Wireless 101
M11 · L01
الوحدة 11 · الدرس 1

لا أحد مسؤول

أشخاص يعملون على حواسيب محمولة وهواتف حول طاولات في مقهى خافت، ونقطة وصول بيضاء على الجدار الطوبي.
نقطة وصول واحدة، ومحطات كثيرة، وطيف غير مرخَّص: لا مجدول في الواي فاي، فكل راديو في الغرفة يقرّر بنفسه متى يتكلّم.

لا مجدول في الواي فاي. فكل راديو يقرّر بنفسه متى يتكلّم، لأن 802.11 بُني لطيفٍ غير مرخَّص لا يمكن تنسيق شيءٍ فيه. والتصميم كلّه ينبع من ذلك.

01 / 11
Wireless 101
M11 · L01
أربعة اختصاراتٍ وتراتبٌ واحد

BSS وESS وSSID وBSSID

  • BSS — نقطة وصولٍ واحدةٌ ومحطّاتها. وعليها يُبنى كل شيء
  • BSSID — عنوان MAC لراديو نقطة الوصول. شيءٌ فيزيائيٌّ لكل راديو
  • SSID — اسم الشبكة حتى 32 بايت. لافتةٌ غير فريدةٍ بالقصد
  • ESS — مجموعاتٌ كثيرةٌ باسمٍ واحد، فيبدو المبنى شبكةً واحدة
  • العارضة والشبكيّة — بلا نقطة وصول؛ والشبكيّة تدفع زمن الهواء مرّتين لكل قفزة

والمحطّة هي التي تقرّر متى تتجوّل، ولا تقدر الشبكة على إلزامها. والدرس M11-L2 يُظهر الخلوي يفعل العكس.

02 / 11
Wireless 101
M11 · L01
لماذا التجنّب لا الكشف

الراديو لا يسمع وهو يصيح

كشف التصادم يلزمه هذا القدر من الإخماد
P_{tx} - P_{sens} = 20 - (-82) = 102\ \text{dB}

تكشف الإيثرنت التصادم، والواي فاي لا يقدر: فـ20 dBm خارجاً مقابل إشارةٍ مطلوبةٍ عند −82 dBm هو حائط الازدواج الكامل في الدرس M10-L4 من جديد. فلا يُعرف التصادم إلا بـإشعارٍ غائب — بعد ذهاب الإطار كلّه.

03 / 11
Wireless 101
M11 · L01
DCF عند 5 غيغاهرتز — الشقّ = 9 µs

أنصِت وانتظر واأمل

  • DIFS = SIFS + شقّان = 16 + 2×9 = 34 µs قبل أن يبدأ أحد
  • التراجع منتظمٌ على 0–15 شقّاً، فمتوسّطه 7.5×9 = 67.5 µs
  • SIFS = 16 µs، أقصر من DIFS، فيفوز الإشعار بالقناة دائماً
  • غياب الإشعار ← مضاعفة النافذة: 15 ثم 31 ثم 63 … 1023

التراجع العشوائي وحده يفكّ التعادل. والأدب يتوسّع مع الحِمل، ولا أحد يقيس الحِمل.

04 / 11
Wireless 101
M11 · L01
الثقب في تحسّس الحامل

العقدة المخفيّة

  • تبلغ A وC نقطة الوصول ولا تبلغ إحداهما الأخرى، فتتحسّسان خلوّاً
  • فتُرسلان، فيموت الإطاران عند نقطة الوصول. والتحسّس عمل تماماً
  • التحسّس يصف الهواء عند هوائيّك، لا عند المستقبِل
  • RTS/CTS يحجز عبر نقطة الوصول — والجميع يسمع الـCTS
  • الكلفة 40–60 µs لكل إطار: تستحقّ عند 1500 بايت وعبثٌ عند 100

والمرآة هي العقدة المكشوفة، تتأخّر لإرسالٍ لم تكن لتتصادم معه أبداً (الدرس M9-L3).

