واي فاي 6

IEEE 802.11ax-2021 أو 802.11ax هو تعديل ضمن عائلة معايير آي تربل إي 802.11 لشبكات الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN). ويُسوّق تجاريًا تحت اسم واي فاي 6 من قِبل . يعمل المعيار أساسًا على نطاقي 2.4 و5 غيغاهرتز، بينما تضيف النسخة الموسعة واي فاي 6E نطاق 6 غيغاهرتز.
يُعد 802.11ax ترقيةً مقارنةً بواي فاي 5 (IEEE 802.11ac) مع تحسينات تهدف لرفع الأداء في البيئات المكتظّة عبر زيادة الإنتاجية وتقليل الكمون، وذلك بدرجة كبيرة عبر تحسين الكفاءة الطيفية.
يتميّز 802.11ax بدعمٍ محوري لتقنية OFDMA () إلى جانب تحسينات في آليات الوصول للوسط ودعم تقنيات مثل MIMO وMU-MIMO، بما يرفع كفاءة استخدام القنوات في البيئات عالية الكثافة. وقد اعتمد مجلس معايير IEEE التعديل في 9 فبراير 2021، ونُشر في 19 مايو 2021.

 مجموعة المعدلات 
+ مخططات التضمين والترميز (Modulation and coding schemes) فهرس MCS نوع التضمين معدل الترميز معدل البيانات (ميغابت/ث) عرض القناة (ميغاهرتز) 20 40 80 160 فترة الحماية (μs) 1.6 0.8 1.6 0.8 1.6 0.8 1.6 0.8 0BPSK 1/2 8.0 8.6 16.0 17.2 34.0 36.0 68.0 72.0 1QPSK 1/2 16.0 17.2 33.0 34.4 68.0 72.1 136.0 144.0 2QPSK 3/4 24.0 25.8 49.0 51.6 102.0 108.1 204.0 216.0 316-QAM 1/2 33.0 34.4 65.0 68.8 136.0 144.1 272.0 288.0 416-QAM 3/4 49.0 51.6 98.0 103.2 204.0 216.2 408.0 432.0 564-QAM 2/3 65.0 68.8 130.0 137.6 272.0 288.2 544.0 576.0 664-QAM 3/4 73.0 77.4 146.0 154.9 306.0 324.4 613.0 649.0 764-QAM 5/6 81.0 86.0 163.0 172.1 340.0 360.3 681.0 721.0 8256-QAM 3/4 98.0 103.2 195.0 206.5 408.0 432.4 817.0 865.0 9256-QAM 5/6 108.0 114.7 217.0 229.4 453.0 480.4 907.0 961.0 101024-QAM 3/4 122.0 129.0 244.0 258.1 510.0 540.4 1021.0 1081.0 111024-QAM 5/6 135.0 143.4 271.0 286.8 567.0 600.5 1134.0 1201.0

 الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) 
تصغير|الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (Orthogonal frequency-division multiple access)
تصغير|رسم يوضّح تقنية MIMO في بيئة حضرية، حيث تصل الإشارة عبر مسارات متعددة نتيجة انعكاسها عن المباني، وتستغلها الهوائيات المتعددة لتحسين الاتصال.
أجهزة واي فاي 5 (المبنية على معيار 802.11ac، وهو التعديل السابق ضمن عائلة 802.11) دعمت تقنية MU-MIMO بوصفها امتدادًا لتقنيات MIMO، وهي شكل من أشكال التعدد المكاني يتيح لنقطة الوصول إرسال بيانات متزامنة إلى أكثر من عميل بالاستفادة من تشكيل الحزم (Beamforming)، ما يحسّن استغلال القناة ويرفع الإنتاجية الإجمالية في الظروف الملائمة.
مع 802.11ax أُضيف الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA)، حيث تُقسَّم القناة إلى وحدات موارد تُوزَّع على عدة أجهزة ضمن الإطار نفسه، ما يتيح خدمة مستخدمين متعددين بالتزامن على الطيف ذاته؛ مثل تقسيم قناة بعرض 80 ميغاهرتز إلى عدة وحدات تتلقى عبرها أجهزة مختلفة بيانات مختلفة في الوقت نفسه.
ولدعم OFDMA زاد 802.11ax عدد الحوامل الفرعية إلى أربعة أضعاف مقارنةً بـ802.11ac. ففي قنوات 20 و40 و80 و160 ميغاهرتز يضم 802.11ac على التوالي 64 و128 و256 و512 حاملة فرعية، بينما يضم 802.11ax عدد 256 و512 و1024 و2048. وبما أن عرض القناة ثابت وزاد عدد الحوامل الفرعية، انخفض تباعدها بمقدار أربعة أضعاف، ما يجعل رموز OFDM أطول؛ إذ يستغرق رمز OFDM في 802.11ac نحو 3.2 ميكروثانية، بينما يصل في 802.11ax إلى 12.8 ميكروثانية من دون احتساب «فترة الحماية» (GI).
 تحسينات تقنية 
تصغير|رسوم متحركة توضّح مبدأ عمل الهوائي المصفوف مرحليًا وتوجيه الحزمة إلكترونيًا عبر تغيير الأطوار
يجلب تعديل 802.11ax عدة تحسينات مهمة مقارنةً بـ802.11ac. فبينما يقتصر 802.11ac على نطاق 5غيغاهرتز، يعمل 802.11ax (واي فاي 6) على نطاقي 2.4و5غيغاهرتز لتحسين الأداء والتوافق في البيئات المكتظّة. أمّا النسخة الموسعة  فتوسّع تشغيل 802.11ax إلى نطاق 6غيغاهرتز، الذي يوفّر طيفًا أوسع وقنوات عريضة (مثل ) دون قيود «اختيار التردد الديناميكي» (DFS) المرتبطة بجزء من نطاق 5غيغاهرتز.
ويختلف عدد القنوات المتاحة وتوزيعها حسب الدولة واللوائح المحلية.
تصغير|مثال لمصفوفة قناة (CSI) بعد تطبيق التشكيل القطري الكتلي (Block Diagonalization) في نظام MU-MIMO: 8 هوائيات إرسال و3 مستخدمين (3/2/3 هوائيات استقبال).
+ مقارنة مختصرة بين 802.11ac و802.11ax الميزة 802.11ac 802.11ax تعليق OFDMA غير متاح تقسيم القناة إلى «وحدات موارد» (RU) تُسند ديناميكيًا للمحطات تقسم OFDMA الطيف إلى وحدات موارد زمنية–ترددية، وتقوم نقطة الوصول (AP) في 802.11ax بإسناد وحدات الموارد للإرسال أو الاستقبال للمحطات المرتبطة بها. يحدّ ذلك من كلفة التنافس على الوسط ويرفع الكفاءة في البيئات عالية الكثافة. MU-MIMO متاح عادةً في الإرسال الهابط فقط (Downlink) متاح في الإرسال الهابط والرافع (Uplink) في MU-MIMO الهابط يمكن لنقطة الوصول الإرسال بالتزامن إلى عدة محطات، وفي MU-MIMO الرافع يمكنها الاستقبال بالتزامن من عدة محطات. وبينما تفصل OFDMA المستخدمين عبر وحدات موارد مختلفة، تفصل MU-MIMO الأجهزة عبر تدفقات مكانية مختلفة، ويمكن استخدام التقنيتين معًا في 802.11ax. ولتمكين الإرسال الرافع متعدد المستخدمين، ترسل نقطة الوصول «إطار تحفيز» (Trigger) يتضمن معلومات الجدولة، مثل تخصيص وحدات الموارد ومخطط التضمين والترميز (MCS) لكل محطة، ويوفر كذلك مزامنة لبداية الإرسال. ولوج عشوائي معتمد على «إطار التحفيز» غير متاح يسمح بإرسال OFDMA رافع من محطات لم تُخصَّص