تکنولوژی اینترنت بیسیم: (قسمت اول)

برای شرح مبسوط این تکنولوژی که اکنون در سراسر جهان گسترش چشمگیری داشته، ابتدا باید نقبی به فیزیک امواج الکترومغناطیسی بزنیم تا مزیت ها و محدودیت های این نوع تکنولوژی بهتر درک شود.

امواج الکترومغناطیسی اگر بر روی یک نمودار برود امواجی است که به طور متناوب دارای یک پشته یا برآمدگی و دارای یک فرورفتگی می باشند که اصطلاحا به این نوع امواج به خاطر شکلی که می سازند ، امواج سینوسی می گویند. مهمترین پارامتر ها در این نوع امواج یکی طول موج است و دیگری فرکانس امواج. به عنوان تعریف فاصله دو برآمدگی یا دو فرورفتگی را طول موج می گویند و با ƛ (لاندا) نمایش می دهند.

یک برآمدگی و یک فرورفتگی را جمعا یک سیکل می گویند. دلیل اطلاق این نام به خاطر اینست که به خاطر ماهیت متحرک امواج ، بعد از گذر به ترتیب یک برآمدگی و فرورفتگی ، موج دوباره تکرار می شود، یعنی دوباره یک برآمدگی و فرورفتگی دیگر تکرار می شود. خوب با دانستن سیکل میتوان گذر تعداد سیکل در یک واحد زمانی را فرکانس یا بسامد می گویند. واحد زمانی ما در اینجا ثانیه است. واحد فرکانس را با هرتزHz بیان می کنند و با علامت f نشان می دهند. شکل زیر انواع امواج در دنیای پیرامون ما را نشان می دهد. از امواج مرئی گرفته تا امواج نامرئی که با چشم دیده نمی شوند.

پارامتر دیگری که در امواج الکترو مغناطیسی مطرح است، سرعت امواج است که سرعت امواج مقداری است ثابت و برابر سرعت نور یعنی 300000 کیلومتر بر ساعت و با c نمایش داده می شود. نکته جالبی که در خاصیت امواج وجود دارد اینست که طول موج با فرکانس نسبت عکس دارد که به صورت فرمول زیر بیان می شود:

ƛ=c/f

به بیان دیگر هرچه طول موج بیشتر باشد فرکانس آن کمتر می شود. همانطور که از شکل هم برمی آید هر چه طول موج امواج کمتر شود ، انرژی امواج زیادتر می شود. با بیشتر شدن انرژی امواج ، میزان نفوذ آن بیشتر می شود. نمونه بارز آن هم اشعه X است که به راحتی در گوشت و ماهیچه های بدن ما نفوذ می کند و به همین خاطر برای عکس برداری استفاده می شود. بدترین امواج گاما است که انرژی آن و نفوذ آن به حدی است که باعث سوختگی در بدن انسان می شود. مثال آن میتوان انفجار اتمی را گفت که به دلیل آزاد شدن امواج گامای زیاد باعث سوختگی های شدیدی در بدن موجودات زنده می شود. نکته دیگری که باید در مورد آن بدانیم و بسیار مهم است اینست که هر چه انرژی امواج و به تبع آن نفوذ آن زیاد می شود برعکس خاصیت انعکاسی آن کمتر می شود. برای درک بیشتر این مساله باید توضیح دهم که امواج در برحورد با موانع گوناگون انعکاس می یابند. در واقع موانع مختلف مثل دیوار یا ساختمان بلند به مانند یک آینه در برابر امواج عمل می کنند و باعث انعکاس امواج می شوند. حالا فهمیدن این مساله برایمان ساده می شود که چرا امواج ایستگاه های رادیویی از امواجی با طول موجی نسبتا بلند هستند چرا که خاصیت انعکاسی امواج بیشتر شود و انعکاس آین نوع امواج در برخورد با لایه های بالای جو زمین ، برد آن بسیار زیاد می شود. برای همین ایستگاه رادیویی که برنامه خود را روی باند

SW مثلا با طول موج 30 متر پخش می کند تا دوردست ها شنیده می شود. چون این امواج با برخورد با لایه یونوسفر جو زمین دوباره به طرف زمین منعکس می شود و برد آن تا صدها کیلومتر می رسد. امواج رادیو FM طول موج بلندتری دارند و به همین علت برد آن کمتر است و می بینید که بیشتر در ایستگاه های رادیو های محلی استفاده گسترده ای دارد. با شرح این مقدمه طولانی خواهیم دید که چرا امواجی که برای اینترنت بیسیم استفاده می شوند، برد خیلی زیادی ندارند و برای افزایش برد آن نیاز به تقویت کننده یا تکرار کننده (Repeater) دارد.

