الـ Wi-Fi بيشتغل إزاي؟ معايير 802.11 وأجياله

موقف من الحياة اليومية#

الصبح النت في البيت سريع جدًا.
وبالليل، لما كل اللي في البيت قعدوا على موبايلاتهم، والتليفزيون شغال عليه فيلم، النت بقى بطيء.

وفي نفس الوقت، شفت على علبة راوتر جديد مكتوب Wi-Fi 7 وسرعة بالجيجابت.
طب هو الواي فاي بيشتغل إزاي من غير سلك أصلًا؟
وليه بيبطأ لما الأجهزة تكتر؟
والأرقام اللي على العلبة دي حقيقية؟

خلاصة سريعة#

• الـ Wi-FiWi-Fi · الشبكة اللاسلكية (واي فاي)الاسم التجاري للشبكات المحلية اللاسلكية المبنية على معيار IEEE 802.11، وتمنحه Wi-Fi Alliance للأجهزة التي تجتاز اختباراتها.عرض في القاموس شبكة محلية زي شبكة الكابل بالظبط، بس البيانات بتتنقل بـ موجات راديو بدل السلك.
  والمعيار بتاعه اسمه IEEE 802.11IEEE 802.11 · معيار الشبكات المحلية اللاسلكيةمجموعة المعايير التي تضعها IEEE للشبكات المحلية اللاسلكية، وكل جيل منها له اسم بحروف مثل 802.11ac و802.11ax و802.11be.عرض في القاموس.
• كل الأجهزة بتكلم جهاز اسمه Access PointAccess Point (AP) · نقطة الوصولجهاز يرسل ويستقبل إشارات Wi-Fi ويربط الأجهزة اللاسلكية ببعضها وبالشبكة السلكية، وغالبًا يكون مدمجًا في راوتر المنزل.عرض في القاموس (نقطة وصول)، وغالبًا بيبقى جوه راوتر البيت.
  والأجهزة اللي على نفس القناة بتتكلم بالدور، علشان كده الشبكة بتبطأ لما الأجهزة تكتر.
• كل كام سنة بيطلع جيل جديد أسرع: Wi-Fi 4 وWi-Fi 5 وWi-Fi 6 وWi-Fi 7.
  والسرعة المكتوبة على العلبة أقصى سرعة نظرية، مش السرعة اللي هتوصلك.

ببساطة#

فكّر في فصل فيه مدرّس وطلبة:

• المدرّس هو الـ Access Point، والطلبة هم الأجهزة.
• كل الطلبة بيكلموا المدرّس في نفس الأوضة، يعني نفس الهوا.
• لو اتنين اتكلموا في نفس اللحظة، الكلام هيتلخبط وما حدش هيفهم.
  فالقاعدة: اسمع الأول، ولو مفيش حد بيتكلم اتكلم انت، ولو فيه حد استنى.

وكل ما الطلبة يكتروا، كل واحد بيستنى دوره أكتر.
وده اللي بيحصل في الواي فاي بالليل لما كل اللي في البيت يستخدموه.

بالتفصيل#

يعني إيه Wi-Fi؟#

الـ Wi-Fi نوع من الـ WLANWLAN (Wireless LAN) · الشبكة المحلية اللاسلكيةشبكة محلية تتصل فيها الأجهزة بموجات الراديو بدلًا من الكابلات، وأشهر أنواعها Wi-Fi.عرض في القاموس (Wireless LAN، يعني شبكة محلية لاسلكية).
يعني زي الشبكة المحلية اللي شرحناها في مقال يعني إيه شبكة، بس الأجهزة بتتوصل من غير كابلات.

وفيه جهتين ليهم علاقة بالاسم:

• IEEE: المنظمة اللي بتكتب المعيار نفسه، واسمه 802.11.
  وكل تطوير جديد ليه حروف بعد الرقم، زي 802.11ac و802.11ax و802.11be.
• Wi-Fi Alliance: مجموعة شركات بتختبر الأجهزة، والجهاز اللي ينجح بياخد علامة Wi-Fi CERTIFIED.
  يعني «Wi-Fi» اسم تجاري للأجهزة اللي بتشتغل بمعيار 802.11.

