چکیده
برای انتقال اطلاعات ، احتیاج به رسانه انتقال و سیستم انتقال می باشد . رسانه های انتقال اجزاء فیزیکی می باشند که انتقال اطلاعات در آنها صورت می گیرند و عبارتند از زوج سیم بهم تابیده ، کابل کواکس ، فیبر نوری و مخابرات بی سیم .
وجود موانع طبیعی از قبیل کوه ، جنگل ، باتلاق ، هزینه های بالای کابل کشی در بعضی مناطق دور افتاده ، زمانبری بر پائی یک شبکه کابلی ، نیاز به پهنای باند بالا و دسترسی آسان و هزینه های نصب و بهره وری در شبکه ی بی سیم ، امروزه کاربران را بسوی استفاده از این شبکه ها سوق داده است .
همچنین یکی از پدیده های عصر ما معتادان اینترنتی می باشد . که می خواهند بیست و چهار ساعته از اینترنت استفاده کنند . برای این قبیل که دائماً در حال جا به جا شدن هستند دیگر زوج سیم بهم تابیده ، کابل کواکس و فیبر نوری کاربرد ندارد . هر گاه کاربر یا شرکت یا برنامه کاربردی خواهان آن باشد که داده و اطلاعات مورد نیاز خود را به صورت متحرک در هر لحظه در اختیار داشته باشند شبکه های بی سیم جواب مناسبی برای آنها است .
امروزه یافتن و خریدن یک کامپیوتر کیفی که مجهز به تراشه Wi-Fi نباشد ، دکمه ای که به کاربران کامپیوتر های همراه اجازه دست یابی به اینترنت ، فارغ از مکانی که کاربرد در آن حضور دارد می دهد . بدین ترتیب از مناطق دور افتاده ، کوه ، جنگل ، اتاق غذا خوری ، اتاق نشیمن ، محوطه دانشگاه و یا کافی شاپ می توان به اینترنت وصل شد . محیط های بی سیم دارای خصوصیات و ویژگی های منحصر به فردی می باشند که در مقایسه با شبکه های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبکه ها می بخشد . عموم مردم به دWi-Fi به عنوان یک ایستگاه مرکزی کاری که می تواند ارتباط را بین چندین کاربربه طور یکسان به اشتراک بگذارد علاقمندند . البته با این محدودیت که فاصله دکاربران برای محیط داخلی (indoor) کمتر از 100 متر و برای محیط خارجی (outdoor) کمتر از 400 متر باشد .
در حالی که تکنولوژی(b and g , 802.11a )Wi-Fi شبکه های محلی را تحت پوشش قرار میدهد ، WiMAX شبکه های بزرگتر و مناطق روستایی را تحت پوشش قرار می دهد . WiMax ( Woldwide Interroperability for Microware Access ) می تواند اتصال شبکه شهری را با سرعت حداکثر (Mbps) 75 فراهم کنند . این استاندارد با نام IEEE802.16 نیز شناخته می شود که از سال 1990 کاربرد آن شروع شده است .
این استاندارد عملاً توانایی Wi-Fi را زیر سؤال برده است . WiMax باعث ایجاد ارتباط بی سیم اینترنتی با پهنای باند بالا با سرعتی نزدیک به Wi-Fi که محدودیت های آن را هم ندارد یعنی تا فواصل بالای حدود 50 کیلومتر را هم پشتیبانی می کند .
در این مقاله پس از بیان کلیاتی در رابطه با شبکه های بی سیم و کابلی ، مقایسه WiMax و Wi-Fi ، به معایب و محاسن شبکه های بی سیم پرداخته شده . بررسی استانداردهای بی سیم و اجزای تشکیل دهنده از دیگر مباحث مورد بحث می باشد .
کلمه های کلیدی
شبکه های بی سیم ، شبکه های کابلی ، کیفیت سرویس (QoS ) ، فرکانس رادیویی (RF ) ، دستگاه مرکزی (AP-Access Point )
European – ETSI , Digital subscriber line – DSL ,Bacs station – Institute of Electrical and Electronics BS – IEEE , Metroplitan area network Telecommunications Standards Instituie – MAN , Media access control address – MAC , OFDM , Voice over Internet – VoIP , Personal area network – PAN , WiMax – Worldwide diwision - multiple access , Wi-Fi – Wireless fideliey Wi- , WAN – Wide area network , WMAN – protocol , WALN – Wireless local area network , Interoperability for Microwave Access network metropolitan area Wireless
مقدمه :
در دنیای امروز با افزایش جمعیت و رشد شهرها ضرورت برقراری ارتباط و مفید و مؤثر بیش از پیش احساس می شود و همواره تغییر و تحول چشم گیری در این خصوص از سوی صاحبان صنعت ارتباطات در جهان صورت می گیرد . پیدایش ابزارهای ارتباطی اولیه نظیر مورس و تلگراف سبب شد تا انسانها خود را به یکدیگر نزدیک تر کنند و اختراع تلفن باعث گردید این نزدیکی بیشتر احساس شود .
تلفن یک پدیده خارق العاده در جهان ارتباطات از دیر باز مطرح بوده و تا ابد باقی خواهد ماند . سرانجام با به میان آمدن رایانه و آرپانت یا اینترنت امروزی افق جدیدی در عرصه ارتباط گشوده شد و به همین بهانه شبکه های ارتباطی پذیذار شدند .
