IEEE 802.11 بخشی از مجموعه استانداردهای فنی شبکه محلی (LAN) IEEE 802 است و مجموعه ای از پروتکل های کنترل دسترسی متوسط (MAC) و لایه فیزیکی (PHY) را برای پیاده سازی ارتباطات کامپیوتری شبکه محلی بی سیم (WLAN) مشخص می کند. این استاندارد و اصلاحیه ها اساس محصولات شبکه های بی سیم با استفاده از نام تجاری Wi-Fi را فراهم می کند و پرکاربردترین استانداردهای شبکه های کامپیوتری بی سیم در جهان هستند. IEEE 802.11 در اکثر شبکههای خانگی و اداری استفاده میشود تا به لپتاپها، چاپگرها، گوشیهای هوشمند و سایر دستگاهها اجازه دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و بدون سیم به اینترنت دسترسی داشته باشند. IEEE 802.11 همچنین پایه ای برای شبکه های ارتباطی مبتنی بر وسیله نقلیه با IEEE 802.11p است .
استانداردها توسط موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) LAN/ MAN کمیته استانداردها (IEEE 802) ایجاد و نگهداری می شوند. نسخه پایه این استاندارد در سال 1997 منتشر شد و اصلاحات بعدی نیز داشته است. در حالی که هر اصلاحیه زمانی که در آخرین نسخه استاندارد گنجانده می شود، رسما لغو می شود، دنیای شرکت ها تمایل دارند تا اصلاحات را به بازار عرضه کنند، زیرا آنها به طور مختصر توانایی های محصولات خود را نشان می دهند. در نتیجه، در بازار، هر تجدید نظر به استاندارد خود تبدیل می شود. 802.11x مختصری برای "هر نسخه 802.11" است، برای جلوگیری از اشتباه گرفتن با "802.11" که به طور خاص برای نسخه اصلی 1997 استفاده می شود .
IEEE 802.11 از فرکانس های مختلفی از جمله باندهای فرکانسی 2.4 گیگاهرتز، 5 گیگاهرتز، 6 گیگاهرتز و 60 گیگاهرتز، اما نه محدود به آن، استفاده می کند. اگرچه مشخصات IEEE 802.11 کانال هایی را فهرست می کند که ممکن است مورد استفاده قرار گیرند، در دسترس بودن طیف فرکانس رادیویی مجاز به طور قابل توجهی بر اساس دامنه نظارتی متفاوت است.
پروتکلها معمولاً همراه با IEEE 802.2 استفاده میشوند و برای کارکرد یکپارچه با اترنت طراحی شدهاند و اغلب برای حمل ترافیک پروتکل اینترنت استفاده میشوند.
خانواده 802.11 شامل یک سری تکنیک های مدولاسیون هوای نیمه دوبلکس است که از همان پروتکل اولیه استفاده می کنند. خانواده پروتکل 802.11 از دسترسی چندگانه حامل حس حامل با اجتناب از برخورد (CSMA/CA) استفاده می کند که به موجب آن تجهیزات قبل از ارسال هر فریم به کانالی برای سایر کاربران (از جمله کاربران غیر 802.11) گوش می دهند (برخی از اصطلاح "بسته" استفاده می کنند که ممکن است مبهم باشد. : "قاب" از نظر فنی صحیح تر است).
802.11-1997 اولین استاندارد شبکه بی سیم در خانواده بود، اما 802.11b اولین استانداردی بود که به طور گسترده پذیرفته شد و پس از آن 802.11a ، 802.11g ، 802.11n ، 802.11ac ، و 802.11ax قرار گرفتند . سایر استانداردهای این خانواده (c–f, h, j) اصلاحیههای خدماتی هستند که برای گسترش دامنه فعلی استاندارد موجود استفاده میشوند، که اصلاحات ممکن است شامل اصلاحات مربوط به مشخصات قبلی نیز باشد. [9]
802.11b و 802.11g از باند ISM 2.4 گیگاهرتز استفاده می کنند که در ایالات متحده تحت بخش 15 قوانین و مقررات کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده عمل می کند . 802.11n همچنین می تواند از آن باند 2.4 گیگاهرتز استفاده کند. به دلیل این انتخاب باند فرکانس، تجهیزات 802.11b/g/n ممکن است گهگاه در باند 2.4 گیگاهرتز از اجاقهای مایکروویو ، تلفنهای بیسیم و دستگاههای بلوتوث دچار تداخل شوند . 802.11b و 802.11g به ترتیب با استفاده از روشهای سیگنالدهی طیف گسترده توالی مستقیم (DSSS) و سیگنال دهی OFDM، تداخل و حساسیت به تداخل خود را کنترل میکنند .
802.11a از باند U-NII 5 گیگاهرتز استفاده می کند که در بیشتر نقاط جهان حداقل 23 کانال غیر همپوشانی با پهنای 20 مگاهرتز ارائه می دهد. این یک مزیت نسبت به باند فرکانس 2.4 گیگاهرتز ISM است که تنها سه کانال غیر همپوشانی با پهنای 20 مگاهرتز را ارائه میکند که سایر کانالهای مجاور همپوشانی دارند (به فهرست کانالهای WLAN مراجعه کنید ). بسته به محیط، عملکرد بهتر یا بدتر با فرکانس های بالاتر یا پایین تر (کانال) ممکن است تحقق یابد. 802.11n و 802.11ax می توانند از باند 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز استفاده کنند. 802.11ac فقط از باند 5 گیگاهرتز استفاده می کند.
