گیرنده‌ها ایفا می‌کردند. در استاندارد جدید 802.11ac آنتن‌ها همچنان نقش مهمی ایفا می‌کنند اما قابلیتی به نام Beamforming باعث می‌شود، میزان سیگنال و کارایی افزایش یابد .

این ویژگی که باید در چیپ‌ست baseband و پروتکل شبکه فعال شده‌باشد، با تشخیص مسیر بین فرستنده و گیرنده سعی می‌کند، سیگنال رادیویی را کالیبره کرده و تعداد بیشتری از سیگنال‌های رادیویی را به دستگاه مقصد برساند و در نتیجه کارایی را افزایش دهد.

عدد شانس
امروزه باند 2/4 گیگاهرتز توسط دستگاه‌های زیادی به‌کار گرفته‌می‌شود و همین عامل باعث شده، میزان تداخل در این فرکانس بالا باشد. فرکانس پنج گیگاهرتز که استاندارد 802.11n نیز از آن پشتیبانی می‌کند، دارای میزان تداخل بسیار کمتری است و استاندارد 802.11ac تنها از این فرکانس پشتیبانی خواهدکرد.
باند 2/4 گیگاهرتز دارای سه کانال است که ممکن است با دستگاه‌های بلوتوثی یا اجاق‌های مایکروویو تداخل ایجاد کنند. تعداد کانال‌ها در باند پنج گیگاهرتز به 20 تا 25 عدد افزایش داشته و چیپ‌ست‌های 802.11ac با ترکیب این کانال‌ها می‌توانند به فرکانس‌های رادیویی با پهنای باند بالاتر دست پیدا کنند.
البته استاندارد 802.11ac هنوز به تأیید نهایی نرسیده و دستگاه‌های فعلی موجود در بازار که از این استاندارد پشتیبانی می‌کنند، توانایی پشتیبانی از سه جریان اطلاعات به شکل همزمان را دارند. یک ویژگی خوب این دستگاه‌ها، توانایی کاهش توان مصرفی به خصوص در دستگاه‌های مجهز به باتری است. دلیل آن هم ساده است: حجم بیشتری از اطلاعات با سرعتی بالاتر در مقایسه با قبل انتقال پیدا کرده و نیاز کمتری به ارسال فرکانس رادیویی خواهدبود. برای مثال، Broadcom (از سازندگان چیپ‌ست‌های Wi-Fi ادعا کرده، چیپ‌ست‌های جدید 802.11ac در مقایسه با نمونه‌های 802.11n در زمينه توان مصرفی شش برابر بهینه‌تر عمل می‌کنند).

 

[isfahan-sp]

البته برخی محدودیت‌ها نیز وجود دارد. بهترین شرایط استفاده از این استاندارد و پهنای باند رادیویی 80 و 160 مگاهرتز، خانه‌ها و ادارات کوچک هستند که محیطی به نسبت خلوت‌تر با کاربران کمتر دارند. اما در محیط‌هایی همچون ادارات بزرگ‌تر که داراي کاربران بسیاری هستند و در نقاطی که فاصله از اکسس‌پوینت زیاد است، تغییراتی در ساختار شبکه صورت می‌گیرد که ممکن است سرعت به کمتر از آنچه وعده داده شده، برسد. در این حالت ممکن است، دیگر نتوان از سیستم 256 QAM استفاده کرد و اکسس‌پوینت به الگوی انتقالی استاندارد 802.11n و پهنای باند بيست مگاهرتز در فرکانس‌های رادیویی بازگردد تا بتواند دستگاه‌های قرارگرفته در فواصل دورتر را نیز پشتیبانی کند.