گسترش جوامع اداری باعث شد شبکه های رایانه ای نیز رشد چشمگیری پیدا کرده و امروزه شاهد یک نبرد واقعی در این زمینه باشیم .
مبحث شبکه بسیار گسترده و پیچیده است . اما ما در اینجا به بررسی شکل نوینی از شبکه های رایانه ای و ارتباطی تحت عنوان Wireless یا بی سیم خواهیم پرداخت .
فناوریبی سیم مدتهاست که مورد استفاده قرار می گیرد . برقراری ارتباط تلفن همراه ، و یا بین المللی و نیز برقراری ارتباط بین یگانهای نظامی گوشه ای از این فناوری است . اما تبادل اطلاعات از یک محل به محل دیگر دسترسی جدیدی در دنیای بدون سیم فراهم آورده و هر روز بر دامنه کاربران آن افزوده می شود .
1- تشریحی بر شبکه های بی سیم و کابلی :
شبکه های محلی (LAN) برای خانه و محیط کار می توانند به دو صورت کابلی (Wired) یا بی سیم (Wireless) طراحی کردند . در ابتدا این شبکه ها به روش کابلی با استفاده از تکنولوژی Ethernet طراحی می شدند . اما اکنون با روند رو به افزایش استفاده از شبکه های بی سیم با تکنولوژی Wi-Fi مواجه هستیم .
در شبکه های کابلی ( که در حال حاضر بیشتر با توپولوژی ستاره ای می روند ) بایستی از محل هر ایستگاه کاری تا دستگاه توزیع کننده (هاب یا سوئیچ) بصورت مستقل کابل کشی صورت پذیرد ( طول کابل از نوع CAT5 نبایستی 100 متر بیشتر باشد در غیر این صورت از فیبر نوری استفاده میگردد ) که تجهیزات بکار رفته از رو نوع غیر فعال (Passive ) مانند کابل ، پریز ، داکت ، پنج پنل و ....... . فعال (Active ) مانند ، هاب ، سوئیچ ، روتر ، کارت شبکه و ......... هستند .
مؤسسه مهندسی IEEE استانداردهای 802.3u را برای Fast Ethernet و 802.3ab و 802.3z برای Gigabit Ethernet ( مربوط با کابلهای الکتریکی و نوری ) در نظر گرفته است .
شبکه های بی سیم نیز شامل دستگاه مرکزی (Access Point ) می باشد که هر ایستگاه کاری می تواند حداکثر تا فاصله 30 متری آن ( بدون مانع ) قرار گیرد . شبکه های بی سیم (Wlan) یکی از سه استاندارد ارتباطی Wi-Fi زیر را بکار
می برند :
802.11b که اولین استانداردی است که به صورت گسترده بکار رفته است .
802.11a سریعتر اما گرانتر از 802.11b می باشد .
802.11g جدیدترین استاندارد که شامل هر دو استاندارد قبلی بوده و از همه گرانتر می باشد .
هر دو نوع شبکه های کابلی و بی سیم ادعای برتری بر دیگری را دارند اما انتخاب صحیح با در نظر گرفتن قابلیت های آنها میسر می باشد .
عوامل مقایسه :
در مقایسه شبکه های بی سیم و کابلی می تواند قابلیتهای زیر را مورد بررسی قرار گیرد :
• نصب و راه اندازی
• هزینه
• قابلیت اطمینان
• کارائی
• امنیت
نصب و راه اندازی
در شبکه های کابلی بدلیل آنکه به هر یک از ایستگاه های کاری بایستی از محل سوئیچ مربوطه کابل کشیده شود با مسائلی همچون سوراخکاری ، داکت کشی ، نصب پریز و...... مواجه هستیم در ضمن اگر محل فیزیکی ایستگاه مورد نظر تغییر یابد بایستی که کابل کشی مجدد و....... صورت پذیرد .
شبکه های بی سیم از امواج استفاده نموده و قابلیت تحرک بالائی را دارا هستند بنابراین تغییرات در محل فیزیکی ایستگاههای کاری به راحتی امکان پذیر می باشد برای راه اندازی آن کافیست که از روشهای زیر بهره برد :
- AD hoc که ارتباط مستقیم یا همتا به همتا ( Peer peer to ) تجهیزات را با یکدیگر میسر می سازد .
- Infrastrure که باعث ارتباط تمامی تجهیزات با دستگاه مرکزی می شود .
بنابراین می توان دریافت و راه اندازی شبکه های کابلی یا تغییرات در آن بسیار مشکتر نسبت به مورد مشابه یعنی شبکه های بی سیم است .
هزینه :
تجهیزاتی همچون هاب ، سوئیچ یا کابل شبکه نسبت به موردهای مشابه در شبکه های بی سیم ارزانتر می باشد اما در نظر گرفتن هزینه های نصب و تغییرات احتمالی محیطی نیز قابل توجه است . قابل به ذکر است که با رشد روز افزون شبکه های بی سیم ، قیمت آن نیز در حال کاهش است .
قابلیت اطمینان :
تجهیزات کابلی بسیار قابل اعتماد می باشند که دلیل سرمایه گذاری سازندگان از حدود بیست سال گذشته نیز همین می باشد ، فقط می بایستی در موقع نصب و یا جا به جایی، اتصالات با دقت کنترل شوند .
تجهیزات بی سیم ، همچون Broadband arouter مشکلاتی مانند قطع شدن های پیاپی ، تداخل امواج الکترو مغناطیس ، تداخل با شبکه های بی سیم مجاورو.... را داشته اند که روند رو به تکامل آن نسبت به گذشته ( مانند 802.11g ) باعث بهبود
در قابلیت اطمینان نیز داشته است .