بخش طیف فرکانس رادیویی استفاده شده توسط 802.11 بین کشورها متفاوت است. در ایالات متحده، دستگاههای 802.11a و 802.11g را میتوان بدون مجوز کار کرد، همانطور که در قسمت 15 قوانین و مقررات FCC مجاز است. فرکانس های استفاده شده توسط کانال های یک تا شش 802.11b و 802.11g در باند رادیویی آماتور 2.4 گیگاهرتز قرار می گیرند . اپراتورهای رادیویی آماتور دارای مجوز میتوانند دستگاههای 802.11b/g را تحت قسمت 97 قوانین و مقررات FCC کار کنند که اجازه افزایش توان خروجی را میدهد، اما نه محتوای تجاری یا رمزگذاری. [10]
در سال 2018، اتحاد Wi-Fi شروع به استفاده از یک طرح شمارهگذاری نسل پسند مصرفکننده برای پروتکلهای 802.11 مورد استفاده عمومی کرد. نسلهای 1 تا 8 وایفای از پروتکلهای 802.11b، 802.11a، 802.11g، 802.11n، 802.11ac، 802.11ax، 802.11be و 802.11bn به ترتیب استفاده میکنند. [11] [12]
فناوری 802.11 ریشه در حکمی در سال 1985 توسط کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده دارد که باند ISM [9] را برای استفاده بدون مجوز منتشر کرد. [13]
در سال 1991 NCR Corporation / AT&T (اکنون Labs Nokia و LSI Corporation ) پیشروی 802.11 را در Nieuwegein، هلند اختراع کردند. مخترعان در ابتدا قصد داشتند از این فناوری برای سیستم های صندوق دار استفاده کنند. اولین محصولات بی سیم با نام WaveLAN با سرعت داده خام 1 مگابیت بر ثانیه و 2 مگابیت بر ثانیه به بازار عرضه شد .
ویک هیز ، که به مدت 10 سال ریاست IEEE 802.11 را بر عهده داشت و او را "پدر وای فای" می نامند، در طراحی استانداردهای اولیه 802.11b و 802.11a در IEEE مشارکت داشت . [14] او به همراه مهندس آزمایشگاه بل، بروس توچ، برای ایجاد یک استاندارد به IEEE نزدیک شدند. [15]
در سال 1999، Wi-Fi Alliance به عنوان یک انجمن تجاری برای داشتن علامت تجاری Wi-Fi که بیشتر محصولات تحت آن به فروش می رسد، تشکیل شد . [16]
پیشرفت تجاری بزرگ با پذیرش Wi-Fi توسط اپل برای سری لپتاپهای iBook خود در سال 1999 اتفاق افتاد. این اولین محصول مصرفی انبوه بود که اتصال شبکه Wi-Fi را ارائه میکرد، که سپس توسط اپل به عنوان AirPort نامگذاری شد. [17] [18] [19] یک سال بعد IBM با سری ThinkPad 1300 در سال 2000 همراه شد. [20]
نسخه اصلی استاندارد IEEE 802.11 در سال 1997 منتشر شد و در سال 1999 روشن شد، اما اکنون منسوخ شده است. دو نرخ بیت خالص 1 یا 2 مگابیت در ثانیه (Mbit/s) به اضافه کد تصحیح خطای فوروارد را مشخص کرد . سه فناوری لایه فیزیکی جایگزین را مشخص کرد : مادون قرمز منتشر که با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه کار می کند. طیف گسترده پرش فرکانس که با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه یا 2 مگابیت بر ثانیه کار می کند. و طیف گسترده توالی مستقیم با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه یا 2 مگابیت بر ثانیه کار می کند. دو فناوری رادیویی اخیر از انتقال مایکروویو بر روی باند فرکانس علمی پزشکی صنعتی در 2.4 گیگاهرتز استفاده کردند. برخی از فناوریهای WLAN قبلی از فرکانسهای پایینتری مانند باند ISM 900 مگاهرتز ایالات متحده استفاده میکردند.
Legacy 802.11 با طیف گسترده توالی مستقیم به سرعت توسط 802.11b جایگزین و رایج شد.
802.11a که در سال 1999 منتشر شد، از همان پروتکل لایه پیوند داده و قالب قاب استاندارد اصلی استفاده میکند، اما یک رابط هوایی مبتنی بر OFDM (لایه فیزیکی) اضافه شد.
این دستگاه در باند 5 گیگاهرتز با حداکثر نرخ خالص داده 54 مگابیت بر ثانیه، به علاوه کد تصحیح خطا، کار می کند که توان عملیاتی خالص واقعی را در اواسط 20 مگابیت بر ثانیه به دست می دهد. [41] شاهد اجرای گسترده ای در سراسر جهان، به ویژه در فضای کاری شرکت ها بوده است.
از آنجایی که باند 2.4 گیگاهرتز به شدت مورد استفاده قرار می گیرد تا جایی که شلوغ است، استفاده از باند نسبتاً استفاده نشده 5 گیگاهرتز مزیت قابل توجهی به 802.11aa می دهد. با این حال، این فرکانس حامل بالا یک نقطه ضعف نیز به همراه دارد: محدوده موثر کلی 802.11a کمتر از 802.11b/g است. در تئوری، سیگنالهای 802.11a به دلیل طول موج کوچکتر، توسط دیوارها و سایر اجسام جامد در مسیرشان راحتتر جذب میشوند و در نتیجه نمیتوانند به اندازه سیگنال 802.11b نفوذ کنند. در عمل، 802.11b معمولاً در سرعتهای پایین محدوده بالاتری دارد (802.11b سرعت را به 5.5 مگابیت بر ثانیه یا حتی 1 مگابیت در ثانیه در قدرت سیگنال پایین کاهش میدهد). 802.11a نیز از تداخل رنج می برد، [42] اما به صورت محلی ممکن است سیگنال های کمتری برای تداخل وجود داشته باشد که در نتیجه تداخل کمتر و توان عملیاتی بهتری ایجاد می شود.
استاندارد 802.11b دارای حداکثر سرعت داده خام 11 مگابیت بر ثانیه (مگابیت بر ثانیه) است و از همان روش دسترسی به رسانه تعریف شده در استاندارد اصلی استفاده می کند. محصولات 802.11b در اوایل سال 2000 در بازار ظاهر شدند، زیرا 802.11b گسترش مستقیم تکنیک مدولاسیون تعریف شده در استاندارد اصلی است. افزایش چشمگیر توان عملیاتی 802.11b (در مقایسه با استاندارد اصلی) همراه با کاهش قابل توجه قیمت به طور همزمان منجر به پذیرش سریع 802.11b به عنوان فناوری LAN بی سیم قطعی شد.
