شبكه چيست و چرا به شبكه نياز داريم؟
شبكه عبارت است از ارتباط يكپارچه كامپيوترها و پرينترها و فكسها ، مودمها، سرورها و بعضا تلفنها، و شايد بتوان آنرا به نوعي زنجيره ارتباطي شما با تهيه كنندگان و شركا و مشتريها تشبيه نمود. شبكه سبب ارتباط تجهيزات IT با يكديگر، ارتباط كاري شما با اينترنت و حتي خدماتي چون كنفرانس از راه دور و انتقال سريع فايلهاي گرافيكي و ويدئوي ميگردد.
كه به طور كلي شبكه ميتواند يا با سيم كشي و يا بدون سيم از طريق ارتباطات راديويي تشكيل گردد. و ما براي تبادل اطلاعات هر چه بيشتر و باقي ماندن در محيط هاي تجاري رقابتي امروز نيازمند شبكه‌اي كارآمد تر ميباشيم، كه ما در اينجا به بحث و بررسي شبكه‌هاي بي‌سيم و انواع تكنولوژي آن ميپردازيم.
عملكرد كلي شبكه‌هاي بي سيم:
اين تكنولوژي سرعت بالا و امنيت را در بر دارد . و بدليل بهره بري از تكنيك امواج ماهواره ايي الكترومغناطيسي (راديويي و مادون قرمز) توان عملياتي شبكه ايي بالايي دارد . و در حال حاضر در اكثر موارد نظيرشركتها و بيمارستانها مورد استفاده قرار ميگيرد.
امواج راديويي هر كدام رنج خاصي را به كاربرارائه ميدهند تا بتواند در آن محدوده در سيستمهاي بي‌سيم به گردش در آيد. براي امواج RF بايد از دولت اجازه گرفته شودو كاربر با داشتن License در پهناي باند مورد نظر ميتواند يك شبكه كامل بدون سيم را تشكيل دهد. ايجاد شبكه هاي بي سيم در پهناي باند مورد نظر بر اساس يك سري از تكنولوژيهاي خاص صورت ميگيرد.
تكنولوژيهاي مطرح عبارتند از :
1- FHSS
2- DSSS
3- NARROW BAND
4- IR
1) FHSS: FREQUANCY HOPPING SPREAD SPECTRUM
بطور كلي براي ارتباطات نظامي طراحي شده است . FHSS سيگنالهاي داده ديجيتال را به چندين فركانس گسسته در بازه زماني 4 .2 گيگاهرتز تبديل ميكند . در اين تكنيك FHSS از يك باند باريك بنام باند حامل، بگونه ايي استفاده ميشود كه، بازه فركانس ارسالي با يك الگوي مشخص براي گيرنده و فرستنده در حال تغييراست . دنباله هاي متفاوتي ميتوان روي يك شبكه محلي بي سيم راه اندازي كرد بنابراين بين شبكه هاي محلي بي‌سيم فرعي تداخلي پيش نميايد.
در اين تكنيك نرخ انتقال داده 3 مگابيت ميباشد و تا رنج 100 فوت را حمايت ميكند.
2 )DSSS : DIRECT SEQUANCE SPREAD APECTRUM
DSSS سيگنالهاي داده ديجيتال را به سه فركانس مختلف در باند 4 .2 تقسيم ميكند در اين تكنيك يك الگوي مشخص از بينها براي هر بيت ارسالي از اطلاعات ساخته ميشود. (تكنيك XOR ( اين الگو چيپ ناميده ميشود و هر چه طول چيپ بيشتر باشد احتمال دستيابي به اطلاعات كمترو امنيت بيشتر ميشود. (البته به پهناي باند بيشتري نياز است ). نرخ انتقال اطلاعات به اندازه 11 مگابيت ميباشد و بيشتر براي سرعتهاي بالاو مسافتهاي طولاني بكار ميرود.