نتیجه‌گيري
هنوز دو سه سال تا همه‌گیر شدن دستگاه‌های مجهز به استاندارد جدید 802.11ac باقی مانده است و حتی در آن زمان هم لزومی ندارد که حتماً به سراغ اکسس‌پوینت‌هایی که طبق این استاندارد تولید شده‌اند، برویم. با این حال، سرعت بالای انتقال اطلاعات، تداخل کم و امکان سرویس‌دهی همزمان به چندین دستگاه مختلف باعث می‌شود، این استاندارد یکی از گزینه‌های مطلوب برای کسانی باشد که به سرگرمی‌های خانگی اهمیت بالایی می‌دهند و می‌خواهند به هر نحوی از شر سیم و کابل خلاص شوند. کاهش توان مصرفی نیز باعث می‌شود، انتقال اطلاعات بی‌سیم به شکل بهتر و مؤثرتری بین دستگاه‌های همراه و کامپیوترهای خانگی یا تلویزیون‌های دیجیتال انجام شده و کمتر نگران خالی شدن باتری و نیاز به شارژ مجدد گوشی باشیم.

 

[isfahan-sp]

استانداردهای NFC
سامانه NFC برپايه استاندارد جهاني ISO/IEC 18000-3 در فاصله چهار سانتي‌متري و با فركانس 13/56 مگاهرتز كار مي‌كند و مي‌تواند سرعت تبادل اطلاعاتي بين 106 تا 424 كيلوبيت بر ثانيه داشته‌باشد. اين فناوري از دو بخش تشكيل شده که شامل بخش فعال (Active) يا شروع‌كننده (Initiator) و بخش غيرفعال (Passive) يا هدف (Target) می‌شود. بخش فعال، دستگاهي است كه داراي منبع برق دائمي بوده و همواره در حال توليد فركانس راديويي است تا اگر دستگاه غيرفعالي (مانند Tag يا كارت الكترومغناطيسي) در ميدان آن قرار گرفت، سريع آن را خوانده و جواب دهد. پس تلفن همراهي كه با استفاده از آن مبلغي پرداخت مي‌شود، نقش يك دستگاه غيرفعال را بازي مي‌كند اما هنگامي كه اطلاعات يك Tag را مي‌خواند، در واقع نقش يك دستگاه فعال را داشته و برق موردنياز براي توليد ميدان مغناطيسي از باتري دروني آن تأمين مي‌شود. همچنين دستگاه‌هاي فعال توانايي تغيير و بازنويسي در اطلاعات دستگاه‌هاي ديگر را دارند. به همين دليل پس از خريد اين دستگاه به صورت خودكار مبلغ را از اعتبار شما كم کرده و اعتبار جديد را بازنويسي مي‌كند.Tag هاي NFC كه همگي آن‌ها Passive هستند، براساس نوع به چهار دسته اصلي تقسيم مي‌شوند. نوع اول و دوم، سرعتي معادل 106 كيلوبيت بر ثانيه دارند و به ترتيب حافظه ذخيره‌سازي آن‌ها 96 و 48 بايت است. نوع سوم، با سرعتي معادل دو برابر مدل‌هاي قبلي و حافظه بيشتر خود را يك سر و گردن بالاتر مي‌آورد و نوع چهارم، با بيشترين سرعت يعني 424 كيلوبيت بر ثانيه و حافظه چشمگير 32 كيلوبايت تمامي رقباي خود را از ميدان به در مي‌كند. در تمامي مدل‌هاي نامبرده مي‌توان آن‌ها را به صورتي توليد كرد كه در صورت نياز حافظه آن‌ها داراي قابليت بازنويسي باشد يا فقط پس از يك‌بار ذخيره‌سازي در حافظه، نتوان محتويات آن را تغيير داد. همچنين در صورت نياز به حافظه بيشتر بايد اندازه Tag نيز بزرگ‌تر شود كه اين خود سبب افزايش هزينه مي‌شود. از لحاظ امنیتی، NFC به دليل استفاده از رمزنگاري خاص هنگام برقراري ارتباط، دارای امنیت بالایی بوده و می‌توان کاملاً به آن اعتماد کرد.


موارد استفاده NFC
مهم‌ترين مورد استفاده NFC كه روي آن تبليغات فراواني شده، پرداخت سريع و بي‌دردسر با کمک تلفن‌هاي هوشمند است که ممکن است در دو سناریوی مختلف اتفاق بیفتد.

