شبكه هاي بي سيم Wireless Networking

وقتي از شبكه اطلاع رساني سخن به ميان مي آيد، اغلب كابل شبكه به عنوان وسيله انتقال داده در نظر گرفته مي شود. در حاليكه چندين سال است كه استفاده از شبكه سازي بي سيم در دنيا آغازگرديده است. تا همين اواخر يك LAN بي سيم با سرعت انتقال پايين و خدمات غيرقابل اعتماد و مترادف بود، اما هم اكنون تكنولوژي هاي LAN بي سيم خدمات قابل قبولي را با سرعتي كه حداقل براي كاربران معمولي شبكه كابلي پذيرفته شده مي باشد، فراهم مي كنند.
WLAN ها (يا LAN هاي بي سيم) از امواج الكترومغناطيسي (راديويي يا مادون قرمز) براي انتقال اطلاعات از يك نقطه به نقطه ديگر استفاده مي كنند. امواج راديويي اغلب به عنوان يك حامل راديويي تلقي مي گردند، چرا كه اين امواج وظيفه انتقال انرژي الكترومغناطيسي از فرستنده را به گيرنده دورتر از خود بعهده دارند. داده هنگام ارسال برروي موج حامل راديويي سوار مي شود و در گيرنده نيز به راحتي از موج حامل تفكيك مي گردد. به اين عمل مدولاسيون اطلاعات به موج حامل گفته مي شود. هنگاميكه داده با موج راديويي حامل مدوله مي شود، سيگنال راديويي داراي فركانس هاي مختلفي علاوه بر فركانس اصلي موج حامل مي گردد. به عبارت ديگر فركانس اطلاعات داده به فركانس موج حامل اضافه مي شود. در گيرنده راديويي براي استخراج اطلاعات، گيرنده روي فركانس خاصي تنظيم مي گردد و ساير فركانس هاي اضافي فيلتر مي شوند.
در يك ساختار WLAN ، يك دستگاه فرستنده و گيرنده مركزي، ( Access Point(AP خوانده مي شود. AP با استفاده از كابل شبكه استاندارد به شبكه محلي سيمي متصل مي گردد. در حالت ساده، گيرنده AP وظيفه دريافت، ذخيره و ارسال داده را بين شبكه محلي سيمي و WLAN بعهده دارد. AP با آنتني كه به آن متصل است، مي تواند در محل مرتفع و يا هر مكاني كه امكان ارتباط بهتر را فراهم مي كند، نصب شود. هر كاربر مي تواند از طريق يك كارت شبكه بي سيم ( Wireless Adapter ) به سيستم WLAN متصل شود. اين كارت ها به صورت استاندارد براي رايانه هاي شخصي و كيفي ساخته مي شوند. كارت WLAN به عنوان واسطي بين سيستم عامل شبكه كاربر و امواج دريافتي از آنتن عمل مي كند. سيستم عامل شبكه عملاً درگير چگونگي ارتباط ايجاد شده نخواهد بود. امروزه استاندارد غالب در شبكه هاي WLAN ، IEEE802.11 مي باشد. گروهي كه بر روي اين استاندارد كار مي كند در سال 1990 با هدف توسعه استاندارد جهاني شبكه سازي بي سيم با سرعت انتقال 1 تا 2 مگابيت در ثانيه شكل گرفت. استاندارد مذكور با نام IEEE802.11a شناخته مي شود. استاندارد IEEE802.11b كه جديدتر است، سرعت انتقال را تا 5/5 و 11مگابيت در ثانيه مي افزايد.
WLAN ها از دو توپولوژي حمايت مي كنند:
- ad hoc topology
- infrastructure topology
ad hoc topology
در توپولوژي ad hoc كامپيوترها به شبكه بي سيم مجهز هستند و مستقيماً با يكديگر به شكل Peer- to- peer ارتباط برقرار مي نمايند. كامپيوترها براي ارتباط بايد در محدوده يكديگر قرار داشته باشند. اين نوع شبكه براي پشتيباني از تعداد محدودي از كامپيوترها، مثلاً در محيط خانه يا دفاتر كوچك طراحي مي شود. "امروزه نوعي از توپولوژي ad hoc به نام " ad hoc peer-to-peer networking " مطرح است. اين نوع شبكه كه به شبكه " Mesh " نيز معروف است، شبكه اي پويا از دستگاههاي بي سيم است كه به هيچ نوع زيرساخت موجود يا كنترل مركزي وابسته نيست. در اين شرايط، دستگاههاي شبكه همچنين به مانند گرههايي عمل مي كنند كه كاربران از طريق آنها مي توانند داده ها را انتقال دهند، به اين معني كه دستگاه هر كاربر بعنوان مسيرياب و تكراركننده( Repeater ) عمل مي كند. اين شبكه نوع تكامل يافته شبكه Point-to-multipoint است كه در آن همه كاربران مي بايست براي استفاده از شبكه دسترسي مستقيم به نقطه دستيابي مركزي داشته باشند. در معماري Mesh كاربران مي توانند بوسيله Multi-Hopping ، از طريق گرههاي ديگر به نقطه مركزي وصل شوند، بدون اينكه به ايجاد هيچگونه پيوند مستقيم RF نياز باشد. بعلاوه در شبكه Mesh در صورتيكه كاربران بتوانند يك پيوند فركانس راديويي برقرار كنند، نيازي به نقطه دسترسي( Access Point ) نيست و كاربران مي توانند بدون وجود يك نقطه كنترل مركزي با يكديگر، فايلها، نامه هاي الكترونيكي و صوت و تصوير را به اشتراك بگذارند. اين ارتباط دو نفره، به آساني براي دربرگرفتن كاربران بيشتر قابل گسترش است