3) NARROW BAND :
در اين تكنولوژي اطلاعات در يك فركانس راديويي خاص ارسال و دريافت ميگردند در اين مورد از باريكترين باند فركانس موجود استفاده ميكنند.و با انتخاب باريك ترين باند فركانس از پديد آمدن نويز هم جلوگيري ميشود.
اين تكنولوژي از نظر كاربرد محدوديتهاي زيادي دارد زيرا براي هر باند نياز به اجازه FCC داريم . و هزينه زيادي هم در بر خواهد داشت .
4) INFERA RED:
اين تكنولوژي از نور براي انتقال اطلاعات استفاه ميكند و سرعتي معادل 100 مگابيت و يا بالاتر دارد . امنيت در اين سيستمها بسيار بالا است . قدرت كم و هزينه كم اين تكنولوژي باعث شده است تا انها رنج كمي را حمايت كنند ولي تا فواصل چندين مايل را حمايت ميكند. اگر چه عواملي مانند هواي سرد و احتاج به ديد مستقيم از عملكرد صحيح سيستم جلوگيري ميكند.
توپولوژيهاي شبكه بي سيم :
در استاندارد تعيين شبكه براي WLAN از دو روش براي ساختن شبكه استفاده ميكنند.
1- روش ad-hoc يا (Independent basic service set)
2- روش Infra Structure يا (Basic Service Set)
A- توپولوژي AD- HOC :
كامپيوترها به شكل mesh به همديگر متصل ميشوند. و اين شبكه ها از هيچ شكل خاصي تبعيت نميكنند. و هيچ نقطه ثابتي به عنوان مرجع وجود ندارد .در اين شبكه هر node قابليت برقراري ارتباط با ساير نودها را دارا ميباشد.
توپولوژي هوك ممكن است داراي مسيرهاي يكطرفه باشد در حاليكه در شبكه هاي ثابت مسيرها اغلب دو طرفه هستند. و اين در طراحي پروتكل مسئله مهمي ميباشد.
گره ها به عنوان مسيرياب هاي كامل و محض
درشكل بالا گره A اجازه نمي دهد كه داده ها يا اطلاعات مستقيماً به گره D فرستاده شوند. هرچند چون تمام گره ها مسير ياب هستند A پاكت هاي داده اي اش را به B مي فرستد و B آن را به C و بالاخره C آن را به D مي فرستد. بنابراين اگر چهD مستقيما به A دسترسي ندارد اما از طريق گره هاي مياني كه همان مسير يابهاي ما ميباشند به A مي رسد، ، شبكه بالا به صورت Multihop ميباشد . Bluetooth يك نمونه از شبكه‌هاي adhoc است كه به صورت Singlehop فعاليت مينمايد.
شبكه هاي ad-hoc به صورت ديناميكي مشكل ايجاد تحرك در شبكه‌ها رامطرح نموده اند و ديگر نيازي به ترمينالها در اين شبكه ها نداريم .
مسير شبكه مش adhoc
مسيرياب مي توانست همچنين يك ايستگاه اصلي ومركزي 11/802 باشد(مسيرياب بي سيم)، اين تصوير نشان دهنده مش احتمالي بكار رفته با استفاده از 11/ 802 مي باشد.اين مسيرياب در خارج از دسترس لپ تاپ فرمز يا سبز است.بنابراين لپ تاپ سبز از آبي بعنوان يك هوپ ميانجي براي رسيدن به مسيرياب پايه استفاده ميكند.همينطور لپ تاپ قرمزاز رنگ سبزيا آبي به عنوان هوپ هاي ميانچي براي رسيدن به مسير ياب استفاده مي كنند.
دو دسته پروتكل براي اين نوع شبكه ها موجود ميباشد :
1- Table driven routing protocol
2- Source initiated on – Demand routing protocol
1- Table driven routing protocol
در پروتوكلهاي مسير يابي table driven ترمينالها و مسيريابها يك جدول مسيريابي از همه شبكه ميسازند از اين رو اين دسته پروتكلها شباهت زيادي با پروتكلهاي مسير يابي شبكه هاي ثابت دارند . پروتكلهاي DSDV و WRP و STAR از دسته پروتكلهاي table driven ميباشند.