دستگاههایی که از 802.11b استفاده میکنند، تداخل سایر محصولاتی را که در باند 2.4 گیگاهرتز کار میکنند، تجربه میکنند. دستگاه هایی که در محدوده 2.4 گیگاهرتز کار می کنند عبارتند از اجاق های مایکروویو، دستگاه های بلوتوث، مانیتورهای کودک، تلفن های بی سیم و برخی تجهیزات رادیویی آماتور. به عنوان رادیاتورهای عمدی غیرمجاز در این باند ISM ، نباید تداخلی با تداخل تخصیصهای اولیه یا ثانویه (کاربران) این باند مانند رادیو آماتور داشته باشند و باید آن را تحمل کنند.
در ژوئن 2003، سومین استاندارد مدولاسیون تصویب شد: 802.11g. این در باند 2.4 گیگاهرتز (مانند 802.11b) کار می کند، اما از همان طرح انتقال مبتنی بر OFDM مانند 802.11a استفاده می کند. این با حداکثر نرخ بیت لایه فیزیکی 54 مگابیت بر ثانیه به استثنای کدهای تصحیح خطای پیشرو یا حدود 22 مگابیت بر ثانیه میانگین توان عملیاتی می کند. [43] سختافزار 802.11g کاملاً با سختافزار 802.11b سازگار است، و بنابراین با مشکلات قدیمی مواجه است که در مقایسه با 802.11a، توان عملیاتی را تا 21% کاهش میدهد. [ نیازمند منبع ]
استاندارد پیشنهادی 802.11g به سرعت در ژانویه 2003، بسیار قبل از تصویب، به دلیل تمایل به نرخ داده های بالاتر و همچنین کاهش هزینه های تولید، در بازار به تصویب رسید. [ نیاز به منبع ] تا تابستان 2003، اکثر محصولات دو باند 802.11a/b تبدیل به حالت دو باند/سهگانه شدند و از a و b/g در یک کارت آداپتور موبایل یا نقطه دسترسی پشتیبانی میکردند. جزئیات ساخت b و g به خوبی با هم کار کنند، بخش عمده ای از فرآیند فنی طولانی را اشغال کرده است. در یک شبکه 802.11g، با این حال، فعالیت یک شرکت کننده 802.11b نرخ داده کل شبکه 802.11g را کاهش می دهد.
مانند 802.11b، دستگاه های 802.11g نیز از تداخل سایر محصولاتی که در باند 2.4 گیگاهرتز کار می کنند، مانند صفحه کلیدهای بی سیم، رنج می برند.
در سال 2003، گروه کاری TGma مجاز به "قرار دادن" بسیاری از اصلاحات نسخه 1999 استاندارد 802.11 شد. REVma یا 802.11ma، همانطور که نام داشت، یک سند واحد ایجاد کرد که 8 اصلاحیه ( 802.11a ، b ، d ، e ، g ، h ، i ، j ) را با استاندارد پایه ادغام کرد. پس از تصویب در 8 مارس 2007، 802.11REVma به استاندارد پایه فعلی IEEE 802.11-2007 تغییر نام داد . [44]
802.11n اصلاحیه ای است که نسبت به استانداردهای قبلی 802.11 بهبود می یابد. اولین پیش نویس گواهینامه آن در سال 2006 منتشر شد. استاندارد 802.11n به طور عطف به ماسبق به عنوان Wi-Fi 4 توسط Wi-Fi Alliance برچسب گذاری شد. [45] [46] استاندارد اضافه شده پشتیبانی برای آنتن های چند ورودی چند خروجی (MIMO). 802.11n در هر دو باند 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز کار می کند. پشتیبانی از باندهای 5 گیگاهرتز اختیاری است. نرخ خالص داده آن از 54 مگابیت بر ثانیه تا 600 مگابیت بر ثانیه است. IEEE اصلاحیه را تایید کرده است و در اکتبر 2009 منتشر شد . از پیشنهاد 802.11n.
در ماه مه 2007، گروه کاری TGmb مجاز به "قرار دادن" بسیاری از اصلاحات نسخه 2007 استاندارد 802.11 شد. [49] REVmb یا 802.11mb، همانطور که نام داشت، یک سند واحد ایجاد کرد که ده اصلاحیه ( 802.11k , r , y , n , w , p , z , v , u , s ) را با استاندارد پایه 2007 ادغام کرد. علاوه بر این، پاکسازی زیادی انجام شد، از جمله تجدید ترتیب بسیاری از بندها. [50] پس از انتشار در 29 مارس 2012، استاندارد جدید به عنوان IEEE 802.11-2012 نامیده شد .
IEEE 802.11ac-2013 اصلاحیه ای برای IEEE 802.11 است که در دسامبر 2013 منتشر شد و بر اساس 802.11n ساخته شده است. [51] استاندارد 802.11ac به طور عطف به ماسبق به عنوان Wi-Fi 5 توسط Wi-Fi Alliance برچسب گذاری شد. [45] [46] تغییرات در مقایسه با 802.11n شامل کانال های گسترده تر (80 یا 160 مگاهرتز در مقابل 40 مگاهرتز) در باند 5 گیگاهرتز، جریان های فضایی بیشتر (تا هشت در مقابل چهار)، مدولاسیون مرتبه بالاتر (تا 256- QAM) در مقابل 64-QAM)، و افزودن MIMO چند کاربره (MU-MIMO). اتحاد Wi-Fi معرفی محصولات بی سیم ac را به دو فاز ("امواج") به نام های "Wave 1" و "Wave 2" تقسیم کرد. [52] [53] از اواسط سال 2013، اتحاد شروع به صدور گواهینامه Wave 1 802.11ac کرد که توسط تولیدکنندگان بر اساس پیش نویس IEEE 802.11ac 3.0 (استاندارد IEEE تا اواخر همان سال نهایی نشد). [54] در سال 2016 Wi-Fi Alliance گواهینامه Wave 2 را برای ارائه پهنای باند و ظرفیت بالاتر نسبت به محصولات Wave 1 معرفی کرد. محصولات Wave 2 شامل ویژگیهای اضافی مانند MU-MIMO، پشتیبانی از عرض کانال 160 مگاهرتز، پشتیبانی از کانالهای بیشتر 5 گیگاهرتز، و چهار جریان فضایی (با چهار آنتن؛ در مقایسه با سه آنتن در Wave 1 و 802.11n و هشت آنتن در مشخصات 802.11ax IEEE است. ). [55] [56]
IEEE 802.11ad اصلاحیه ای است که لایه فیزیکی جدیدی را برای شبکه های 802.11 تعریف می کند تا در طیف موج 60 گیگاهرتز میلی متری کار کنند . این باند فرکانسی نسبت به باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز که در آن شبکههای Wi-Fi کار میکنند، ویژگیهای انتشار متفاوتی دارد. محصولاتی که استاندارد 802.11ad را پیادهسازی میکنند، با نام تجاری WiGig ، با یک برنامه گواهی که توسط Wi-Fi Alliance توسعه داده شده است، به بازار عرضه میشوند . [57] حداکثر سرعت انتقال 802.11ad 7 گیگابیت بر ثانیه است. [58]
IEEE 802.11ad پروتکلی است که برای سرعت داده بسیار بالا (حدود 8 گیگابیت بر ثانیه) و برای ارتباطات با برد کوتاه (حدود 1 تا 10 متر) استفاده می شود. [59]
TP-Link اولین روتر 802.11ad جهان را در ژانویه 2016 معرفی کرد. [60]
استاندارد WiGig چندان شناخته شده نیست، اگرچه در سال 2009 اعلام شد و در دسامبر 2012 به خانواده IEEE 802.11 اضافه شد.