infrastructure topology
 

توپولوژي infrastructure اصولاً براي گسترش و افزايش انعطاف پذيري شبكه هاي كابلي معمولي بكار مي رود. بدين شكل كه اتصال كامپيوترهاي مجهز به تكنولوژي بي سيم را با استفاده از Access Point به آن امكان مي سازد. در برخي موارد، يك AP كامپيوتري است كه كارت شبكه بي سيم را كنار كارت شبكه معمولي - كه آن را به يك LAN كابلي متصل مي كند - دارا مي باشد. كامپيوترهاي بي سيم با استفاده از AP به عنوان واسطه با شبكه كابلي ارتباط برقرار مي كنند. AP اساساً بعنوان يك Translation Bridge عمل مي كند، زيرا سيگنال هاي شبكه بي سيم را به سيگنال هاي شبكه كابلي تبديل مي كند. مانند تمام تكنولوژي هاي ارتباطي بي سيم، شرايط مسافتي و محيطي مي توانند بر روي عملكرد ايستگاههاي سيار بسيار تأثير گذار باشند.
يك AP مي تواند 10 تا 20 كامپيوتر را پشتيباني كند، بسته به اينكه ميزان استفاده آنها از LAN چقدر است. اين پشتيباني تا زماني ادامه دارد كه آن كامپيوترها در شعاع تقريبي 100 تا 200 فوت نسبت به AP قرار داشته باشند. موانع فيزيكي مداخله كننده اين عملكرد را به طرز چشمگيري كاهش مي دهند.
ناحيه اي كه توسط يك AP تحت پوشش قرار مي گيرد سلول ( Cell ) ناميده مي شود. هر ايستگاه در داخل Cell مي تواند به AP دسترسي پيدا كند. وظيفه يك AP ايجاد هماهنگي بين سرويس گيرندگان ( Clients ) شبكه WLAN و يك شبكه LAN مي باشد. به منظور گسترش بخش بي سيم و تحت پوشش قرار دادن سرويس گيرندگان بيشتر، مي توان از AP هاي متعدد در مناطق مختلف استفاده كرد، و يا اينكه يك ٍ Extension point را بكار گرفت. Extension point ، يك تقويت كننده سيگنال هاي بي سيم است كه به عنوان ايستگاهي بين سرويس گيرندگان بي سيم و AP عمل مي كند. استاندارد IEEE 802.11 دو سلول را به عنوان يك BSS) Basic Service Set ) در نظر مي گيرد. اگر شبكه از چند Access Point استفاده كند، AP ها با يك ستون فقرات بنام DS) Distribution System ) به هم اتصال مي يابند. DS معمولاً يك شبكه كابلي است، اما مي توان آن را بي سيم هم در نظر گرفت. استاندارد IEEE 802.11 :