موجات الراديو#

الـ Access Point والأجهزة بيبعتوا البيانات بموجات راديو، زي الراديو اللي في العربية، بس بترددات تانية.
والـ Wi-Fi بيشتغل على 3 نطاقات ترددات (Bands):

• 2.4 جيجاهرتز: بتوصل لمسافة أبعد، وبتعدّي من الحيطان أحسن، لكنها أبطأ وزحمة.
• 5 جيجاهرتز: أسرع، لكن مسافتها أقصر.
• 6 جيجاهرتز: أحدث نطاق، وبدأ مع Wi-Fi 6E، ومش متاح للواي فاي في كل البلاد.

وكل نطاق متقسم لـ قنوات (Channels).
والتفاصيل دي كلها في مقال الترددات والقنوات.

الكلام بالدور: Half-duplex وCSMA/CA#

الـ Wi-Fi Half-duplexHalf-duplex · الاتصال في اتجاه واحد في كل مرةطريقة اتصال يستطيع فيها الطرف أن يرسل أو يستقبل، لكن لا يفعل الاثنين في الوقت نفسه.عرض في القاموس، يعني الجهاز يا إما بيبعت يا إما بيستقبل، مش الاتنين في نفس الوقت.
وكمان كل الأجهزة المتوصلة بنفس الـ Access Point على نفس القناة بتتشارك نفس الهوا.
فجهاز واحد بس يقدر يبعت في اللحظة الواحدة، والباقيين بيستنوا.

والطريقة اللي بتنظم الدور ده اسمها CSMA/CACSMA/CA · الاستماع قبل الإرسال مع تجنب التصادمطريقة تنظم بها أجهزة Wi-Fi استخدام القناة، فيستمع الجهاز أولًا، ولا يرسل إلا إذا كانت القناة خالية، وإلا انتظر وحاول لاحقًا.عرض في القاموس (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance، يعني «اسمع الأول وتجنّب التصادم»):

1 - اسمع: الجهاز بيسمع القناة الأول، وده اسمه Clear Channel Assessment.
2 - لو القناة فاضية: يبعت.
3 - لو فيه حد بيبعت: يستنى شوية، ويرجع يحاول تاني.

ودي الإجابة على سؤال الموقف: كل جهاز زيادة على الشبكة بياخد من وقت الإرسال، فكل الأجهزة بتبطأ.

أجيال الـ Wi-Fi#

الـ Wi-Fi Alliance بدأت من سنة 2018 تسمّي الأجيال بأرقام سهلة بدل الحروف.
والأجيال الأقدم من 802.11n مالهاش رقم رسمي.

الأجيال القديمة (من غير أرقام):

• 802.11b: على 2.4 جيجاهرتز، وأقصى سرعة 11 ميجابت.
• 802.11a: على 5 جيجاهرتز، وأقصى سرعة 54 ميجابت.
• 802.11g: على 2.4 جيجاهرتز، وأقصى سرعة 54 ميجابت.

الأجيال بالأرقام:

• Wi-Fi 4 (معيار 802.11n): على 2.4 و5 جيجاهرتز، وأقصى سرعة 600 ميجابت.
• Wi-Fi 5 (معيار 802.11ac): على 5 جيجاهرتز، وأقصى سرعة حوالي 6.9 جيجابت.
• Wi-Fi 6 (معيار 802.11ax): على 2.4 و5 جيجاهرتز، وأقصى سرعة حوالي 9.6 جيجابت.
• Wi-Fi 6E (نفس معيار 802.11ax): زي Wi-Fi 6 بالظبط، بس على نطاق 6 جيجاهرتز.
• Wi-Fi 7 (معيار 802.11be): على 2.4 و5 و6 جيجاهرتز، وأقصى سرعة حوالي 46 جيجابت.