کارائی :
شبکه های کابلی دارای بالاترین کارایی هستند در ابتدای پهنای باند 10Mbps سپس به پهنای باندهای بالاتر (100Mbps و 1000Mbps ) افزایش یافتند و حتی در حال حاضر سوئیچهایی با پهنای باند 1Gbps نیز ارائه شده است .
شبکه هایبی سیم با استاندارد 802.11b حداکثر پهنای باند 11Mbps و با 802.11a و 802.11g پهنای باند 54Mbps را پشتیبانی می کند ، حتی در تکنولوژی های جدید این روند با قیمتی نسبتاً بالاتر به 108 Mbps نیز افزایش داده شده است . علاوه بر این کارائی Wi-Fi نسبت به فاصله حساس می باشد یعنی حداکثر کارائی با افزایش فاصله نسبت به Access Point پایین خواهد آمد . این پهنای باند برای به اشتراک گذاشتن اینترنت یا فایلها کافی بوده اما برای برنامه هایی که نیاز به رد و بدل اطلاعات زیاد بین سرور و ایستگاه های کاری (Client to Server ) دارند کافی نیست .
امنیت :
به دلیل اینکه در شبکه های کابلی که به اینترنت هم متصل هستند ، وجود دیواره آتش از الزامات است و تجهیزاتی مانند هاب یا سوئیچ به تنهایی قادر به انجام وظایف دیواره آتش نمی باشند ، بایستس در چنین شبکه هایی دیواره آتش مجزایی نصب شود .
تجهیزات شبکه های بی سیم مانند Broadband Router دیواره آتش به صورت نرم افزاری وجود داشته و تنها بایستس تنظیمات لازم صورت پذیرد . از سوی دیگر به دلیل اینکه در شبکه های بی سیم از هوا به عنوان رسانه انتقال استفاده می شود ، بدون پیاده سازی تکنیک های خاصی مانند رمز گذاری ، امنیت اطلاعات به طور کامل تأمین نمی گردد . استفاده از رمز گذاری (Wired Equivalent Privacy ) WEP باعث بالا رفتن امنیت در این تجهیزات گردیده است.
انتخاب صحیح کدام است ؟
با توجه به بررسی و آنالیزمطالبی بالا باید تصمیم گرفت که در محیطی که اشتراک اطلاعات وجود دارد و نیاز به ارتباط احساس می شود کدام یک از شبکه های بی سیم و کابلی مناسبتر به نظر می رسند .
جدول زیر خلاصه ای از معیار های در نظر گرفته شده در این مقاله می باشد . بعنوان مثال اگر هزینه برای صاحب شبکه مهم بوده و نیاز به استفاده از حداکثر کارائی را دارد ولی پویایی مهم نمی باشد بهتر است از شبکه کابلی استفاده کرد . [1 ] جدول زیر مقایسه ای جهت انتخاب ارائه می دهد .
نوع سرویس شبکه های کابلی شبکه های بی سیم
نصب و راه اندازی نسبتاً مشکل آسان
هزینه کمتر بیشتر
قابلیت اطمینان بالا متوسط
کارائی خیلی خوب خوب
امنیت خوب نسبتاً خوب
پویایی حرکت محدود پویاتر
2- شبکه های بی سیم:
شبکه های بدون سیم از تکنولوژِ انتقل رادیویی استفاده می کنند و نیاز است کاربران برای استفاده از این شبکه ها به تجهیزات مربوط مجهز باشند . شبکه سازی بدون سیم هم به صورت محلی و گسترده ایجاد می شود با این تفاوت که با آنها شبکه محلی بی سیم و یا شبکه گسترده بی سیم اطلاق می شود . تکنولوژی Wireless به سرعت در حال پیشرفت است و نقش کلیدی را در زندگی ما در سرتاسر دنیا ایفا می کند.
ارتباطات رادیویی :
خانواده ارتبا طات رادیویی بسیار گسترده است . شیوه های مختلف نیز در شبکه سازی بدون سیم مورد استفاده قرار می گیرد که در ذیل به آنها اشاره می کنیم .
1- RF ( Radio Ferequency ) : که به فرکانس غامواج رادیویی مشهور است . در این روش شبکه بین محدود 10 کیلوهرتز تا چند گیگابایت قرار می گیرد . آنتن های که این امواج را انتقال می دهند ممکن است به صورت تمام جهتی و یا جهتی خاص استفاده شود . شعاع انتشار این امواج بسیار زیاد است که البته برای نقاط دورتر امواج تقویت می شود . دیتا در این روش با سرعت 1 تا 11 مگابایت در ثانیاً انتقال می یابد که ارتباطات در این محدوده نیازی به مجوز ندارد و تجهیزات ارتباطی نیز بصورت گسترده فراهم می باشد .
2- Microwave : مایکروویو شیوه دیگری از بی سیم می باشد . امواج مایکروویو تنها از یک جهت منتشر می شوند . سرعت انتقال متغیر بوده و از یک تا دو مگابایت بر ثانیه می باشد . ماکروویو شدیداً تحت تأثیر اتمسفر و نواسانات جوی نظیر رعد و برق قرار دارند . این سیستم ها در دو نوع زمینی و ماهواره ای موجود بوده و از آنتن های بشقابی دو طرفه برای رله امواج در نوع زمینی استفاده می شود . برای استفاده از تجهیزات ماکروویو نیز به اخذ مجوز است .
