آشنایی با عملکرد، انواع و مزایای شبکه های وایرلس

بسیاری از ما از شبکه‌های بی‌سیم یا همان شبکه وایرلس استفاده می‌کنیم تا دستگاه‌های مختلف خود را بدون دردسر کابل‌کشی به اینترنت یا سایر منابع اطلاعاتی وصل کنیم. اما شبکه بی سیم چیست که توانسته در کمتر از چند دهه به زیرساخت اصلی ارتباطات دیجیتال بدل شود؟ در این مقاله به صورت جامع به تعریف، عملکرد، انواع و مزایای شبکه‌های بی‌سیم پرداخته می‌شود.

تعریف شبکه بی‌سیم (Wireless Network)

پیش از هر چیز باید بپرسیم واقعا «شبکه بی سیم چیست؟» شبکه بی‌سیم اصطلاحی است برای نامیدن ساختار ارتباطی که در آن گره‌های مختلف (مثلا لپ‌تاپ، تلفن همراه، تبلت و…) از طریق امواج رادیویی یا امواج الکترومغناطیسی دیگری مانند مادون قرمز، داده‌ها را منتقل می‌کنند. به عبارت دیگر، به جای اتصال فیزیکی با کابل، مسیر انتقال اطلاعات بر بستر فرکانس‌های رادیویی شکل گرفته و دستگاه‌ها می‌توانند در محدوده پوشش‌دهی مشخصی از این سیگنال قرار گیرند و داده مبادله کنند.

نحوه عملکرد شبکه بی‌ سیم

برای فهم بهتر اینکه شبکه بی سیم چیست و چگونه کار می‌کند، باید با دو مفهوم فرستنده و گیرنده آشنا باشیم. روتر یا اکسس پوینت (Access Point) در نقش فرستنده ظاهر می‌شود که سیگنال‌های رادیویی را در محدوده خاصی ارسال می‌کند. دستگاه‌های گیرنده نیز، مانند گوشی یا لپ‌تاپ، سیگنال را دریافت کرده و پس از رمزگشایی، تبادل داده را انجام می‌دهند.

انواع شبکه های وایرلس

یکی از مهم‌ترین جنبه‌های آشنایی با شبکه بیسیم شناخت انواع آن است؛ زیرا هر شکل از شبکه بی‌سیم کاربردها و محدوده پوشش متفاوتی دارد. رایج‌ترین گونه‌ها شامل:

1. شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN)
   شبکه‌های WLAN متداول‌ترین نوع شبکه بی‌سیم به حساب می‌آیند که عموما در فضاهایی نظیر منازل، دفاتر یا دانشگاه‌ها مشاهده می‌شوند. بر پایه استاندارد 802.11 (وای فای) کار می‌کنند و پهنای باند مناسب برای اشتراک‌گذاری فایل، وبگردی و استریم محتوا فراهم می‌سازند. این شبکه وایرلس می‌تواند هم به صورت تک‌اکسس پوینت در خانه و هم به صورت چندین اکسس پوینت در شرکت‌های بزرگ پیکربندی شود.
2. شبکه‌های وسیع سلولی (WWAN)
   شبکه‌های تلفن همراه، اعم از 4G یا شبکه‌های 5G و اینترنت بی‌سیم، در این دسته قرار می‌گیرند. در آن‌ها، محدوده پوشش دهی بسیار وسیع‌تر از WLAN بوده و هر ناحیه تحت کنترل یک یا چند ایستگاه پایه (BTS) قرار دارد. از طریق این شبکه‌ها، امکان ارتباط صوتی، ارسال پیامک و استفاده از اینترنت موبایل فراهم می‌شود. گستره استفاده بالا و پشتیبانی از تحرک (mobility) از ویژگی‌های کلیدی این نوع محسوب می‌شود.
3. شبکه‌های شخصی بی‌سیم (WPAN)
   اگر می‌خواهید در محدودهٔ کوتاه‌تر (عمدتاً چند متر) ارتباط بین دستگاه‌هایی مثل گوشی موبایل و هدست یا ساعت هوشمندتان برقرار شود، WPAN مناسب است. نمونه بارز آن بلوتوث است که برای انتقال داده با برد محدود به‌کار می‌رود. این نوع شبکه بی‌سیم خانگی را می‌توان حتی در لوازم خانگی هوشمند نیز مشاهده کرد.
4. شبکه‌های شهری بی‌سیم (WMAN)
   این شبکه‌ها بین WLAN و WWAN قرار می‌گیرند و هدفشان پوشش یک شهر یا منطقه کلان‌شهری است. گاه برای سازمان‌های بزرگ یا ارگان‌های شهری به‌کار می‌رود. WiMAX یکی از نمونه‌های WMAN بوده که از فرکانس‌های مشخص بهره می‌گیرد و در گذشته برای پوشش‌دهی اینترنت در مناطق وسیع مطرح بود.
5. شبکه‌های Ad Hoc
   در شبکه‌های بی‌سیم Ad Hoc، نقطه دسترسی مرکزی وجود ندارد و گره‌های مختلف به شکل همتا به همتا (Peer to Peer) در یک توپولوژی مش به یکدیگر متصل می‌شوند. این شبکه برای سناریوهای خاص مثل نشست‌های فوری یا شرایط بحرانی بسیار مفید است؛ چرا که بدون نیاز به زیرساخت اولیه، می‌توان یک ارتباط موقتی برقرار کرد.