امواجی که امروزه به طور وسیعی در اینترنت بیسیم بکار می رود دارای فرکانس برابر 2.4 گیگاهرتز و یا 5 گیگا هرتز دارند. استفاده از فرکانس 2.4 گیگاهرتز در کل دنیا عمومیت بیشتری دارد ولی در مواردی هم دستگاه هایی هستند که با فرکانس 5 گیگا کار می کنند. اگر بر روی Router های بیسیمی که در خانه دارید ، نگاه کنید عدد 2.4 گیگا هرتز بر روی آن درج شده است. همانطور که گفته شد این امواج با فرکانس نسبتا بالایی که دارند ، قدرت انعکاس و برد آن کمتر می شود ولی در مقابل قدرت نفوذ این امواج در اشیا بیشتر می شود.برای مثال در راهرویی که در خانه شما به شکل L می باشد، در انتهای راهرو به خاطر اینکه در دید مستقیم با Router قرار ندارد ، احتمالا کامپیوتر شما با امواج ضعیفی مواجه می شود. رد شدن امواج در مثال گفته شده بستگی به جنس موادی که در ساختمان بکار رفته بستگی دارد. اگر دیوارهای راهروی مذکور از بتون باشد ، گذر امواج از آن دچار مشکل می شود ولی اگر از جنسی مانند چوب باشد امواج از میان آن گذر کرده و شما با مشکلی روبرو نمی شوید.  حالا ممکن است این پرسش برای شما پیش بیاید که بگید خوب مگه مرض دارند که دستگاه را با این فرکانس درست می کنند تا با مشکل روبرو شود. خب میشه دستگاه را با طول موجی بلند تر ساخت تا همانطور که شرح آن رفت، برد آن زیادتر شود. در جواب باید گفت کاشکی مساله به همین سادگی بود. در حقیقت ساختن فرستنده با طول موج بلند تر برای مهندسان کار سختی نیست مثل همان رادیو مورد مثال. ولی مشکل در اینجاست که امواج مذکور قادر به حمل داده ها (Data)آن هم به حجم زیاد نیستند. در واقع مهندسان این رشته توانسته اند سیل داده ها را  از طریق فرکانس 2.4 گیگا منتقل کنند. منظور از داده واحد های اطلاعاتی هستند که بین کامپیوترها مبادله می شود که در سیستم دیجیتال این داده ها به صورت رشته های درازی از صفر ویک تشکیل شده اند.

انتقال اینترنت یا همان داده های کامپیوتری در دهه 80 میلادی برای اولین بار در ایالات متحده آزمایش شد. چند سال وقت لازم بود که انجمن مهندسی برق و الکترونیک (IEEE) برای آن استانداردی تعیین کند. نام این استاندارد را IEEE 802.11 نامیدند. تعیین این استاندارد بسیار مهم بود به خاطر اینکه بایستی همه دستگاه هایی که در سراسر دنیا تولید می شوند با هم سازگار باشند و بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند. بعدا شرکت های تجاری  نام Wi-Fi (وای- فای) بر روی آن گذاشتند. انتخاب این نام بسیار زیرکانه بود و جنبه تبلیغاتی بالایی داشت و به نوعی به کیفیت بالا به طور غیر مستقیم اشاره می کرد. شما به احتمال زیاد نامHi-Fi (های- فای) را در تکنولوژی انتقال صدا در استریو ها و سایر دستگاه های صوتی شنیده اید. Hi-Fi مخفف کلمه High Fidelity است. ابداع واژه Wi-Fi هم با همین منظور بود که واژه های- فای را در ذهن آدم ها تداعی کند. Wi-Fi نیز مخفف Wireless Fidelity است.

ادامه دارد…