3- IR : یا مادون قرمز نوع دیگری از امواج رادیویی است . این امواج از طریق دیودهای نور گسیل LED و یا لیزری ILD تولید می شود . فرکانس امواج مادون قرمز بالا است ، لذا سرعت انتقال دیتا از 1 تا 16 مگابایت در ثانیه
می باشد.
مزیت استفاده از شبکه های Wireless :
در شبکه سازی بدون سیم هزینه ای صرف کابل کشی هم محور یا به هم تابیده شده و نیز فیبر نوری نمی شود . بلکه تنها از فرکانس رادیویی یا RF استفاده می شود . نکته ی دیگر اینکه شبکه های بدون سیم انعطاف پذیری بیشتر نسبت به شبکه های کابلی دارند و نیز وقت کمتری صرف احداث آن شده و نگهداری آن بسیار آسان و با صرفه است. اما مزیت اصلی شبکه ها بی سیم قابلیت تحرک کاربران است .
مشکلات استفاده از شبکه های Wireless :
اگر شبکه های Wireless بدون مشکل بودند ، حتماً تا به حال جا نشین شبکه های کابلی شده و آنها را از دور رقابت خارج می کردند . ولی مانند هر پدیده ی دیگر ، در برابر مزایایی که دارند ، مشکلاتی نیز دارند :
1. یکی از مهمترین این مشکلات سرعت انتقال داده در این شبکه هاست . در متداولترین شبکه های کابلی ، نرخ ارسال اطلاعات 100Mbps است و البته شبکه هایی با سرعت 1000Mbps (Eternet Gigabit ) نیز در بازار وجود دارند ولی به علت قیمت زیاد تجهیزات این شبکه ها ، از آنها در موارد خاص استفاده میشود . اما جدیدترین شبکه های Wireless دارای سرعت 108Mbps است . اندازه ی این سرعت تابع شرایط مختلفی از جمله امواج رادیویی مزاحم ، وجود نقاط کور در شبکه محیط ، توان فرستنده های Wireless ، تعداد کاربران شبکه و عدم استفاده از Protocol های امنیتی در شبکه است .
2. مسئله ی دیگر امنیت در شبکه های Wireless است . این شبکه ها خیلی آسانتر از شبکه های کابلی می توانند مورد دستبرد قرار بگیرند . استانداردهای جدید روشهای کد گذاری سرعت انتقال اطلاعات را کاهش می دهد .
3. در شبکه های Wireless برای انتقال اطلاعات از امواج رادیویی استفاده می شود . بنابراین این شبکه ها تمام مشکلات مربوط به استفاده از امواج رادیویی را نیز خواهند داشت .
مشکلات مربوط به امواج رادیویی :
1. وجود نویز در محیط : منظور از نویز در محیط هر موج رادیویی است که با امواج رادیویی مورد نظر ما همراه است و پیدا کردن موج مورد نظر را دشوار می سازد .
2. تداخل امواج رادیویی : از آنجائیکه بعضی از تجهیزات الکترونیکی از امواج رادیویی استفاده می کنند ، تداخل این امواج می تواند عملکرد این تجهیزات را مختل کند. متأسفانه فرکانس تلفن های بی سیم و اجاق های ماکروویو با فرکانس مورد استفاده بعضی از تجهیزات شبکه Wireless یکسان است و این تلفن ها و اجاق ها می توانند تداخل امواج رادیویی ایجاد کنند که اولین نتیجه آن کاهش سرعت انتقال اطلاعات است .
3. تضعیف امواج رادیویی : اشکال دیگر امواج رادیویی ، انعکاس این امواج در برخورد به اشیاء است . وقتی موج رادیویی به یک شئ بر می خورد ، انعکاسی تولید می کند و گیرنده ی رادیو ییموج اصلی را به همراه موج منعکس شده با هم دریافت می کند ، انرژی خود را از دست می دهد و به شدت تضعیف می شود.
ابزارهای جانبی در شبکه های Wireless :
هر شبکه ی رایانه ای به نسبت گستردگی خود از ابزارهای مختلف برای حفظ کیفیت داده ها در مسیر انتقال استفاده می کنند . در شبکه های بدون سیم نیز ابزارهای گوناگون این فعالیت را بر عهده دارد .
1- Repeater : یا تکرار کننده که یک نوع تقویت کننده سیگنال تضعیف شده است . از این وسیله برای تقویت سیکنال ارسال جهت ارسال به فاصله دور مورد استفاده قرار می گیرد . تکرار کننده ها معمولاً در لایه ی فیزیکی OSI قرار می گیرند و سیکنال ضعیف شده را از یک قسمت شبکه دریافت و سپس از تقویت آن را از قسمت دیگر ارسال می کنند .
2- HUB : هاب مسئولیت ارسال سیکنال ها را به قسمت های دیگر شبکه بر عهده دارد. هاب ها در دو نوع فعال و غیر فعال مورد استفاده قرار می گیرند . هاب غیر فعال فقط به عنوان اتصال دهنده مورد استفاده قرار می گیرد و هیچ گونه عملیات تولید مجدد سیکنال را بر عهده ندارد . در این صورت هنگامی که سیکنالی ارسال می شود تمام کامپیوتر های دیگر آن را دریافت خواهند کرد . نوع فعال همانند هاب غیر فعال عمل
می کند ، با این تفاوت که در هاب های فعال سیکنال تولید شده تقویت می شود و سپس ارسال می گردد . اما یک اشکال در هاب های فعال وجود دارد که به مجرد تقویت سیکنال نویز نیز تقویت شده و به شبکه انتقال پیدا می کند .