کاربردهای شبکه بی‌سیم

وقتی می‌پرسیم شبکه بی سیم چیست و چه نقشی در زندگی دارد، باید نگاهی به کاربردهای متنوع آن بیندازیم که حقیقتا وسیع و انکارناپذیرند:

• منازل: در خانه، شبکه بی‌سیم خانگی برای وب‌گردی، تماشای فیلم، بازی آنلاین و اتصال ابزارهای هوشمند خانگی کاربرد دارد. نصب شبکه بی‌سیم در بسیاری از منازل رایج شده و سهم زیادی در بهبود تجربه کاری و سرگرمی کاربران دارد.
• مکان‌های عمومی: کافی‌شاپ‌ها، هتل‌ها، فرودگاه‌ها و دانشگاه‌ها از پوشش‌دهی شبکه بی‌سیم برای ارائه اینترنت رایگان یا اشتراکی به مراجعان استفاده می‌کنند. این Hotspotها اغلب نیازمند احراز هویت و پروتکل‌های امنیتی ویژه هستند.
• سازمان‌ها و شرکت‌ها: ارتباط بی‌سیم، انعطاف‌پذیری قابل توجهی را در دفاتر به ارمغان می‌آورد. کارمندان می‌توانند با لپ‌تاپ خود به هر گوشه‌ای بروند و همچنان به فایل‌های اشتراکی و منابع سازمان دسترسی داشته باشند. بهره‌گیری از سیستم‌های VoIP بر روی شبکه وایرلس نیز برای برخی شرکت‌ها مقرون به صرفه است.
• سیستم‌های صنعتی و IoT: امروزه کارخانه‌ها و محیط‌های صنعتی نیز برای مونیتورینگ دستگاه‌ها و جمع‌آوری داده از حسگرها، از شبکه بی‌سیم بهره می‌گیرند. در حوزه اینترنت اشیا (IoT)، بسیاری از دستگاه‌های شهری (مانند چراغ‌های راهنمایی) یا خانگی (مانند ترموستات هوشمند) از ارتباط بی‌سیم استفاده می‌کنند.
• ارتباطات سیار: شبکه‌های 4G و 5G نمونه بارز شبکه‌های بی‌سیم هستند که با سرعت بسیار بالا، امکان اتصال بی‌سیم به اینترنت را در هر نقطه فراهم می‌کنند. پشتیبانی از تحرک کاربر و ارائه سرعت بالا برای تماشای ویدیو HD یا حتی 4K، نتیجه پیشرفت در این نوع شبکه است.