IEEE 802.11af که با نامهای «White-Fi» و « Super Wi-Fi » نیز شناخته میشود ، [61] اصلاحیهای است که در فوریه 2014 تصویب شد که به عملکرد WLAN در طیف فضای سفید تلویزیون در باندهای VHF و UHF بین 54 اجازه میدهد. و 790 مگاهرتز [62] [63] از فناوری رادیویی شناختی برای ارسال در کانال های تلویزیونی استفاده نشده استفاده می کند ، با استانداردی که اقداماتی را برای محدود کردن تداخل برای کاربران اصلی، مانند تلویزیون آنالوگ، تلویزیون دیجیتال، و میکروفون های بی سیم انجام می دهد. [63] نقاط دسترسی و ایستگاه ها موقعیت خود را با استفاده از یک سیستم موقعیت یابی ماهواره ای مانند GPS تعیین می کنند و از اینترنت برای پرس و جو از پایگاه داده موقعیت جغرافیایی (GDB) ارائه شده توسط یک آژانس نظارتی منطقه ای برای کشف کانال های فرکانس برای استفاده در یک زمان معین استفاده می کنند. و موقعیت [63] لایه فیزیکی از OFDM استفاده می کند و بر اساس 802.11ac است. [64] تلفات مسیر انتشار و همچنین تضعیف موادی مانند آجر و بتن در باندهای UHF و VHF کمتر از باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز است که دامنه احتمالی را افزایش می دهد. [63] کانال های فرکانس بسته به حوزه نظارتی، 6 تا 8 مگاهرتز عرض دارند. [63] حداکثر چهار کانال ممکن است در یک یا دو بلوک به هم پیوسته متصل شوند. [63] عملیات MIMO با حداکثر چهار جریان مورد استفاده برای کد بلوک فضا-زمان (STBC) یا عملیات چند کاربره (MU) امکان پذیر است. [63] نرخ داده قابل دستیابی در هر جریان فضایی 26.7 مگابیت بر ثانیه برای کانال های 6 و 7 مگاهرتز و 35.6 مگابیت بر ثانیه برای کانال های 8 مگاهرتز است. [39] با چهار جریان فضایی و چهار کانال متصل، حداکثر نرخ داده 426.7 مگابیت بر ثانیه برای کانال های 6 و 7 مگاهرتز و 568.9 مگابیت بر ثانیه برای کانال های 8 مگاهرتز است. [39]
IEEE 802.11-2016 که با نام IEEE 802.11 REVmc شناخته میشد، [65] یک ویرایش مبتنی بر IEEE 802.11-2012 است که شامل 5 اصلاحیه (11ae، 11aa، 11ad ، 11ac ، 11af ) است. علاوه بر این، عملکردهای MAC و PHY موجود بهبود یافته و ویژگی های منسوخ حذف شده یا برای حذف علامت گذاری شده اند. تعدادی از بندها و ضمائم مجدداً شماره گذاری شده اند. [66]
IEEE 802.11ah، منتشر شده در سال 2017، [67] یک سیستم WLAN را تعریف می کند که در باندهای معاف از مجوز زیر 1 گیگاهرتز کار می کند. با توجه به ویژگیهای انتشار مطلوب طیفهای فرکانس پایین، 802.11ah میتواند در مقایسه با WLANهای معمولی 802.11 که در باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز کار میکنند، دامنه انتقال بهبود یافتهای را ارائه دهد. 802.11ah را می توان برای اهداف مختلفی از جمله شبکه های حسگر در مقیاس بزرگ، [68] هات اسپات های برد گسترده، و Wi-Fi در فضای باز برای تخلیه ترافیک حامل شبکه WAN سلولی استفاده کرد، در حالی که پهنای باند موجود نسبتاً محدود است. این پروتکل قصد دارد مصرف را با بلوتوث کم مصرف ، در محدوده بسیار وسیع تری رقابت کند. [69]
IEEE 802.11ai اصلاحیه ای برای استاندارد 802.11 است که مکانیسم های جدیدی را برای زمان راه اندازی لینک اولیه سریعتر اضافه کرده است. [70]
IEEE 802.11aj مشتق شده از 802.11ad برای استفاده در طیف بدون مجوز 45 گیگاهرتز موجود در برخی از مناطق جهان (به ویژه چین) است. همچنین قابلیت های اضافی را برای استفاده در باند 60 گیگاهرتز فراهم می کند. [70]
همچنین به عنوان موج میلی متری چین (CMMW) شناخته می شود. [71]
IEEE 802.11aq اصلاحیه ای برای استاندارد 802.11 است که امکان کشف خدمات قبل از اتصال را فراهم می کند. این برخی از مکانیسمهای موجود در 802.11u را گسترش میدهد که کشف دستگاه را برای کشف بیشتر سرویسهای در حال اجرا بر روی یک دستگاه یا ارائه شده توسط یک شبکه فعال میکند. [70]
IEEE 802.11-2020، که با نام IEEE 802.11 REVmd شناخته میشد، [72] یک ویرایش مبتنی بر IEEE 802.11-2016 است که شامل 5 اصلاحیه ( 11ai , 11ah , 11aj , 11aq, 11 ) است. علاوه بر این، عملکردهای MAC و PHY موجود بهبود یافته و ویژگی های منسوخ حذف شده یا برای حذف علامت گذاری شده اند. چند بند و ضمائم اضافه شده است. [73]
