شبكه‌های بی‌سیم محلی Wireless LAN Networking

وقتی از شبكه اطلاع‌رسانی سخن به میان می‌آید، اغلب كابل شبكه به عنوان وسیله انتقال داده در نظر گرفته می‌شود. در حالیكه چندین سال است كه استفاده از شبكه سازی بی‌سیم در دنیا آغازگردیده است. تا همین اواخر یك LAN بی‌سیم با سرعت انتقال پایین و خدمات غیرقابل اعتماد و مترادف بود، اما هم اكنون تكنولوژی‌های LAN بی‌سیم خدمات قابل قبولی را با سرعتی كه حداقل برای كاربران معمولی شبكه كابلی پذیرفته شده می‌باشد، فراهم می‌كنند.

WLANها (یا LANهای بی‌سیم) از امواج الكترومغناطیسی (رادیویی یا مادون قرمز) برای انتقال اطلاعات از یك نقطه به نقطه دیگر استفاده می‌كنند. امواج رادیویی اغلب به عنوان یك حامل رادیویی تلقی می‌گردند، چرا كه این امواج وظیفه انتقال انرژی الكترومغناطیسی از فرستنده را به گیرنده دورتر از خود بعهده دارند. داده هنگام ارسال برروی موج حامل رادیویی سوار می‌شود و در گیرنده نیز به راحتی از موج حامل تفكیك می‌گردد. به این عمل مدولاسیون اطلاعات به موج حامل گفته می‌شود. هنگامیكه داده با موج رادیویی حامل مدوله می‌شود، سیگنال رادیویی دارای فركانس‌های مختلفی علاوه بر فركانس اصلی موج حامل می‌گردد. به عبارت دیگر فركانس اطلاعات داده به فركانس موج حامل اضافه می‌شود. در گیرنده رادیویی برای استخراج اطلاعات، گیرنده روی فركانس خاصی تنظیم می‌گردد و سایر فركانس‌های اضافی حذف می‌شوند.

در یك ساختار WLAN، یك دستگاه فرستنده و گیرنده مركزی، (Access Point(AP خوانده می‌شود. AP با استفاده از كابل شبكه استاندارد به شبكه محلی سیمی متصل می‌گردد. در حالت ساده،‌ گیرنده AP وظیفه دریافت، ذخیره و ارسال داده را بین شبكه محلی سیمی و WLAN بعهده دارد. AP با آنتنی كه به آن متصل است، می‌تواند در محل مرتفع و یا هر مكانی كه امكان ارتباط بهتر را فراهم می‌كند، نصب شود. هر كاربر می‌تواند از طریق یك كارت شبكه بی‌سیم (Wireless Adapter) به سیستم WLAN متصل شود. این كارت‌ها به صورت استاندارد برای رایانه‌های شخصی و كیفی ساخته می‌شوند. كارت WLAN به عنوان واسطی بین سیستم عامل شبكه كاربر و امواج دریافتی از آنتن عمل می‌كند. سیستم عامل شبكه عملاً درگیر چگونگی ارتباط ایجاد شده نخواهد بود. امروزه استاندارد غالب در شبكه‌های WLAN، IEEE802.11 می‌باشد. گروهی كه بر روی این استاندارد كار می‌كند در سال 1990 با هدف توسعه استاندارد جهانی شبكه‌ سازی بی‌سیم با سرعت انتقال 1 تا 2 مگابیت در ثانیه شكل گرفت. استاندارد مذكور با نام IEEE802.11a شناخته می‌شود. استاندارد IEEE802.11b كه جدیدتر است، سرعت انتقال را تا 5/5 و 11مگابیت در ثانیه می‌افزاید.

WLANها از دو توپولوژی حمایت می‌كنند:

- ad-hoc topology

- infrastructure topology

در توپولوژی ad hoc (اَد-هاک) كامپیوترها به شبكه بی‌سیم مجهز هستند و مستقیماً با یكدیگر به شكلPeer- to- peer ارتباط برقرار می‌نمایند. كامپیوترها برای ارتباط باید در محدوده یكدیگر قرار داشته باشند. این نوع شبكه برای پشتیبانی از تعداد محدودی از كامپیوترها، مثلاً در محیط خانه یا دفاتر كوچك طراحی می‌شود. "امروزه نوعی از توپولوژی ad hoc به نام "ad hoc peer-to-peer networking" مطرح است. این نوع شبكه كه به شبكه "‌Mesh" نیز معروف است، شبكه‌ای پویا از دستگاههای بی‌سیم است كه به هیچ نوع زیرساخت موجود یا كنترل مركزی وابسته نیست. در این شرایط، دستگاههای شبكه همچنین به مانند گرههایی عمل می‌كنند كه كاربران از طریق آنها می‌توانند داده‌ها را انتقال دهند، به این معنی كه دستگاه هر كاربر بعنوان مسیریاب و تكراركننده(Repeater) عمل می‌كند. این شبكه نوع تكامل‌یافته شبكه Point-to-multipoint است كه در آن همه كاربران می‌بایست برای استفاده از شبكه دسترسی مستقیم به نقطه دستیابی مركزی داشته باشند. در معماری Mesh كاربران می‌توانند بوسیلهMulti-Hopping، از طریق گرههای دیگر به نقطه مركزی وصل شوند، بدون اینكه به ایجاد هیچگونه پیوند مستقیم RF نیاز باشد. بعلاوه در شبكه Mesh در صورتیكه كاربران بتوانند یك پیوند فركانس رادیویی برقرار كنند، نیازی به نقطه دسترسی(Access Point) نیست و كاربران می‌توانند بدون وجود یك نقطه كنترل مركزی با یكدیگر، فایلها، نامه‌های الكترونیكی و صوت و تصویر را به اشتراك بگذارند. این ارتباط دو نفره، به آسانی برای دربرگرفتن كاربران بیشتر قابل گسترش است.