05 / 11
Wireless 101
M11 · L01
جرّبها — إطارات 1500 بايت بلا تجميع

إلى أين يذهب زمن الهواء

المحطّات 1
المعدّل 54 Mb/s
الإجمالي 30.8 Mb/s لكل محطّة 30.8 Mb/s الكفاءة 57.0% مقيَّدٌ بالعبء
06 / 11
Wireless 101
M11 · L01
إطارٌ واحد ومحطّةٌ واحدة وبلا تصادم

طبقةٌ أسرع، كفاءةٌ أسوأ

دورة DCF واحدة — كل حدٍّ سوى الحِمل ثابت
T_{cycle} = \text{DIFS} + \overline{T_{bo}} + T_{data} + \text{SIFS} + T_{ACK}
54 Mb/s
57%
600 Mb/s
11.0%
32 إطاراً
77.6%

34 + 67.5 + 247.6 + 16 + 24.7 = 389.8 µs → 30.8 ميغابت/ث. أحد عشر ضعفاً من المعدّل يشتري 2.1 ضعفٍ من الإنتاجيّة — فـالتجميع ليس اختياريّاً.

07 / 11
Wireless 101
M11 · L01
كل معدّلٍ في العنوان، مُعاد بناؤه

a وn وac وax وbe

الحوامل × البتّات × معدّل الترميز × التدفّقات ÷ الرمز
R_{PHY} = \frac{N_{sd}\,\log_2 M ; r ; N_{ss}}{T_{sym}}
  • 11a: 48×6×(3/4)/4.0 µs = 54 ميغابت/ث ✓
  • 11ac الموجة 2: 468×8×(5/6)×8/3.6 µs = 6933 ✓
  • واي فاي 6: 1960×10×(5/6)×8/13.6 µs = 9608 ✓
  • واي فاي 7: 3920×12×(5/6)×16/13.6 µs = 46 118 ✓
08 / 11
Wireless 101
M11 · L01
لماذا توجد كل ميزة

واي فاي 6 يُصلح البروتوكول

  • OFDMA — تسع وحداتٍ من 26 حاملاً بعرض 2.03 ميغاهرتز تتشارك دفعة عبءٍ واحدة
  • MU-MIMO حتى 8 مستخدمين؛ والتلوين يستعيد زمن العقدة المكشوفة
  • TWT يشتري عمر البطّاريّة؛ و1024-QAM يضيف 25% ويريد نحو 35 ديسيبل
  • واي فاي 7 — 320 ميغاهرتز و4096-QAM وتعدّد الوصلات على راديوين
  • لا يحمل 2.4 غيغاهرتز إلا 3 قنواتٍ نظيفةٍ في 83.5 ميغاهرتز: 1 و6 و11

وتكلّف قناة 320 ميغاهرتز وتضمين 4096-QAM كلٌّ منهما نحو 3 ديسيبل، وهما يتراكمان.

09 / 11
Wireless 101
اختبار سريع

تحقّق ممّاترسّخ

أربعة أسئلة عن 802.11 — لماذا يتفادى واي فاي التصادم، والعقدة المخفية، والكفاءة، وواي فاي 6.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

10 / 11
Wireless 101
M11 · L01
خلاصة

ما تعلّمته

  • لا حَكَم: زمن الهواء متنازَعٌ عليه لا مخصَّص
  • لا كشف للتصادم — و20 − (−82) = 102 ديسيبل في الطريق
  • تكلّف DCF نحو 142 µs لكل إطار: 57% عند 54 و11.0% عند 600
  • المعدّلات القمّيّة ليست إلا Nsd·log₂M·r·Nss/Tsym
  • 2.4 غيغاهرتز: 3 قنواتٍ نظيفة؛ وواي فاي 6 يسلّم 7.2 bit/s/Hz لكل تدفّق
التالي في الوحدة 11
11 / 11