 

[isfahan-sp]

در حالت اول، چیپ‌ست NFC به‌طور پیش‌فرض در مدار تلفن کار گذاشته شده‌است و حالت دوم، مربوط به گوشی‌های هوشمندی می‌شود که فاقد چیپ‌ست داخلی بوده و بايد از سيم‌كارت‌هاي مخصوصی استفاده كرد كه چيپ‌ست NFC درون آن‌ها قرار داده شده‌است. همان‌طور كه در بالا توضيح داده شد، اين سیستم نياز به منبع برق دائم ندارد و در صورت اتمام باتري تلفن همچنان مي‌توان از آن بهره برد. قبل از آن‌که بتوانید با تلفن همراه خود پرداخت کنید، باید اطلاعات کارت اعتباری را در تلفن هوشمند خود وارد کنید. پس از انجام این‌کار، برای پرداخت می‌توان از دو روش استفاده کرد. روش اول اين است كه، هنگام پرداخت اطلاعات حساب شما، تلفن هوشمند و چيپ‌ست NFC به يكديگر متصل شده و به صورت آنلاين از حساب شما كسر مي‌شود. در اين روش، براي انجام هر تراكنش مالي بايد پين‌كد حساب خود را وارد كنيد. البته مي‌توان گوشي را به صورتي تنظيم كرد كه اين پين‌كد را ذخيره كرده و در دفعات بعدي نيازي به وارد كردن آن نباشد كه اين روش به دلایل امنیتی به هيچ‌عنوان توصيه نمي‌شود. در روش دوم، شخص مي‌تواند مقدار مشخصي از اعتبار را به گوشي خود منتقل كند (هنگام انتقال اعتبار، به پين‌كد نياز است) و اين اعتبار از حساب بانكي شما كسر و به تلفن همراه شما منتقل خواهدشد و در پرداخت‌هاي بعدي حساب بانكي شما درگير نبوده و فقط از اعتبار گوشي شما كم مي‌شود. تنها نكته منفي در اين روش اين است كه، اگر باتري تلفن شما به اتمام برسد و گوشي تلفن خاموش شود، تنها مي‌توانيد از اعتباري كه از قبل مانده، استفاده كنيد و تا روشن شدن دوباره گوشي نمي‌توان اعتبار جديدي به گوشي اضافه كرد. همچنين كاربر بايد از نظر امنيتي گوشي خود را به کلمه عبور مجهز كند تا در صورت مفقود شدن تلفن همراه از آن سوءاستفاده نشود. زيرا هنگام قفل بودن گوشي، چيپ‌ست NFC فعال نيست و نمي‌توان از هيچ‌كدام از دو روش بالا براي پرداخت استفاده کرد.
يكي ديگر از كاربردهاي اين سامانه، امكان تبادل اطلاعات به روشي بسيار سريع است. در نظر بگيريد، در یک مکالمه رو در رو تمايل داريد شماره تلفن، ايميل و ده‌ها مورد ديگر از اطلاعات خود را به شخص موردنظر ارائه دهيد. در صورتي كه تلفن همراه هر دوي شما به NFC مجهز باشد، مي‌توانيد در كسري از ثانيه و تنها با كنار هم قرار دادن تلفن‌هاي خود اين اطلاعات را رد و بدل كنيد. در واقع، اين سامانه تبديل به راهي سريع براي انتقال كارت ويزيت ديجيتالي شما مي‌شود.

كاربرد سوم كه تا حدودي هيجان‌انگيز است، در رابطه با جفت‌كردن (Pair) سريع دو دستگاه است. حتماً تا به حال صدها بار از بلوتوث براي انتقال اطلاعات يا جفت‌كردن هدفون و هندفري بي‌سيم با تلفن همراه استفاده كرده‌ايد و از آماده‌سازي طولاني اين فناوري براي شناختن، رمز عبور و متصل شدن به يكديگر گله‌مند هستید. با استفاده از NFC مي‌توانيد در 0/1 ثانيه دو دستگاه مختلف را با هم جفت كرده و پس از آن به صورت خودکار انتقال اطلاعات از طريق بلوتوث يا Wi-Fi صورت مي‌گيرد.