IEEE 802.11ax جانشین 802.11ac است که با نام Wi-Fi 6 (2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز) [74] و Wi-Fi 6E (6 گیگاهرتز) [75] توسط Wi-Fi Alliance به بازار عرضه شده است . همچنین به عنوان وای فای با کارایی بالا شناخته می شود ، برای بهبود کلی مشتریان Wi-Fi 6 در محیط های متراکم . [76] برای یک مشتری منفرد، حداکثر بهبود در نرخ داده ( سرعت PHY ) در مقایسه با نسخه قبلی (802.11ac) تنها 39٪ [c] است (برای مقایسه، این بهبود تقریباً 500٪ [d] [i] برای پیشینیان). [e] با این حال، حتی با این رقم نسبتاً جزئی 39٪، هدف ارائه 4 برابر توان عملیاتی در هر منطقه [f] 802.11ac بود (از این رو راندمان بالا ). انگیزه پشت این هدف، استقرار WLAN در محیط های متراکم مانند دفاتر شرکت ها، مراکز خرید و آپارتمان های مسکونی متراکم بود. [76] این با استفاده از تکنیکی به نام OFDMA به دست می آید که اساساً در حوزه فرکانس مالتی پلکسی است (بر خلاف مالتی پلکس فضایی ، مانند 802.11ac). این معادل فناوری سلولی است که در Wi-Fi اعمال می شود . [76] : qt
استاندارد IEEE 802.11ax-2021 در 9 فوریه 2021 تأیید شد. [79] [80]
IEEE 802.11ay استانداردی است که در حال توسعه است که EDMG: Enhanced Directional MultiGigabit PHY نیز نامیده می شود. این اصلاحیه ای است که یک لایه فیزیکی جدید برای شبکه های 802.11 تعریف می کند تا در طیف موج 60 گیگاهرتز میلی متری کار کنند . این یک توسعه از 11ad موجود خواهد بود که هدف آن افزایش توان عملیاتی، محدوده و موارد استفاده است. موارد استفاده اصلی شامل عملیات داخلی و ارتباطات کوتاه برد به دلیل جذب اکسیژن اتمسفر و ناتوانی در نفوذ به دیوارها است. حداکثر سرعت انتقال 802.11ay 40 گیگابیت بر ثانیه است. [81] پسوندهای اصلی عبارتند از: پیوند کانال (2، 3 و 4)، MIMO (تا 4 جریان) و طرحهای مدولاسیون بالاتر. محدوده مورد انتظار 300-500 متر است. [82]
IEEE 802.11ba Wake-up Radio (WUR) یک اصلاحیه برای استاندارد IEEE 802.11 است که عملکرد با انرژی کارآمد را برای دریافت داده ها بدون افزایش تأخیر امکان پذیر می کند. [83] مصرف توان فعال هدف برای دریافت بسته WUR کمتر از 1 میلی وات است و از نرخ داده 62.5 کیلوبیت بر ثانیه و 250 کیلوبیت بر ثانیه پشتیبانی می کند. WUR PHY از MC-OOK ( OOK چند حامل ) برای دستیابی به مصرف انرژی بسیار کم استفاده می کند. [84]
IEEE 802.11bb یک استاندارد پروتکل شبکه در مجموعه پروتکل های IEEE 802.11 است که از نور مادون قرمز برای ارتباطات استفاده می کند. [85]
IEEE 802.11be Extremely High Throughput (EHT) اصلاحیه بعدی بالقوه استاندارد IEEE 802.11 است، [86] و احتمالاً به عنوان Wi-Fi 7 تعیین خواهد شد . [87] [88] بر اساس 802.11ax، تمرکز بر عملکرد WLAN داخلی و خارجی با سرعت های ثابت و عابر پیاده در باندهای فرکانسی 2.4 گیگاهرتز، 5 گیگاهرتز و 6 گیگاهرتز خواهد بود.
در تمام تغییرات 802.11، حداکثر خروجی قابل دستیابی یا بر اساس اندازهگیریها در شرایط ایدهآل یا بر اساس نرخ داده لایه-2 ارائه میشود. با این حال، این در مورد استقرارهای معمولی که در آن داده ها بین دو نقطه پایانی منتقل می شوند، اعمال نمی شود، که حداقل یکی از آنها معمولاً به یک زیرساخت سیمی و نقطه پایانی دیگر به یک زیرساخت از طریق یک پیوند بی سیم متصل است.
این بدان معنی است که معمولاً فریم های داده از یک رسانه 802.11 (WLAN) عبور می کنند و به 802.3 ( اترنت ) یا بالعکس تبدیل می شوند. با توجه به تفاوت طول فریم (هدر) این دو رسانه، اندازه بسته برنامه تعیین کننده سرعت انتقال داده است. این بدان معناست که برنامههایی که از بستههای کوچک استفاده میکنند (مثلاً VoIP) جریانهای دادهای با ترافیک سربار بالا ایجاد میکنند (یعنی بازدهی پایین ). عوامل دیگری که در نرخ کلی داده برنامه نقش دارند، سرعت انتقال بسته ها توسط برنامه (یعنی نرخ داده) و البته انرژی دریافت سیگنال بی سیم است. دومی با فاصله و توان خروجی پیکربندی شده دستگاه های ارتباطی تعیین می شود. [89] [90]
همین ارجاعات برای نمودارهای پیوستی که اندازه گیری های توان عملیاتی UDP را نشان می دهند، اعمال می شود . هر یک نشان دهنده میانگین (UDP) توان عملیاتی (لطفاً توجه داشته باشید که نوارهای خطا وجود دارد اما به دلیل تغییرات کوچک به سختی قابل مشاهده است) 25 اندازه گیری است. هر کدام با یک اندازه بسته خاص (کوچک یا بزرگ) و با نرخ داده خاص (10 کیلوبیت بر ثانیه - 100 مگابیت بر ثانیه) هستند. نشانگرهای پروفایل ترافیک برنامه های کاربردی رایج نیز گنجانده شده است. این ارقام فرض می کنند که هیچ خطای بسته ای وجود ندارد که در صورت وقوع، نرخ انتقال را بیشتر کاهش می دهد.