3- سوئیچ ها که وظیفه اتصال قسمت های مختلف شبکه را به یکدیگربر عهده دارد .
4- پل ها که تمام خواص یک تکرار کننده را در خود دارد و می تواند بخش های خاصی از شبکه را که از روش های دسترسی متفاوت استفاده می کنند را به هم وصل کند .
5- مسیر یاب ها هم که وظیفه انتخاب بهترین مسیر را برای ارسال بسته های داده ای در شبکه بر عهده دارد .
6- دروازه که عهده دار اتصال شبکه هایی است که از نظر معماری کاملاً متفاوت هستند. معمولاً دروازه ها روی کامپیوتر ها ی سرور اختصاصی نصب می شود .
تقسیم بندی سیستم های Wireless :
• سیستم Wireless ثابت : از امواج رادیویی استفاده می کتد و خط دید مستقیم برای برقراری ارتباط لازم دارد . بر خلاف تلفن های همراه و یا دیگر دستگاه های Wireless ، این سیستم ها از آنتن های ثابت استفاده می کنند و به طور کلی می توانند جانشین مناسبس برای شبکه های کابلی باشند و می توانند برای ارتباطات پر سرعت اینترنت و یا تلوزیون مورد استفاده قرار گیرند . امواج رادیویی وجود دارند که می توانند اطلاعات بیشتری را انتقال دهند و در نتیجه از هزینه ها می کاهند .
• سیستم Wireless قابل حمل : دستگاهی است که معمولاً خارج از خانه ، دفتر کار و یا در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرند . نمونه های این سیستم عبارتند از : تلفن های همراه ، نوت بوک ها ، دستگاه های پیغام گیر و PDA ها . این سیستم از ماکروویو و امواج رادیویی جهت انتقال اطلاعات استفاده می کند .
• سیستم Wireless مادون قرمز : این سیستم از امواج مادون قرمز جهت انتقال سیکنال هایی محدود بهره می برد . این سیستم معمولاً در دستگاه های کنترل از راه دور ، تشخیص دهنده های حرکت ، و دستگاه های بی سیم کامپیوترهای شخصی استفاده می شود . با پیشرفت حاصل در سال های اخیر ، این سیستم ها امکان اتصال کامپیوترهای نوت بوک و کامپیوتر های معمول به هم را نیز میدهند و شما به راحتی می توانید توسط این نوع از سیستم های Wireless ، شبکه های داخلی راه اندازی کنید . [2 ]
طریقه ارتباط Wireless جهت ارتباط بین ISP و User :
( نمونه ای از سیستم Wireless ثابت):
طریقه ارتباط Wireless جهت ارتباط بین ISP و User بدون نیاز به سیستم و مخابرات انتقال پهنای باند به سمت User می باشد .
در این طریقه ارتباط میبایست تجهیزاتی در سمت ISP و User نصب گردد . این تجهیزات معمولاً به شرح زیر است :
رادیو داده های خام ( صفر و یک ) را به سیکنالهای رادیویی تبدیل می کند و از طریق کابلی که معمولاً از نوع Coaxial می باشد به آنتن منتقل می کند .
آنتن ها در هر دو طرف کاملاً رو به سمت یکدیگر باید باشند و نباید مانعی در جلوی این دو قرار داشته باشد .
رادیو دارای یک پورت خروجی به آنتن و یک پورت دیگر برای ارتباط با کامپیوتر یا تجهیزات شبکه می باشد .
در ارتباط Wireless عواملی در کیفیت و پهنای باند تأثیر می گذارند که این عوامل عبارتند از :
• دید دو منطقه نسبت به هم و نبودن مانع بین دو آنتن در طول مسیر .
• امواج مزاحم که از خطوط Wireless نزدیک با ایستگاه های رادیویی ایجاد می شود .
• توانایی رادیوها و آنتن ها و قدرت ارسال و دریافت امواج می تواند تأثیر داشته باشد .
انواع شبکه های Wireless از نظر ابعاد :
1. WPAN (Wireless Personal Area Network )
محوطه ی کوچکی را پوشش می دهد . از استاندارد IEEE802.15 استفاده می کند . به device ها اجازه ی برقراری ارتباط با یکدیگر در محدوده ی کوچکی را می دهد . بهترین نمونه برای WPAN , Bluetooth است .
2. WLAN (Wireless Local Aarea Network )
این نوع از شبکه های بی سیم به اشتراک گذاشتن اطلاعات را بین تجهیزات مختلف را که در فاصله محدود از یکدیگر قرار دارند را میسر می سازد . محوطه نسبتاً کوچکی را پوشش می دهد و از تکنولوژی WiFi استفاده می کنند . استاندارد IEEE802.11 در این زمینه مطرح شده است .
3. WMAN (Wireless Metropolitann Area Network )
استاندارد IEEE802.16 مورد استفاده این نوع از شبکه ها است . شبکه های WMAN از تکنولوژی WiMax برای اتصال مناطق وسیعی ( به وسعت شهرها ) استفاده می کنند .
4. WGAN (Wireless Global Area Network ) یا WAN
گام نهای شبکه جهانی یا WGAN است . طرح پیشنهادی برای آن IEEE802.20 است . یک شبکه WGAN می تواند مانند شبکه Cell Phone کنونی عمل کند و کاربران می توانند در کشورها مسافرت کنند در حالی که همه وقت به شبکه متصلند .
