Beamforming چیست؟ چگونه وای فای شما را سریعتر می کند؟

هر چیزی که وای فای شما را سریعتر کند ارزش یادگیری دارد، درست است؟

همه ما به دنبال Wi-Fi کاملی هستیم که به هر گوشه خانه برسد و سرعت داده ای را که ISP ما وعده داده بود ارائه دهد. با این حال، برای تحقق بخشیدن به این رویا، ما به فناوری Wi-Fi نیاز داریم تا سیگنال‌ها را مستقیماً به دستگاه‌های ما بدون هیچ گونه تخریبی منتقل کند.

Beamforming را وارد کنید، یک فناوری Wi-Fi که دقیقاً این کار را انجام می دهد – اما چیست، و آیا می تواند Wi-Fi شما را سریعتر کند؟ خب بیایید بفهمیم

Beamforming چیست و چرا به آن نیاز دارید؟

قبل از پرداختن به شکل دهی پرتو و مزایای آن، مهم است که بدانیم روترهای سنتی Wi-Fi چگونه داده ها را انتقال می دهند.

ببینید، یک روتر سنتی از امواج رادیویی برای انتقال داده ها استفاده می کند. روتر از چندین آنتن برای ایجاد این امواج و ارسال آنها به دستگاه شما استفاده می کند. این آنتن‌ها می‌توانند در داخل روتر پنهان شوند یا در جهت‌های مختلف از آن بیرون بزنند و مانند یک ترانسفورماتور به نظر برسد.

در بیشتر موارد، این آنتن ها امواج را در همه جهات به طور مساوی منتقل می کنند و امواجی را شبیه به برخورد سنگ با سطح آب ایجاد می کنند. این امواج ایجاد شده توسط روتر دستگاه شما را قادر می سازد به اینترنت متصل شود. گفته می شود، این امواج با طی مسافت های طولانی تر از نظر شدت ضعیف تر می شوند. همین کاهش شدت امواج است که باعث می شود سرعت اینترنت دستگاه شما پایین بیاید و برای حل این مشکل، فرم دهی پرتو داریم.

ببینید، روترهای Wi-Fi که از شکل دهی پرتو پشتیبانی نمی کنند، امواج را در یک الگوی همه جهته ارسال می کنند. برعکس، شکل‌دهی پرتو، امواج رادیویی را به سمت دستگاه شما هدف قرار می‌دهد تا اینکه آنها را به همه جهات ارسال کند. با توجه به این رویکرد متمرکز، امواج می توانند مسافت های بیشتری را طی کنند زیرا انرژی در همه جهات توزیع نمی شود و قدرت سیگنال را بهبود می بخشد و سرعت داده بهتری را ارائه می دهد.

اما روتر شما چگونه این پرتوهای انرژی را متمرکز می کند؟ و چگونه مکان دستگاه های شما را می داند؟

Beamforming چگونه کار می کند؟

همانطور که قبلا توضیح داده شد، روتر شما از آنتن ها برای تولید امواج رادیویی استفاده می کند. در بیشتر موارد، این آنتن ها می توانند انرژی را در یک الگوی یکنواخت ساطع کنند. بنابراین برای ایجاد پرتوهای جهت دار، روترها از مفهوم تداخل استفاده می کنند.

به زبان ساده، تداخل به تغییر دامنه موج در هنگام برخورد دو یا چند موج اشاره دارد. این تغییر در دامنه امواج بر اساس فاز امواج می تواند مثبت یا منفی باشد. این بدان معناست که وقتی دو موج با هم برخورد می کنند، دو ناحیه ایجاد می کنند، یکی با قدرت سیگنال بالا و دیگری با قدرت سیگنال پایین.

این تغییر در شدت موج است که شکل دهی پرتو را ممکن می کند.

بنابراین، هنگامی که روتر می خواهد پرتوی از انرژی رادیویی را به دستگاه شما ارسال کند، امواج رادیویی را در مدت زمان یا فازهای مختلف از طریق هر آنتن ارسال می کند. این تفاوت در زمان و فاز به هدایت امواج به سمت دستگاه شما کمک می‌کند و قدرت Wi-Fi را بهبود می‌بخشد.