802.11b، 802.11g، و 802.11n-2.4 از طیف 2.400-2.500 گیگاهرتز ، یکی از باندهای ISM استفاده می کنند . 802.11a، 802.11n و 802.11ac از باند 4.915-5.825 گیگاهرتز با تنظیم شدیدتر استفاده می کنند . اینها معمولاً به عنوان "باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز" در بیشتر ادبیات فروش شناخته می شوند. هر طیف به کانال هایی با فرکانس مرکزی و پهنای باند تقسیم می شود ، مشابه نحوه تقسیم بندی باندهای پخش رادیویی و تلویزیونی.
باند 2.4 گیگاهرتز به 14 کانال با فاصله 5 مگاهرتز از هم تقسیم می شود که با کانال 1 شروع می شود که در مرکز 2.412 گیگاهرتز قرار دارد. کانال های اخیر دارای محدودیت های اضافی هستند یا برای استفاده در برخی از حوزه های نظارتی در دسترس نیستند.
شماره گذاری کانال طیف 5.725-5.875 گیگاهرتز به دلیل تفاوت در مقررات بین کشورها کمتر بصری است. اینها با جزئیات بیشتری در لیست کانال های WLAN مورد بحث قرار می گیرند .
علاوه بر مشخص کردن فرکانس مرکز کانال، 802.11 همچنین (در بند 17) یک ماسک طیفی را مشخص می کند که توزیع توان مجاز را در هر کانال مشخص می کند. ماسک به سیگنال نیاز دارد که حداقل 20 دسی بل از دامنه پیک خود در 11 ± مگاهرتز از فرکانس مرکزی تضعیف شود ، نقطه ای که در آن کانال به طور موثر 22 مگاهرتز عرض دارد. یک پیامد این است که ایستگاه ها می توانند تنها از هر کانال چهارم یا پنجم بدون همپوشانی استفاده کنند.
در دسترس بودن کانال ها بر اساس کشور تنظیم می شود، که تا حدی به نحوه تخصیص طیف رادیویی هر کشور به سرویس های مختلف محدود می شود. در یک حد، ژاپن اجازه استفاده از تمام 14 کانال را برای 802.11b، و 1-13 برای 802.11g/n-2.4 را می دهد. کشورهای دیگر مانند اسپانیا در ابتدا فقط کانال های 10 و 11 را مجاز می دانستند و فرانسه فقط کانال های 10، 11، 12 و 13 را مجاز می دانست. با این حال، اروپا اکنون کانال های 1 تا 13 را مجاز می داند .
از آنجایی که ماسک طیفی تنها محدودیتهای خروجی توان را تا 11 ± مگاهرتز از فرکانس مرکزی تعریف میکند تا 50-dBr کاهش یابد، اغلب فرض میشود که انرژی کانال بیشتر از این محدودیتها گسترش نمییابد. این درست تر است که بگوییم سیگنال همپوشانی در هر کانال باید به اندازه کافی ضعیف شود تا با توجه به جدایی بین کانال ها، با فرستنده در هر کانال دیگر تداخل ایجاد کند. به دلیل مشکل نزدیک به دور، یک فرستنده می تواند گیرنده را روی یک کانال "غیر همپوشانی" ضربه بزند (حساسیت زدایی) کند، اما تنها در صورتی که نزدیک گیرنده قربانی (در یک متر) باشد یا بالاتر از سطح توان مجاز کار کند. برعکس، یک فرستنده به اندازه کافی دور بر روی یک کانال همپوشانی میتواند تأثیر چندانی نداشته باشد.
سردرگمی اغلب در مورد میزان جداسازی کانال مورد نیاز بین دستگاه های فرستنده ایجاد می شود. 802.11b مبتنی بر مدولاسیون طیف گسترده توالی مستقیم (DSSS) بود و از پهنای باند کانال 22 مگاهرتز استفاده کرد که منجر به سه کانال "غیر همپوشانی" شد (1، 6 و 11). 802.11g بر اساس مدولاسیون OFDM بود و از پهنای باند کانال 20 مگاهرتز استفاده می کرد. این گهگاه منجر به این باور می شود که چهار کانال "غیر همپوشانی" (1، 5، 9، و 13) تحت 802.11g وجود دارند. با این حال، طبق شماره 17.4.6.3 کانال های عامل IEEE Std 802.11 (2012)، که بیان می کند، "در توپولوژی شبکه سلولی چندگانه، سلول های همپوشانی و/یا مجاور که از کانال های مختلف استفاده می کنند، می توانند به طور همزمان بدون استفاده از کانال ها عمل کنند، چنین نیست. تداخل اگر فاصله بین فرکانس های مرکزی حداقل 25 مگاهرتز باشد." [93] و بخش 18.3.9.3 و شکل 18-13.
این بدان معنا نیست که همپوشانی فنی کانال ها، عدم استفاده از کانال های همپوشانی را توصیه می کند. میزان تداخل بین کانالی مشاهده شده در پیکربندی با استفاده از کانال های 1، 5، 9 و 13 (که در اروپا مجاز است، اما در آمریکای شمالی مجاز نیست) به سختی با پیکربندی سه کاناله متفاوت است، اما با یک کانال اضافی کامل . [94] [95]
با این حال، همپوشانی بین کانالهای با فاصله کمتر (مثلاً 1، 4، 7، 11 در آمریکای شمالی) ممکن است باعث کاهش غیرقابل قبول کیفیت و توان سیگنال شود، بهویژه زمانی که کاربران در نزدیکی مرزهای سلولهای AP مخابره میکنند. [96]
IEEE از عبارت regdomain برای اشاره به یک منطقه قانونی قانونی استفاده می کند. کشورهای مختلف سطوح مختلف توان فرستنده مجاز، زمان اشغال یک کانال و کانال های موجود متفاوت را تعریف می کنند. [97] کدهای دامنه برای ایالات متحده، کانادا، ETSI (اروپا) ، اسپانیا، فرانسه، ژاپن و چین مشخص شده است.