وكل السرعات دي نظرية، زي ما هنشرح تحت.

وأهم حاجتين جديدتين في Wi-Fi 7:

• قنوات بعرض 320 ميجاهرتز: ضعف أعرض قناة قبلها، وكل ما القناة تعرض البيانات بتعدّي أكتر في نفس الوقت.
• Multi-Link Operation (واختصاره MLO): الجهاز يقدر يبعت ويستقبل على أكتر من نطاق في نفس الوقت، فالسرعة بتزيد والتأخير بيقل.

والأجهزة الجديدة بتشتغل مع القديمة (Backward compatible)، فالموبايل القديم هيتوصل بالراوتر الجديد عادي، بس بقدرات الجيل الأقدم.

أنواع الشبكات اللاسلكية#

1 - Infrastructure (بنية أساسية): كل الأجهزة بتتكلم عن طريق الـ Access Point، وما بتكلمش بعض مباشرة.
وده النوع اللي في البيوت والشركات.

2 - Ad hoc: جهازين أو أكتر بيتكلموا مع بعض مباشرة من غير Access Point.
بتتعمل بسرعة ولوقت قصير، زي إنك تنقل ملفات بين جهازين.

3 - MeshMesh Network · الشبكة الشبكية (المتداخلة)شبكة Wi-Fi فيها عدة نقاط وصول تعمل معًا كشبكة واحدة لتغطية مساحة أكبر، وتوجّه كل جهاز لأفضل نقطة.عرض في القاموس: أكتر من Access Point في البيت أو المكان بيشتغلوا مع بعض كشبكة واحدة، وكل جهاز بيتوجّه لأقرب واحد وأحسن إشارة.
ومعيار Wi-Fi EasyMesh بيخلّي أجهزة Mesh من شركات مختلفة تشتغل مع بعض.

4 - Point-to-point: وصلة لاسلكية بين مكانين بس، زي مبنيين، بهوائيات موجّهة ناحية بعض.

ولما الشركة تحط أكتر من Access Point بنفس اسم الشبكة، علشان تغطي مبنى كامل، المجموعة دي اسمها ESS (Extended Service Set).
وجهازك بيتنقل من Access Point للتاني وانت ماشي من غير ما تحس.

جرّب بنفسك: شوف الشبكات اللي حواليك#

على Windows:

1. افتح Command Prompt كمسؤول (Run as administrator)، واكتب:

netsh wlan show networks mode=bssid

2. النتيجة المتوقعة: قايمة بالشبكات اللي حواليك، وتحت كل شبكة قوة الإشارة (Signal)، ونوع الـ Wi-Fi (Radio type) زي 802.11ax، ورقم القناة (Channel).

لو حصلت مشكلة: لو الأمر رجّع رسالة بتطلب إذن الموقع (Location)، فده لأن Windows بيعتبر قايمة الشبكات اللي حواليك معلومة بتكشف مكانك.
فعّل خدمات الموقع من الإعدادات ← الخصوصية والأمان ← الموقع، وجرّب تاني.

على Linux:

1. افتح الطرفية، واكتب:

nmcli device wifi list

2. النتيجة المتوقعة: جدول بالشبكات اللي حواليك، فيه اسم الشبكة، ورقم القناة (CHAN)، والسرعة (RATE)، وقوة الإشارة من 100 (SIGNAL)، ونوع الحماية.
   مثلًا (الأسماء هنا وهمية):

IN-USE  BSSID              SSID       MODE   CHAN  RATE        SIGNAL  BARS  SECURITY
        AA:BB:CC:11:22:33  Home-WiFi  Infra  36    270 Mbit/s  82      ▂▄▆█  WPA2 WPA3
        AA:BB:CC:44:55:66  Neighbor   Infra  11    130 Mbit/s  42      ▂▄__  WPA2

وكلمة Infra في عمود MODE معناها إن الشبكة من نوع Infrastructure.
والقناة 36 من نطاق 5 جيجاهرتز، والقناة 11 من نطاق 2.4 جيجاهرتز.