چنین شبکه ای نظیر سرویس مودم کابلی , دارای پهنای باند کافی برای دستیابی به اینترنت است.
3- Wimax :
امروزه دستیابی به اینترنت به طرق مختلف مقدور است .
سه راه اساسی دسترسی به اینترنت به این صورت است :
* باند پهن ( Broad Band Access ) :
در این صورت شما در خانه از DSL یا Cable Modem استفاده می کنید و در اداره یا شرکت ممکن است از خطوط T1 یا T3 استفاده کنید .
* دستیابی بوسیله ی WIFI (WiFi Access ) :
در این صورت روتر WiFi نصب کرده اید که به شما امکان حرکت در صفحات وب در همه حال , به وسیله ی Notebook را می دهد . از طرف دیگر شما می توانید WiFi Hotspots را در رستوران ها , هتل ها , کافی شاپ ها و کتابخانه ها پیدا کنید .
* Dial – Access
این روش زمانی استفاده می شود که کاربر به باند پهن دسترسی ندارد و یا فکر می کند دسترسی به باند پهن گران است . که مهمترین مسئله در روش اول (Broad Band ) گرانی آن و در دسترس نبودن آن در همه جاست . و همچنین مهمترین مشکل در دستیابی به وسیله ی WiFi کوچک بودن Hotspot های آن است .
آیا تکنولوژی جدید همه ی این مشکلات را حل می کند ؟
این تکنولوژی موارد زیر را مبسر می سازد :
• سرویس باند پهن با سرعت بالا
• پوشش پهن آن که شبیه شبکه ی Cell Phone می تواند جایگزین Hotspot های کوچک WiFi گردد .
چنین سیستمی WiMax نامیده می شود . WiMax مختلف Access Worid Wide Interoperrability for Microwave است .
WiMax توانایی دستیابی به باند پهن اینترنت را همانطور که Cell Phone برای دستیابی به تلفن انجام داده ، دارد و همانطور که مردم به جهت علاقه به Cell Phone، خطوط زمینی تلفن را کنار گذاشته اند ، WiMax می تواند جایگزین خوبی برای کابل و DSL باشد و دستیابی به اینترنت جهانی را برای هر کس در هر کجا مهیا سازد . در این صورت وقتی کامپیوترتان را روشن کنید به طور اتوماتیک کامپیوتر شما به نزدیکترین آنتن WiMax متصل می شود .
WiMax یک ائتلاف صنعتی بی سیم است که اعضای تشکیل دهنده ی آن استاندارد 802.16 را برای دسترسی به باند پهن شبکه به صورت بی سیم مطرح کردند .
از WiMax802.16 توانایی کاربرد چند رسانه ای از طریق اتصال بی سیم و همچنین دامنه ی پوشش 30 مایل ، انتظار می رود .
مزایای استفاده از WiMax :
• حذف کابل کشی های طولانی
• صرفه جویی در هزینه های توسعه و نگهداری شبکه
• قابلیت اتصال به خطوط کابلی
• قابلیت ایجاد ارتباط با کاربران
WiMax چگونه کار می کند ؟
به طور کلی WiMax شبیه به WiFi عمل می کند با این تفاوت که WiMax سرعت بالاتر ، پوشش بیشتر و کاربران بیشتری را پشتیبانی می کند . WiMax می تواند مشکل مناطق دور افتاده و روستایی را که تا کنون به علت عدم سیم کشی لازم توسط شرکت های کابلی و تلفنی ، به باند پهن اینترنت دسترسی نداشته اند را بر طرف کند و به اینترنت متصل کند .
سیستم WiMax از دو بخش تشکیل شده است :
* WiMax Tower : در مفهمو شبیه به Cell Phone Tower عمل می کند . یک IntelPhoto courtesy
wiMax Tower منفرد منطقه ی بزرگی به اندازه ی 3000 مایل مربع ( تقریباً 8000 کیلومتر مربع ).
• WiMax Receiver : یک آنتن و دریافت کننده یک جعبه ی کوچک با یک کارت PCMCIA باشد با اینکه هر دو در یک LAP TOP جایگذاری شود . یک ایستگاه WiMax Tower به طور مستقیم به اینترنت باند پهن بالا از طریق اتصال سیمی ( برای مثال یک خط T3 ) متصل می شود . همچنین میتواند به یک WiMax Tower دیگر به صورت line – of – sight با اتصال ماکروویو متصل شود . این اتصال به WiMax Tower دوم ( که اغلب backhaul گفته می – شود) و همچنین از آنجایی که یک Tower منفرد تا 30000 مایل مربع را پوشش می دهد ، سبب می شوند که WiMax بتواند تمام مناطق دور افتاده و روستایی را پوشش دهد .
WiMax می تواند دو نوع سرویس Wireless را مهیا کند :
* Non – line –of – sight : شبیه به سرویس WiFi ، در جائیکه یک آنتن کوچک روی کامپیوترتان به Tower متصل می شود . در این حالت ، WiMax رنج فرکانسی پایین 2GHZ تا 11GHZ ( شبیه به WiFi ) استفاده می کند .
انتقال طول موج کوتاه به راحتی بوسیله موانع فیزیکی شکسته نمی شود . آنها قادر به خمیدگی و انکسار در اطراف مانع هستند . در این نوع دستیابی به شعاع 4 تا 6 مایلی (25 مایل مربع یا 65 کیلومتر مربع ) را پوشش می دهد .