اکثر دستگاههای دارای گواهی Wi-Fi بهطور پیشفرض روی regdomain 0 قرار میگیرند، که به معنای حداقل تنظیمات مخرج مشترک است ، یعنی دستگاه با توانی بالاتر از توان مجاز در هیچ کشوری ارسال نمیکند، و همچنین از فرکانسهایی استفاده نمیکند که در هیچ کشوری مجاز نیست. [ نیازمند منبع ]
تغییر تنظیمات regdomain اغلب دشوار یا غیرممکن می شود تا کاربران نهایی با آژانس های نظارتی محلی مانند کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده در تضاد نباشند . [ نیازمند منبع ]
دیتاگرام ها فریم نامیده می شوند . استانداردهای فعلی 802.11 انواع فریم را برای استفاده در انتقال داده ها و همچنین مدیریت و کنترل لینک های بی سیم مشخص می کنند.
فریم ها به بخش های بسیار خاص و استاندارد تقسیم می شوند. هر فریم از یک هدر MAC ، محموله و ترتیب بررسی فریم (FCS) تشکیل شده است. برخی از فریم ها دارای بارگذاری نیستند.
دو بایت اول هدر MAC یک فیلد کنترل فریم را تشکیل می دهد که شکل و عملکرد فریم را مشخص می کند. این فیلد کنترل فریم به زیر فیلدهای زیر تقسیم می شود:
دو بایت بعدی برای فیلد Duration ID رزرو شده است، که نشان میدهد انتقال فیلد چقدر طول میکشد تا سایر دستگاهها بدانند چه زمانی کانال دوباره در دسترس خواهد بود. این فیلد می تواند یکی از سه شکل باشد: مدت زمان، دوره بدون مناقشه (CFP) و شناسه انجمن (AID).
یک فریم 802.11 می تواند تا چهار فیلد آدرس داشته باشد. هر فیلد می تواند یک آدرس MAC داشته باشد . آدرس 1 گیرنده است، آدرس 2 فرستنده است، آدرس 3 برای اهداف فیلتر توسط گیرنده استفاده می شود. [ مشکوک - بحث ] آدرس 4 فقط در فریم های داده ای وجود دارد که بین نقاط دسترسی در یک مجموعه خدمات گسترده یا بین گره های میانی در یک شبکه مش ارسال می شود .
فیلدهای باقیمانده هدر عبارتند از:
اندازه محموله یا فیلد بدنه قاب متغیر است، از 0 تا 2304 بایت به اضافه هر سربار از محصورسازی امنیتی، و حاوی اطلاعات لایههای بالاتر است.
دنباله بررسی فریم (FCS) چهار بایت آخر در فریم استاندارد 802.11 است. که اغلب به عنوان چک افزونگی چرخه ای (CRC) شناخته می شود، امکان بررسی یکپارچگی فریم های بازیابی شده را فراهم می کند. همانطور که فریم ها در شرف ارسال هستند، FCS محاسبه و اضافه می شود. هنگامی که یک ایستگاه یک فریم دریافت می کند، می تواند FCS فریم را محاسبه کرده و آن را با فریم دریافتی مقایسه کند. اگر مطابقت داشته باشند، فرض بر این است که فریم در حین انتقال تحریف نشده است. [100]
فریم های مدیریت همیشه احراز هویت نمی شوند و امکان نگهداری یا قطع ارتباط را فراهم می کنند. برخی از زیرگروه های رایج 802.11 عبارتند از:
بدنه یک قاب مدیریتی شامل فیلدهای ثابت وابسته به فریم فرعی است که با دنباله ای از عناصر اطلاعاتی (IE) دنبال می شود.
ساختار رایج یک IE به شرح زیر است:
فریم های کنترل تبادل فریم های داده بین ایستگاه ها را تسهیل می کنند. برخی از فریم های کنترل رایج 802.11 عبارتند از:
فریم های داده بسته هایی را از صفحات وب، فایل ها و غیره در بدن حمل می کنند. [101] بدنه با یک سربرگ IEEE 802.2 شروع میشود ، با نقطه دسترسی سرویس مقصد (DSAP) که پروتکل را مشخص میکند، به دنبال آن یک سرآیند پروتکل دسترسی زیرشبکه (SNAP) اگر DSAP AA هگز است، با شناسه منحصربهفرد سازمانی (OUI) باشد. و فیلدهای شناسه پروتکل (PID) پروتکل را مشخص می کند. اگر OUI همه صفر باشد، فیلد شناسه پروتکل یک مقدار EtherType است . [102] تقریباً تمام فریمهای داده 802.11 از هدرهای 802.2 و SNAP استفاده میکنند و بیشتر آنها از OUI 00:00:00 و مقدار EtherType استفاده میکنند.
مشابه کنترل تراکم TCP در اینترنت، از دست دادن فریم در عملکرد 802.11 تعبیه شده است. برای انتخاب سرعت انتقال صحیح یا طرح مدولاسیون و کدگذاری ، یک الگوریتم کنترل نرخ ممکن است سرعت های مختلف را آزمایش کند. نرخ از دست دادن بسته واقعی نقاط دسترسی به طور گسترده ای برای شرایط مختلف پیوند متفاوت است. تغییراتی در نرخ تلفات تجربه شده در نقاط دسترسی تولید وجود دارد، بین 10٪ تا 80٪، که 30٪ یک میانگین معمول است. [103] مهم است که بدانیم که لایه پیوند باید این فریم های از دست رفته را بازیابی کند. اگر فرستنده قاب Acknowledgment (ACK) را دریافت نکند، مجددا ارسال خواهد شد.
در گروه کاری IEEE 802.11، [62] استاندارد انجمن استانداردهای IEEE و اصلاحیههای زیر وجود دارد:
802.11F و 802.11T به جای استانداردها، روش های توصیه شده هستند و به این ترتیب با حروف بزرگ نوشته می شوند.