أخطاء شائعة#

• «الواي فاي هو الإنترنت»: لأ.
  الواي فاي بيوصّلك بالراوتر بس، والإنترنت جاي للراوتر من شركة الاتصالات.
• «راوتر Wi-Fi 7 هيخلّي النت سرعته 46 جيجابت»: لأ.
  الرقم ده نظري، والسرعة الحقيقية محدودة بسرعة الإنترنت، والمسافة، وأضعف جهاز.
• «كل الأجهزة على الواي فاي بتبعت في نفس الوقت»: لأ.
  الأجهزة اللي على نفس القناة بتبعت بالدور، علشان كده الزحمة بتبطّأ الكل.

المصطلحات#

• الشبكة اللاسلكية (واي فاي) (Wi-FiWi-Fi · الشبكة اللاسلكية (واي فاي)الاسم التجاري للشبكات المحلية اللاسلكية المبنية على معيار IEEE 802.11، وتمنحه Wi-Fi Alliance للأجهزة التي تجتاز اختباراتها.عرض في القاموس): الاسم التجاري للشبكات المحلية اللاسلكية المبنية على معيار IEEE 802.11.
• معيار الشبكات المحلية اللاسلكية (IEEE 802.11IEEE 802.11 · معيار الشبكات المحلية اللاسلكيةمجموعة المعايير التي تضعها IEEE للشبكات المحلية اللاسلكية، وكل جيل منها له اسم بحروف مثل 802.11ac و802.11ax و802.11be.عرض في القاموس): مجموعة المعايير التي تضعها IEEE للشبكات المحلية اللاسلكية.
• الشبكة المحلية اللاسلكية (WLANWLAN (Wireless LAN) · الشبكة المحلية اللاسلكيةشبكة محلية تتصل فيها الأجهزة بموجات الراديو بدلًا من الكابلات، وأشهر أنواعها Wi-Fi.عرض في القاموس): شبكة محلية تتصل فيها الأجهزة بموجات الراديو.
• نقطة الوصول (Access PointAccess Point (AP) · نقطة الوصولجهاز يرسل ويستقبل إشارات Wi-Fi ويربط الأجهزة اللاسلكية ببعضها وبالشبكة السلكية، وغالبًا يكون مدمجًا في راوتر المنزل.عرض في القاموس): جهاز يربط الأجهزة اللاسلكية ببعضها وبالشبكة السلكية.
• الاتصال في اتجاه واحد في كل مرة (Half-duplexHalf-duplex · الاتصال في اتجاه واحد في كل مرةطريقة اتصال يستطيع فيها الطرف أن يرسل أو يستقبل، لكن لا يفعل الاثنين في الوقت نفسه.عرض في القاموس): طريقة اتصال يرسل فيها الطرف أو يستقبل، لا الاثنين معًا.
• الاستماع قبل الإرسال مع تجنب التصادم (CSMA/CACSMA/CA · الاستماع قبل الإرسال مع تجنب التصادمطريقة تنظم بها أجهزة Wi-Fi استخدام القناة، فيستمع الجهاز أولًا، ولا يرسل إلا إذا كانت القناة خالية، وإلا انتظر وحاول لاحقًا.عرض في القاموس): طريقة تنظم بها أجهزة Wi-Fi استخدام القناة.
• الشبكة الشبكية (Mesh NetworkMesh Network · الشبكة الشبكية (المتداخلة)شبكة Wi-Fi فيها عدة نقاط وصول تعمل معًا كشبكة واحدة لتغطية مساحة أكبر، وتوجّه كل جهاز لأفضل نقطة.عرض في القاموس): عدة نقاط وصول تعمل معًا كشبكة واحدة.

اختبر نفسك#