مزایای شبکه بی‌سیم

اگر در پی آن هستید که بدانید شبکه بی سیم چیست و چرا اینقدر مورد توجه قرار گرفته، بد نیست مهم‌ترین مزایای آن را مرور کنیم:

1. تحرک و انعطاف‌پذیری: کاربران می‌توانند با دستگاه قابل حمل خود به هر مکانی در محدوده پوشش‌دهی وایرلس بروند، بدون اینکه ارتباطشان قطع شود. این ویژگی سبب می‌شود فضاهای کاری شکل پویا پیدا کنند و افراد آزادانه جابه‌جا شوند.
2. سهولت نصب: نصب شبکه بی‌سیم اغلب ساده‌تر از شبکه سیمی است. نبود کابل‌های طویل و هزینه‌های مربوط به سیم‌کشی در ساختمان‌ها، مهم‌ترین مزیتی است که ساختار بی‌سیم به ارمغان می‌آورد.
3. گستره کاربرد: شبکه بی‌سیم خانگی برای تامین اینترنت در خانه‌ها و آپارتمان‌ها، یا شبکه‌های 5G و اینترنت بی‌سیم برای ارتباطات سیار در شهرها، نشان‌دهنده انعطاف این فناوری است. می‌توان در هر سناریویی(از دفاتر کوچک تا کلان‌شهرها)یک راهکار بی‌سیم متناسب را پیاده کرد.

سرعت شبکه بی‌سیم

سرعت نهایی شبکه بی‌سیم تابع عوامل متعددی نظیر استاندارد WLAN (برای مثال 802.11n در برابر 802.11ac)، شرایط محیطی (تداخل فرکانسی)، تعداد دستگاه‌های همزمان متصل و پهنای‌باند اختصاص‌یافته از سوی سرویس‌دهنده است. گاهی شبکه بی‌سیم می‌تواند سرعت اسمی چند صد مگابیت یا حتی چند گیگابیت بر ثانیه داشته باشد، اما در عمل این عدد ممکن است کمتر باشد. با ظهور شبکه‌های 5G و اینترنت بی‌سیم، دسترسی به سرعت‌های چند صد مگابیتی روی اتصال بی‌سیم حتی در فضاهای بیرونی امکان‌پذیر شده است.

جمع‌بندی

اینکه شبکه بی سیم چیست و چگونه توانسته در مدت کوتاهی جای خود را در اکثر خانه‌ها و ادارات باز کند، پرسشی است که پاسخ آن را باید در سادگی، تحرک‌پذیری و گستره کاربردش یافت. کاربران در «شبکه بی‌سیم خانگی» می‌توانند بدون نیاز به کابل‌کشی، دستگاه‌های گوناگون را به اینترنت و یکدیگر متصل کنند؛ سازمان‌ها می‌توانند برای کارکنان خود محیطی پویاتر ایجاد نمایند؛ و در سطوح وسیع‌تر، «شبکه‌های محلی بی‌سیم» یا حتی «شبکه‌های 4G و 5G» دسترسی دائمی را در اختیار جامعه قرار می‌دهند.

شبکه بی سیم چیست؟ راهکاری مبتنی بر انتقال داده از طریق امواج الکترومغناطیسی که در لایه فیزیکی مدل OSI کار می‌کند. شبکه‌های بی‌سیم از وای فای خانگی تا ارتباطات سیار 5G طیف وسیعی از نیازهای ارتباطی را پوشش می‌دهند. این تنوع موجب شده نصب شبکه بی‌سیم روزبه‌روز ساده‌تر و کاربردی‌تر شود. در عین حال، نباید از موضوع امنیت در شبکه‌های بی‌سیم غافل شد؛ چراکه، برخلاف شبکه‌های سیمی، اینجا امواج به سادگی در محیط پخش می‌شوند و همیشه احتمال شنود غیرمجاز یا هک وجود دارد. رعایت رمزگذاری WPA3 یا WPA2-AES، تعیین رمز عبور قوی، استفاده از فایروال وای فای، و مدیریت دسترسی دستگاه‌ها به وای فای، همگی ابزارهایی برای مقابله با تهدیدات احتمالی‌اند.