لها وحدات موارد مباشرة تحدد نقطة الوصول في «إطار التحفيز» معلومات الجدولة للإرسال الرافع متعدد المستخدمين. ويمكن تخصيص بعض وحدات الموارد للولوج العشوائي لمحطات غير مخصّصة مباشرة. ولتقليل احتمالات التصادم (عندما تختار محطتان أو أكثر وحدة الموارد نفسها)، يحدد 802.11ax آلية تراجع (back-off) خاصة بالولوج العشوائي ضمن OFDMA. يفيد ذلك مثلًا في إرسال تقارير حالة المخزن المؤقت عندما لا تكون لدى نقطة الوصول صورة كافية عن حركة الرفع المعلّقة لدى محطة ما. إعادة الاستخدام المكاني (BSS coloring) غير متاح «تلوين BSS» مع عتبات ديناميكية للطاقة والحساسية دون قدرات إعادة الاستخدام المكاني قد تتجنب الأجهزة الإرسال بالتزامن مع إرسال شبكات مجاورة حتى عندما يكون التداخل محدودًا. ومع «تلوين مجموعة الخدمة الأساسية» (BSS coloring) تُعلَّم الإرسالات منذ بدايتها، ما يساعد الأجهزة المحيطة على تقرير إن كان الاستخدام المتزامن للوسط ممكنًا. ويمكن لمحطة اعتبار الوسط «خاملًا» وبدء إرسال جديد حتى لو تجاوزت إشارة شبكة مجاورة عتبة الكشف القديمة، بشرط ضبط قدرة إرسالها بما يحدّ من التداخل. متجه تخصيص الشبكة (NAV) NAV واحد NAV مزدوج في النشر الكثيف قد تُعاد كتابة قيمة NAV التي يفرضها إطار من شبكة ما بإطار من شبكة أخرى، ما يسبب سلوكًا غير مرغوب وتصادمات. لتفادي ذلك يحتفظ كل جهاز في 802.11ax بقيمتي NAV منفصلتين: واحدة تُحدَّث بإطارات الشبكة المرتبط بها، وأخرى تُحدَّث بإطارات الشبكات المتداخلة. وقت الاستيقاظ المستهدف (TWT) غير متاح يقلل استهلاك الطاقة والتنافس على الوسط يتيح TWT للأجهزة جدولة أوقات الاستيقاظ بدل الاعتماد على الاستيقاظ الدوري مع المنارة، ما يقلل عدد الأجهزة التي تتنافس في اللحظة نفسها ويُحسن عمر البطارية، ولا سيما للأجهزة منخفضة الاستهلاك. وقد ظهر المفهوم أولًا في 802.11ah ثم توسّع استخدامه ضمن 802.11ax. مدة فترة الحماية (Guard interval) 0.4 أو 0.8 μs 0.8 أو 1.6 أو 3.2 μs تساعد فترات الحماية الأطول على مقاومة أفضل لتشتت تأخر الإشارة، خصوصًا في البيئات الواسعة أو الخارجية. مدة الرمز (Symbol duration) 3.2 μs 12.8 μs بسبب تقليل تباعد الحوامل الفرعية بمعامل أربعة، تزداد مدة رمز OFDM بالمعامل نفسه. تؤدي مدة رموز أطول إلى كفاءة أعلى. نطاقات التردد 5 غيغاهرتز أساسًا 2.4 و5 غيغاهرتز (ومع 6E: 6 غيغاهرتز) يقتصر 802.11ac على نطاق 5 غيغاهرتز، بينما تتيح أجهزة واي فاي 5 العمل على 2.4 غيغاهرتز بالاعتماد على توافقها مع تعديلات أقدم (مثل 802.11n). أما 802.11ax فيعمل على 2.4 و5 غيغاهرتز، وتوسّع  تشغيله إلى نطاق 6 غيغاهرتز وفق اللوائح المحلية.
 مقارنة 
+ مقارنة مختصرة بين أجيال واي فاي الشائعة الجيل التسويقي معيار IEEE النطاقات المدعومة ملاحظات عامة واي فاي 4 IEEE 802.11n 2.4 / 5 غيغاهرتز دعم واسع وانتشار كبير واي فاي 5 IEEE 802.11ac 5 غيغاهرتز سرعات أعلى عبر قنوات أوسع وتحسينات في تقنيات MIMO واي فاي 6 IEEE 802.11ax 2.4 / 5 غيغاهرتز تحسين الكفاءة في البيئات الكثيفة عبر OFDMA وميزات جدولة أفضل واي فاي 6E IEEE 802.11ax (امتداد) 2.4 / 5 / 6 غيغاهرتز إضافة نطاق 6 غيغاهرتز لتقليل الازدحام وتوفير قنوات أعرض
 المراجع 
ملاحظات

 انظر أيضاً 
واي فاي
توجيه الشعاع
آي تربل إي 802.11
وصول محمي للشبكات اللاسلكية
 وصلات خارجية 

 Evgeny Khorov, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Giuseppe Bianchi. A Tutorial on IEEE 802.11ax High Efficiency WLANs, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 1, pp. 197–216, 2019. 


تصنيف:آي تربل إي 802.11
*
تصنيف:شبكة لاسلكية
تصنيف:قوالب شبكات البيانات
تصنيف:معايير الشبكات