• Line – of – sight : هنگامی که یک آنتن ثابت از بالای تیر یا بام به طور مستقیم به WiMax Tower اشاره می کند . اتصال line – of – sight قوی تر و پایدار است . بنابراین توانایی فرستادن مقدار زیادی اطلاعات با خطای کمتر را دارد . اتقالات line – of – sight فرکانس های بالا با را استفاده می کند
بواسطه ی آنتن های line – of – sight قوی تر ، ایستگاه فرستنده ی WiMax اطلاعات را به کامپیوتر ها و روتر هایی با قابلیت WiMax که در شعاع 30 مایلی فرستنده هستند ، می فرستتد . ( 3600 مایل مربع با 9300 کیلومتر مربع را پوشش می دهد .)
به طور کلی WiMax مانند WiFi با فرستادن اطلاعات از یک کامپیوتر به دیگر کامپیوترها از طریق سیگنالهای رادیویی عمل می کند . یک کامپیوتر (desktop یا laptop ) مجهز با WiMax اطلاعات را از ایستگاه فرستنده دریافت می کند . که احتمالاً برای جلوگیری از دستیابی کاربران غیر مجاز از اطلاعات رمز شده استفاده می کند .
پر سرعت دترین اتصال در WiFi در شرایط بهینه دیتا را با سرعت 54 مگابایت در ثانیه امنتقال می دهد . اما WiMax توانایی انتقال اطلاعات با سرعت 70 مگابایت در ثانیه را دارد . حتی اگر 70 مگابایت در ثانیه میان دهها اداره و صدها کاربر خانگی تقسیم شود ، در نهایت سرعت انتقال اطلاعات بوسیله ی Cable Modem است . بیشترین تفاوت میان WiFi و WiMax سرعت نیست بلکه فاصله است . WiMax مایل ها جلوتر از WiFi است . دامنه ی WiFi در حدود 100 فوت ( 30 متر ) است در حالیکه WiMax دستیابی بی سیم را تا شعاع 30 مایلی پوشش می دهد .
افزایش دامنه ناشی از فرکانس استفاده شده و قدرت فرستنده است . البته دراین فاصله زمین ، هوا و ساختمان های بزرگ در کاهش حداکثر دامنه اثر دارند .
ویژگی ها و مزایای فنی WiMax :
• رنج فرکانسی از 2GHZ تا 66GHZ
• پهنای باند از 1.5MHZ تا 20MHZ
• نرخ تبادل اطلاعات تا 70Mbps
• تحت پوشش قرار دادن محدوده ای به شعاع 50km
• تبادل اطلاعات بین فرستنده و گیرنده به صورت line – of – sight و non – line – of – sight
• امکان اتصال به لینکهای کابلی DSL و T1/E1
• قابلیت سازگاری با تکنولوژیهایی مانند WIFI
• پشتیبانی از پوتولوژیهای تحت استاندارد IEEE مانند Token Ring و نیز ساختارهایی خارج از استاندارد IEEE مانند LLC .
عوامل مؤثر بر کیفیت WiMax :
• عوامل محیطی مانند پوشش کیاهی منطقه ، ارتفاع درختان ، وجود کوه ها ،
دره ها و حتی سطح آب رودخانه ها و دریاچه ها باعث ایجاد انعکاس و چند مسیرگی سیگنال های رادیویی می شوند .
• شرایط آب و هوایی
• معماری شهرهای مختلف ، حتی در بهترین طراحی ها نیز ممکن است نقاط کوری را ایجاد کند .
• آلودگی های فرکانسی در پهنای باند مورد استفاده نیز سطح مؤ ثر سیگنال دریافتی را تخریب می کند .
استاندارد 802.16 :
IEEE استاندارد 802.16 را در June 2002 منتشر کرد . این استاندارد برای فاصله های طولانی تر از 802. 11 طراحی شده است . این استاندارد با عنوان Air Inference for fixed System Access Wireless Broadband و همچنین Wireless ( Metropolitan Area Network ) MAN شناخته شده است . فرکانس کار آن 10-66GHZ می باشد . در شکل زیر عناصر مطرح در استفاده از این استاندارد نشان داده شده است .
هدف 802.16 ایجاد یک ارتباط بین شبکه ی مرکزی ( core network ) و سرویس گیرنده ها ( Subscriber ) از طریق یک سری ایستگاه (station) است . تلفن های عمومی و Internet نمونه هایی از core network هستند .
MMDS ، LMDS ، WLL :
برای فهم صحیح 802.16 باید با مفهوم کلی تر Wireless local loop آشنا شویم و کمی به عقب تر بر گردیم . از سال 1996 در آمریکا به کسانی که فکر می کردند می توانند با مراکز مخابراتی دولتی رقابت کنند مجوز داده شد .
کافی بود ساختمانی در شهر مورد نظر برای مرکز خود داشته باشند ، آن را با وسائل موردنیاز برای یک شبکه تلفنی مجهز کنند ، و بین خود و نزدیکترین مرکز مخابراتی اصلی فیبر بکشند ، تا به شبکه سراسری دسترسی پیدا کنند . حال اگر بتوانند مثلاً با تبلیغات و قیمتهای پایینتر یا سرویس های بهتر مشتری به خود جذب کنند ، اجازه رقابت به آنها داده می شود
تنها یک مشکل باقی می ماند ، چگونه به مشتریان خدمات دهند ؟ سیم های تلفن و زیر بناهای شبکه تلفن دولتی که در اختیار آنها نیست و هزینه سیم کشی ، یا کشیدن فیبر نوری به منازل مشتریان غیر قابل پرداخت است . پس چه باید کرد ؟ جواب این سؤال ساده است ! به این روش سیار برای ارتباط با مشتریان WLL گفته می شود .