DSDV: destination sequeneed distance vector
WRP : wireless routing protocol
STAR : source tree adaptive routing
1) پروتكل DSDV اطلاعات جديد مسير يابي را به طور متناوب به نودهاي موجود در شبكه ميرساند.
2) پروتكل WRP 4 جدول به نودهايش اختصاص ميدهد كه هر كدام از جداول اطلاعاتي نظير مسافت نودها، جدول هزينه اتصالات به نودهاي مجاور ، ليست پيامهايي كه مجددا بايد ارسال شوند و جدول مسير يابي يراي اينكه نود مورد نظر به مقصدش برسد.
3) در پروتكل STAR ترافيك اتصالات به دليل تشكيل شدن مسيرهاي غير بهينه كاهش يافته است و استفاده بهتري از پهناي باند ميكند.كه به دو صورت مسير يابي بهينه با كوتاهترين مسير (ORA) و با كم ترين هزينه (LORA) پياده‌سازي ميشود.
2- Source initiated on – Demand routing protocol
اين دسته از پروتوكلها را بر مبناي طلب درخواست مبدا بنا نهاده اند. كه از انواع پروتكلهاي اين دسته ميتوان پروتكلهاي زير را نام برد :
1- AODV : Ad Hoc On Demond Distance Routing
2- D S R : Dynamic Source Routing
3- TORA : Teporally Orderd Routing Algorithm
4- A B R :Associativety Based Routing
1) در پروتكل AODV قبل از ارسال بسته به جدول مسير يابيش رجوع ميكند در صورتيكه جدولش عضوي براي آن مقصد در نظر نگرفته باشد نود با فرستادن پيغام درخواست به نودهاي مجاورش به كشف مسير ميپردازد.
2) در DSR جدول از قبل تهيه شده است و فقط به همان مسيرهايي كه برايش مشخص شده است ميتواند دسترسي داشته باشد. اين پروتكل از مسيريابي مبدا استفاده ميكند.
3) TORA يك پروتكل مسيريابي توزيعي توسط مبدا ميباشد كه اطلاعات كنترلي را محدود ميكند.
4) ABR ميزان پايداري اتصالات در مسير را محاسبه ميكند.
پس بطور كلي دو دسته پروتكل در توپولوژي ad hocبيان ميشود . يكي آن دسته كه بر مبناي جدول مسيريابي كار ميكنند ودوم دسته پروتكلهاي مبتني برتقاضاي مسير كه در دسته اول جدول مسيريابي، اطلاعاتي را از همه شبكه نگه ميدارد ولي در دسته دوم فقط مسيرهاي مورد نياز نگهداري ميشوند.در حاليكه در پروتكلهاي مبتني بر تقاضاي مسير فقط مسيرهاي مورد نياز نگهداري ميشود.
لايه هاي IEEE 802.11 :
اين استاندارد در دو لايه Physical , Mac تعريف ميشود كه در لايه فيزيكال تبادل اطلاعات بين نودها انجام ميشود و اين لايه از تكنولوژي هاي DSSS و FHSS و با IR ( امواج مادون قرمز) ميتواند استفاده كند.
لايه Mac مجموعه ايي از پروتكلها ميباشد كه اين لايه امكانات مورد نياز براي برقراري ارتباط با رسانه هاي مختلف اشتراكي را فراهم ميكند.
http://www.asdfhost.com/members/iman/net/4.gif
در استفاده از شبكه هاي بي سيم تكنولوژيهاي زير بكار برده ميشود.
1) NARROW BAND
2) SPREAD SPECTRUM
3 )FHSS
4 )DSSS
5 )IR (INFRA RED)
ديگر استانداردهاي شبكه بي سيم :
1- IEEE 802.11A
2 - IEEE802.11 B
ميباشند كه از 802.11 مشتق شده اند