DSSS) Direct Sequence Spread Spectrum ):
 

يك روش انتقال راديويي است كه در آن سيگنال هاي خروجي با استفاده از يك كد ديجيتال مدوله مي شوند. در نتيجه هر بيت از ديتا به چند بيت تبديل مي شود و سيگنال مي تواند در فركانس وسيع تر پراكنده شود. استفاده از DSSS به همراه روش CCK) Complimentary Code Keying ) باعث مي شود سيستم هاي IEEE 802.11b به سرعت11 مگابيت در ثانيه انتقال دست يابند. در جائيكه شرايط به نحوي است كه امكان تداخل، نويزنپذيري يا وجود دستگاههاي كاري هم فركانس در منطقه موجود نباشد يا بسيار كم باشد از شيوه DSSS استفاده مي شود. در اين شيوه مي توان از تمامي عرض باند موجود در طيف گسترده شده (مثلاً 10 MHZ يا بيشتر) بهره جست و لذا به شبكه اي با سرعت 10 مگابيت در ثانيه يا بالاتر دست يافت. اما در محيط هاي شلوغ به لحاظ ترافيك امواج مثلاً محيط هاي شهري بزرگ، بكار بردن اين تكنولوژي عليرغم وجود كدينگ هاي پيشرفته و تقسيم بندي هاي فركانسي، خالي از بروز تداخل ها و يا اشكالات احتمالي نخواهد بود.

FHSS) Frequency Hopping Spread Spectrum ):
 

يك روش انتقال راديويي كه در آن انتقال دهنده به طور مداوم تغييرات سريعي را در فركانس - بر طبق يك الگوريتم موجود انجام مي دهد. دريافت كننده براي خواندن سيگنال هاي دريافتي، دقيقاً همان تغييرات را انجام مي دهد. در IEEE 802.11a مي توان از FHSS استفاده كرد اما سيستم IEEE 802.11b از اين روش حمايت نمي كند.

Infrared :
 

در ارتباطات infrared (مادون قرمز) از فركانسهاي بالا دقيقا زير طيف نور مرئي- استفاده مي شود. در اين روش سيگنالها نمي توانند از اشياء و ديوارها عبور كنند. اين امر بكارگيري تكنولوژي مادون قرمز را محدود مي سازد. در فناوري مادون قرمز ارسال كننده و دريافت كننده بايد يكديگر را ببينند(در خط ديد يكديگر باشند) همانند يك كنترل كننده راه دور دستگاه تلويزيون. بطور كلي در ارتباطات داخل ساختمان كه فاصله ايستگاهها كم باشد از اين روش استفاده مي شود. در اينجا بجاي سيم يا فيبر نوري كه رسانه هاي انتقال هستند، از امواج راديويي يا نور مادون قرمز بعنوان رسانه انتقال استفاده مي شود. امواج راديويي بخاطر برد، پهناي باند و پوشش مكاني بيشتر، از نور مادون قرمز كاربرد بيشتري دارند. در اين قسمت به برخي مزاياي يك WLAN نسبت به يك شبكه كابلي مي پردازيم. از WLAN ها مي توان در مكانهايي كه امكان كابل كشي وجود ندارد استفاده كرد و بدون نياز به كابل كشي آنها را گسترش داد. استفاده كننده WLAN مي تواند كامپيوتر خود را بدون قطع كابل، به هر نقطه از سازمان منتقل كند. با وجود اينكه سخت افزار مورد نياز براي WLAN گرانتر از تجهيزات شبكه سيمي است، ولي بهره وري و انعطاف پذيري آن باعث مي شود كه در طول زمان قيمت تمام شده كمتر شود، بخصوص در محيطهايي كه شبكه مورد نظر پيوسته در حال انتقال و تغيير مداوم است. سيستمهاي WLAN مي توانند با فناوريهاي مختلف شبكه تركيب شوند و شبكه هايي با كاربردها و امكانات خاص را به نحو مطلوبي ايجاد كنند. پيكر بندي اين شبكه ها براحتي قابل تغيير است و اين شبكه ها مي توانند از حالت نقطه به نقطه تا شبكه هايي با زيرساختار پيچيده با صدها كاربر متحرك گسترش يابند. در شبكه هاي بي سيم مديران شبكه مي توانند جابجايي، گسترش و اصلاح شبكه را آسانتر انجام دهند و با استفاده از اين سيستم به نصب كامپيوترهاي شبكه در ساختمانهاي قديمي و يا مكانهايي كه امكان كابل كشي در آنها وجود ندارد و نيز مكانهايي كه فاصله آنها از يكديگر زياد است بپردازند و بدين شكل امكان دسترسي سريع به اطلاعات را فراهم كنند.