اما تا آن زمان چنین چیزی مطرح نشده بود . باید توجه داشت که این با تکنولوژی مثل موبایل خیلی فرق می کند . باید بتوان سرویسی با سرعت های بالا حداقل در حد DSL ارائه کرد ، و گرنه ایجاد تکنولوژی جدید صرفه اقتصادی ندارد . برای پیاده سازی WLL در سال Multichannel 1998 ) MMDS (Multipoint Distribution Service پیشنهاد شد . یک مشکل سرویس اینترنت پر سرعت یا انتقال تصویر نیاز به پهنای باند زیاد است . در دهه های 60 و 198MHz 70 باند در فرکانس 2.5GHz برای منظورهای آزمایشی در نظر گرفته شد ، ولی هیچ وقت مورد استفاده قرار نگرفت . در سال 1998 قرار شد سیستم های MMDS در این باند کار کنند .
در این فرکانس ها طول موج 10-12cm است که بسیار مناسب می باشد ، چون با این طول موج می توان تا 50km را پوشش داد و همچنین این امواج به طور مناسبی از پوشش گیاهی و یا باران عبور می کنند . اما با بالا رفتن توقع کاربران و بوجود آمدن سیستم های جدید مثل Video On Demand نیاز به سرعت انتقال خیلی بالاتر بود و 198Mhz باند دیگر جواب گو نبود . ولی در این محدوده فرکانسی باند آزاد وجود ندارد . نیاز به پهنای باند وسیع ( حدود GHZ ) طراحان را مجبور کرد به فرکانس های خیلی بالا ( در آمریکا 28-31GHz و در اروپا 40GHz ) مراجعه کنند و خوشبختانه با پیشرفتهای تکنولوزی ساخت IC ها و با بازار آمدن IC های گالیوم – آرسناید امروزه امکان طراحی سیستم در این فرکانس های بالا وجود دارد . بدین منظور (Local Multipoint Distribution Service) ( LMDS بوجود آمده .
در این فرکانس های بالا امواج با طول موج در حدود میلیمتر داریم . این امواج مانند نور در خطوط راست منتشر می شوند و لذا نیاز به مسیر مستقیم (clear Line of Sight) بین آنتن فرستنده و آنتن های گیرنده در محل subscriber ها وجود دارد . همچنین این امواج میلیمتری از پوشش های گیاهی یا باران عبور نمی کنند . در ضمن Range قابل پوشش در 2-5km LMDS است و به همین دلیل از عنوان "Local " استفاده شده است .
در واقع 802.16 تلاش IEEE جهت استاندارد سازی شبکه های LMDS می باشد . شایان به ذکر است که با توجه به انتشار خطی امواج در LMDS نمی توان از یک آنتن فرستنده استفاده کرد . کاری که می کنند منطقه اطراف فرستنده را به چند بخش (Sector) تقسیم می کنند . مثلاً ممکن است از 4 تا آنتن استفاده شود که هر کدام 90 درجه را تا فواصل 5km پوشش می دهند . و چون امواج این آنتن ها با هم تداخل نمی کنند ، می توانند مستقل از هم کار کنند . به طور مثال یک برج فرستنده با 4 آنتن می توانند به 100000 نفر سرویس دهد . همچنین خوب است بدانیم LMDS مانند ADSL باند را به طور نا متقارن تقسیم می کند . مثلاً downstream 36Gbps و upstream 1Mbps .
بحث تکنیکی 802.16 :
802.16 مانند 802.11 درباره دو لایه از شبکه و زیر لایه های آنها بحث می کند : Physical Layer و Data Link Layer .
لایه 16PHY 802. دارای دو زیر لایه است . یک لایه انتقال (Transmission) که به زودی در مورد آن می گوییم و بالاتر از آن Transmission convergence sublayer که وظیفه آن پنهان کردن تفاوتهای لایه زیر خود از لایه هی بالاتر می باشد . در پایین ترین لایه موضوعات مطرح شده در 802.16 موارد زیر است : محدوده فرکانسی Frequency Band .
• تغییر شکل سیکنال برای ارسال مناسب Modulation Sheme
• تکنیک های تصحیح خطا Error Correction Techniques
• تنظیم زمان گیرنده و فرستنده Synchronization Transmitter and Receiver
• زمان بندی و نحوه ارسال داده Multiple Access (TDMA) Data rate and Time Division
802.16 Protocol Stack
مدلاسیون های بکار رفته در QAM – 64 802.16 ، QAM – 16 ، QPSK
می باشند . توجه باید کرد که هر چه فاصله subscriber از base بیشتر باشد ، خطاهایی که در انتقال اطلاعات رخ می دهند بیشتر می شوند و باید از مدلاسیون های ساده تر استفاده کرد . پس در 802.16 برای نزدیکترین فاصله ها مدلاسیون QAM – 64 و برای دورترین فاصله ها مدلاسیون QPSK به کار می رود .
لایه بعدی datalink layer است که دارای سه زیر لایه است :
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 59صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله معرفی ،معایب و محاسن شبکه های بی سیم