این ما را به سؤال دوم می‌رساند: روتر شما چگونه از مکان دستگاه شما مطلع است؟ خوب، برای درک آن، باید به انواع شکل دهی پرتو نگاه کنیم.

انواع Beamforming

اکنون که می دانیم روتر وای فای شما چگونه امواج را منتقل می کند، وقت آن است که به نحوه محاسبه مکان خود نگاه کنیم. دو راه وجود دارد که Wi-Fi شما می تواند کار را انجام دهد.

شکل دهی صریح پرتو

در این نوع شکل دهی پرتو، روتر با دستگاه شما ارتباط برقرار می کند تا موقعیت آن را در فضا درک کند. بنابراین، برای اینکه فرم دهی پرتو واضح کار کند، هم روتر و هم دستگاه شما باید از آن پشتیبانی کنند. بدون همان، روتر و دستگاه شما نمی توانند داده های شکل دهی پرتو را بین یکدیگر انتقال دهند و آن را غیرفعال می کند.

شکل دهی پرتو آشکار با انتقال بسته های داده شکل دهی پرتو ویژه به دستگاه شما کار می کند. دستگاه از این داده ها برای محاسبه ماتریس فرمان استفاده می کند. سپس این داده ها به مسیریاب بازگردانده می شود، که امواج پرتویی را با استفاده از مفاهیم تداخلی که قبلا توضیح داده شد ایجاد می کند.

شکل دهی ضمنی پرتو

بر خلاف شکل دهی پرتو صریح، شکل دهی پرتو ضمنی حتی زمانی که دستگاه شما از آن پشتیبانی نمی کند، کار می کند. برای امکان پذیر ساختن این نوع شکل دهی پرتو، روتر بسته های شکل دهی پرتو را به دستگاه ارسال می کند، اما دستگاه ماتریس فرمان را به روتر مخابره نمی کند. در عوض، روتر سعی می کند الگوهای سیگنالی را که به دستگاه می رسد با استفاده از فریم های تصدیق درک کند.

ببینید، هر بار که دستگاهی در شبکه Wi-Fi بسته‌های داده را دریافت می‌کند، بسته‌های تاییدی را ارسال می‌کند که داده‌ها را دریافت کرده است. قاب تایید از روتر می خواهد که در صورت عدم دریافت داده، داده ها را مجددا ارسال کند. بر اساس این درخواست‌ها، روتر می‌تواند موقعیت دستگاه را بفهمد و سپس امواج رادیویی را دستکاری کند، شکل‌دهی پرتو را اجرا کند و کارایی انتقال را بهبود بخشد.

شکل دهی پرتو آشکار در مقایسه با شکل دهی پرتو ضمنی، کارایی بهتری را ارائه می دهد، زیرا مکان های دقیق دستگاه از طریق دستگاه به روتر ارسال می شود.

شکل دهی پرتو MIMO و MU-MIMO

همانطور که در بخش‌های قبلی توضیح داده شد، شکل‌دهی پرتو قدرت سیگنال رادیویی را که به دستگاه شما می‌رسد بهبود می‌بخشد و اتصال بی‌سیم را بهبود می‌بخشد. گفته می شود، فناوری هایی مانند MIMO را نیز فعال می کند. مخفف عبارت Multiple Input Multiple Output، MIMO به روتر شما امکان می‌دهد تا چندین جریان داده را به طور همزمان به دستگاه شما ارسال کند.

انجام این کار با روترهای سنتی امکان پذیر نیست زیرا بسته های داده بر روی امواج همه جانبه ارسال می شوند و با استفاده از این روش نمی توان امواج چندگانه را به طور همزمان به دستگاه ارسال کرد. برعکس، با شکل‌دهی پرتو، اینطور نیست، زیرا روتر می‌تواند جریان‌های متعددی از داده‌ها را با استفاده از چندین موج شکل‌دهی شده ارسال کند.

با توجه به این انتقال جریان داده های همزمان، داده های بیشتری را می توان با قابلیت اطمینان و کارایی بهتر به گیرنده منتقل کرد. نه تنها این، انتقال چندگانه جریان های داده، نرخ داده را نیز افزایش می دهد.