802.11m برای تعمیر و نگهداری استاندارد استفاده می شود. 802.11ma برای 802.11-2007، 802.11mb برای 802.11-2012، 802.11mc برای 802.11-2016، و 802.11md برای 802.11-2020 تکمیل شد .
هر دو اصطلاح "استاندارد" و "اصلاح" برای اشاره به انواع مختلف استانداردهای IEEE استفاده می شود. [105]
تا آنجا که به انجمن استانداردهای IEEE مربوط می شود، تنها یک استاندارد فعلی وجود دارد. با IEEE 802.11 و به دنبال آن تاریخ انتشار نشان داده می شود. IEEE 802.11-2020 تنها نسخه ای است که در حال حاضر منتشر شده است و جایگزین نسخه های قبلی می شود. استاندارد با اصلاحات به روز می شود. اصلاحات توسط گروه های وظیفه (TG) ایجاد می شود. هر دو گروه وظیفه و سند نهایی آنها با 802.11 و به دنبال آن یک یا دو حرف کوچک نشان داده می شوند، به عنوان مثال، IEEE 802.11a یا IEEE 802.11ax . به روز رسانی 802.11 به عهده گروه کاری m است. به منظور ایجاد یک نسخه جدید، TGm نسخه قبلی استاندارد و تمام اصلاحات منتشر شده را ترکیب می کند. TGm همچنین توضیحات و تفسیری را برای صنعت در مورد اسناد منتشر شده ارائه می دهد. نسخه های جدید IEEE 802.11 در سال های 1999، 2007، 2012، 2016 و 2020 منتشر شد. [106] [107]
اصطلاحات مختلفی در 802.11 برای مشخص کردن جنبه های عملیات شبکه محلی بی سیم استفاده می شود و ممکن است برای برخی از خوانندگان ناآشنا باشد.
به عنوان مثال، واحد زمان (معمولاً به اختصار TU ) برای نشان دادن واحد زمان برابر با 1024 میکرو ثانیه استفاده می شود . ثابتهای زمانی متعددی بر حسب TU (به جای میلیثانیه مساوی) تعریف شدهاند.
همچنین، اصطلاح پورتال برای توصیف موجودیتی استفاده می شود که شبیه به پل 802.1H است . یک پورتال دسترسی به WLAN را توسط LAN STA های غیر 802.11 فراهم می کند.
در سال 2001، گروهی از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی مقالهای را ارائه کردند که در آن نقاط ضعف مکانیزم امنیتی 802.11 Wired Equivalent Privacy (WEP) تعریف شده در استاندارد اصلی را توضیح میداد. پس از آنها مقاله فلورر، مانتین و شامیر با عنوان "نقاط ضعف در الگوریتم زمانبندی کلید RC4 " منتشر شد. اندکی بعد، آدام استابلفیلد و AT&T اولین تأیید حمله را به طور عمومی اعلام کردند. در این حمله، آنها قادر به رهگیری انتقال و دسترسی غیرمجاز به شبکه های بی سیم بودند. [108]
IEEE یک گروه کاری اختصاصی برای ایجاد یک راه حل امنیتی جایگزین، 802.11i راه اندازی کرد (قبلا، این کار به عنوان بخشی از تلاش گسترده تر 802.11e برای ارتقای لایه MAC انجام می شد ). اتحاد Wi-Fi یک مشخصات موقت به نام دسترسی محافظت شده Wi-Fi (WPA) را بر اساس زیر مجموعه ای از پیش نویس فعلی IEEE 802.11i اعلام کرد. اینها در اواسط سال 2003 در محصولات ظاهر شدند. IEEE 802.11i (همچنین به عنوان WPA2 شناخته می شود) خود در ژوئن 2004 تصویب شد و از استاندارد رمزگذاری پیشرفته (AES) به جای RC4 استفاده می کند که در WEP استفاده می شد. رمزگذاری مدرن توصیه شده برای فضای خانه/مصرف کننده WPA2 (AES Pre-Shared Key) و برای فضای سازمانی WPA2 به همراه یک سرور احراز هویت RADIUS (یا نوع دیگری از سرور احراز هویت) و یک روش احراز هویت قوی مانند EAP- است. TLS [ نیازمند منبع ]
در ژانویه 2005، IEEE گروه وظیفه دیگری "w" را برای محافظت از فریم های مدیریتی و پخش، که قبلا ناامن ارسال می شدند، راه اندازی کرد. استاندارد آن در سال 2009 منتشر شد. [109]
در دسامبر 2011، یک نقص امنیتی آشکار شد که برخی از روترهای بی سیم را با اجرای خاصی از ویژگی اختیاری Wi-Fi Protected Setup (WPS) تحت تاثیر قرار می دهد. در حالی که WPS بخشی از 802.11 نیست، این نقص به مهاجمی در محدوده روتر بی سیم اجازه می دهد تا پین WPS و به همراه آن رمز عبور 802.11i روتر را در چند ساعت بازیابی کند. [110] [111]
در اواخر سال 2014، اپل اعلام کرد که سیستم عامل موبایل iOS 8 آن، آدرسهای MAC را در مرحله پیش از اتصال به هم میزند تا ردیابی خردهفروشی را که با ارسال منظم درخواستهای کاوشگر قابل شناسایی منحصربهفرد امکانپذیر میشود، خنثی کند. [112] Android 8.0 "Oreo" یک ویژگی مشابه به نام "تصادفی سازی MAC" را معرفی کرد. [113]
کاربران Wi-Fi ممکن است برای استراق سمع، حمله به رمزهای عبور یا استفاده از نقطه دسترسی دیگر، معمولاً گرانتر، مورد حمله احراز هویت Wi-Fi قرار بگیرند . [ نیازمند منبع ]
این اصلاحیه تغییرات استاندارد شده را برای لایههای فیزیکی IEEE 802.11 (PHY) و IEEE 802.11 لایه کنترل دسترسی متوسط (MAC) تعریف میکند که حداقل یک حالت عملکرد را قادر میسازد تا حداکثر توان خروجی حداقل 20 گیگابیت در ثانیه را پشتیبانی کند (اندازهگیری شده در نقطه دسترسی سرویس داده MAC)، ضمن حفظ یا بهبود بازده برق در هر ایستگاه.