استاندارد شبکه های محلی بی سیم
 

در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك ( IEEE ) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سيم منتشر ساخت. اين استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سيم يا همان IEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802-11:1999 ، توسط سازمان استاندارد سازی بين‌المللی ( ISO ) و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا ( ANSI ) پذيرفته شده است. تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بی‌سيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2 Mbps را تعريف می‌كند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيط‌های دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند می‌تواند به مقدار 1 Mbps كاهش يابد. روش تلفيق يا مدولاسيون در اين پهنای باند روش DSSS است. بر اساس اين استاندارد پهنای باند 1 Mbps با استفاده از روش مدولاسيون FHSS نيز قابل دستيابی است و در محيط‌های عاری از اغتشاش (نويز) پهنای باند 2 Mbps نيز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسيون در محدوده باند راديويی 2.4 GHz عمل می‌كنند. يكی از نكات جالب توجه در خصوص اين استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسيون‌های راديويی DSSS و FHSS به عنوان رسانه انتقال است. ولی كاربرد اين رسانه با توجه به محدوديت حوزه عملياتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زير گروه‌های متعددی تقسيم می‌شود. برخی از مهم‌ترين زير گروه‌ها به قرار زير است.
كميته 802.11 E كميته‌ای است كه سعی دارد قابليت QoS اِتـِرنت را در محيط شبكه‌های بی‌سيم ارائه كند. توجه داشته باشيد كه فعاليت‌های اين گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a ، b ، و g را در بر دارد. اين كميته در نظر دارد كه ارتباط كيفيت سرويس سيمی يا Ethernet QoS را به دنيای بی‌سيم بياورد.
كميته G802.11 كميته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه يافته نيز شناخته می‌شود. اين كميته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزايش دهد. باند فركانسی ISM يا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، يك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از اين باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع راديويی نيازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11 G تا كنون نهايی نشده است و مهم‌ترين علت آن رقابت شديد ميان تكنيك‌های مدولاسيون است. اعضاء اين كميته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنيك تسهيم OFDM استفاده نمايند ولی با اين وجود روش PBCC نيز می‌تواند به عنوان يك روش جايگزين و رقيب مطرح باشد.
كميته 802.11 H مسئول تهيه استانداردهای يكنواخت و يكپارچه برای توان مصرفی و نيز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعاليت دو كميته 802.11 i و 802.11 x در ابتدا برروی سيستم‌های مبتنی بر 802.11 b تمركز داشت. اين دو كميته مسئول تهيه پروتكل‌های جديد امنيت هستند. استاندارد اوليه از الگوريتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كليد رمز نگاری به طول 40 و 128 بيت وجود دارد. WEP مشخصاً يك روش رمزنگاری است كه از الگوريتم RC4 برای رمزنگاری فريم‌ها استفاده می‌كند. فعاليت اين كميته در راستای بهبود مسائل امنيتی شبكه‌های محلی بی‌سيم است.
اين استاندارد لايه‌های كنترل دسترسی به رسانه ( MAC ) و لايه فيزيكی ( PHY ) در يك شبكه محلی با اتصال بی‌سيم را دربردارد .
ارسال توسط کاربر محترم سایت : mashhadizadeh
/ج