آشنایی با MU-MIMO

MIMO و beamforming هر دو کارایی انتقال Wi-Fi را به طور تصاعدی بهبود می بخشند. با این حال، حتی پس از این همه پیشرفت، Wi-Fi یک نقص دارد. نمی تواند داده ها را همزمان به چندین دستگاه منتقل کند.

برای حل این مشکل، ما MU-MIMO، یک فناوری Wi-Fi را داریم که انتقال داده ها را به چندین دستگاه به طور همزمان امکان پذیر می کند، زمان دریافت بسته های داده را برای هر دستگاه کاهش می دهد و توان عملیاتی شبکه شما را بهبود می بخشد.

مزایای MU-MIMO تنها زمانی قابل مشاهده است که داده ها از روتر به دستگاه شما ارسال شود و نه برعکس. همانطور که گفته شد، Wi-Fi 6 سعی می کند این مشکل را حل کند.

وای فای شما از کدام فناوری ها پشتیبانی می کند؟

وقتی صحبت از اصطلاحات فنی به میان می آید، هیچ چیز به وای فای نزدیک نمی شود. با وجود پروتکل‌ها و پیشرفت‌های فناوری که هر ساله منتشر می‌شوند، درک قابلیت‌های Wi-Fi که دریافت می‌کنید دشوار است.

در اینجا توضیح مختصری از فناوری‌های Wi-Fi که توسط پروتکل‌های مختلف Wi-Fi پشتیبانی می‌شوند آورده شده است:

• 802.11a/b/g: این پروتکل های Wi-Fi از شکل دهی پرتو پشتیبانی نمی کنند. بنابراین، اگر روتری دارید که این پروتکل ها را خراب می کند، باید روتری تهیه کنید که از پروتکل های جدیدتر پشتیبانی کند.
• 802.21n: پروتکل 802.11n اولین پروتکلی بود که شکل دهی پرتو و MIMO را معرفی کرد. با این حال، این پروتکل دو راه برای پیاده‌سازی شکل‌دهی پرتو صریح ارائه می‌دهد، به همین دلیل اکثر سازندگان وای‌فای پیاده‌سازی شکل‌دهی ضمنی پرتو را روی روترهای خود ترجیح می‌دهند. بنابراین اکثر روترهای 802.11n از شکل دهی ضمنی پرتو پشتیبانی می کنند. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد این است که هم شکل دهی پرتو و هم MIMO از ویژگی های اختیاری پروتکل 802.11n بودند و با توجه به پیچیدگی محاسباتی پیاده سازی این ویژگی ها، اکثر سازندگان این ویژگی ها را روی روترهای خود پیاده سازی نکردند.
• 802.11ac موج 1: این پروتکل شکل دهی پرتو را بیشتر تقویت می کند و تنها یک راه را برای انجام شکل دهی صریح پرتو تعریف می کند. به همین دلیل، تولیدکنندگان مجبور نیستند آن را با استفاده از روش‌های مختلف پیاده‌سازی کنند، که شکل‌دهی پرتو و MIMO را محبوب می‌کند.
• 802.11ac wave 2: استاندارد 802.11ac wave 2 اولین باری بود که MU-MIMO را معرفی کرد.
• 802.11ax: پروتکل 802.11ax که به عنوان Wi-Fi 6 نیز شناخته می شود، MU-MIMO را با پشتیبانی از آن برای هر دو لینک بالا و پایین، بهبود می بخشد.

آیا Beamforming وای فای شما را سریعتر می کند؟

Beamforming قدرت سیگنال را افزایش می دهد و ویژگی هایی مانند MIMO و MU-MIMO را فعال می کند. این ویژگی‌ها سرعت انتقال داده‌ها توسط روتر شما را بهبود می‌بخشد و آن را سریع‌تر می‌کند. همانطور که گفته شد، شکل‌دهی پرتو یک عصای جادویی نیست که بتواند وای‌فای را قادر به پوشش مسافت‌های بسیار طولانی کند، و تأثیرات این فناوری در طیف میانی در مورد مسافت برجسته‌تر است.

منبع مقاله