Ad hoc network

توپولوژی infrastructure اصولاً برای گسترش و افزایش انعطاف‌پذیری شبكه‌های كابلی معمولی بكار می‌رود. بدین شكل كه اتصال كامپیوترهای مجهز به تكنولوژی بی‌سیم را با استفاده از Access Point به آن امكان می‌سازد. در برخی موارد، یك AP كامپیوتری است كه كارت شبكه بی‌سیم را كنار كارت شبكه معمولی - كه آن را به یك LAN كابلی متصل می‌كند - دارا می‌باشد. كامپیوترهای بی‌سیم با استفاده از AP به عنوان واسطه با شبكه كابلی ارتباط برقرار می‌كنند. AP اساساً بعنوان یك Translation Bridge عمل می‌كند، زیرا سیگنال‌های شبكه بی‌سیم را به سیگنال‌های شبكه كابلی تبدیل می‌كند. مانند تمام تكنولوژی‌های ارتباطی بی‌سیم،‌ شرایط مسافتی و محیطی می‌توانند بر روی عملكرد ایستگاههای سیار بسیار تأثیر گذار باشند.

یك AP می‌تواند 10 تا 20 كامپیوتر را پشتیبانی كند، بسته به اینكه میزان استفاده آنها از LAN چقدر است. این پشتیبانی تا زمانی ادامه دارد كه آن كامپیوترها در شعاع تقریبی 100 تا 200 فوت نسبت به AP قرار داشته باشند. موانع فیزیكی مداخله كننده این عملكرد را به طرز چشمگیری كاهش می‌دهند.

ناحیه‌ای كه توسط یك AP تحت پوشش قرار می‌گیرد سلول (Cell) نامیده می‌شود. هر ایستگاه در داخل Cell می‌تواند به AP دسترسی پیدا كند. وظیفه یك AP ایجاد هماهنگی بین سرویس گیرندگان (Clients) شبكه WLAN و یك شبكه LAN می‌باشد. به منظور گسترش بخش بی‌سیم و تحت پوشش قرار دادن سرویس گیرندگان بیشتر، می‌توان از APهای متعدد در مناطق مختلف استفاده كرد،‌ و یا اینكه یك ٍExtension point را بكار گرفت. Extension point، یك تقویت كننده سیگنال‌های بی‌سیم است كه به عنوان ایستگاهی بین سرویس گیرندگان بی‌سیم و AP عمل می‌كند. استاندارد IEEE 802.11 دو سلول را به عنوان یك BSS) Basic Service Set) در نظر می‌گیرد. اگر شبكه از چند Access Point استفاده كند، APها با یك ستون فقرات بنام DS) Distribution System) به هم اتصال می‌یابند. DS معمولاً یك شبكه كابلی است، اما می‌توان آن را بی‌سیم هم در نظر گرفت. استاندارد IEEE 802.11 :

DSSS) Direct Sequence Spread Spectrum):

یك روش انتقال رادیویی است كه در آن سیگنال‌های خروجی با استفاده از یك كد دیجیتال مدوله می‌شوند. در نتیجه هر بیت از دیتا به چند بیت تبدیل می‌شود و سیگنال می‌تواند در فركانس وسیع‌تر پراكنده شود. استفاده از DSSS به همراه روش CCK) Complimentary Code Keying) باعث می‌شود سیستم‌های IEEE 802.11b به سرعت11 مگابیت در ثانیه انتقال دست یابند. در جائیكه شرایط به نحوی است كه امكان تداخل،‌ نویزنپذیری یا وجود دستگاههای كاری هم‌فركانس در منطقه موجود نباشد یا بسیار كم باشد از شیوه DSSS استفاده می‌شود. در این شیوه می‌توان از تمامی عرض باند موجود در طیف گسترده شده (مثلاً 10MHZ یا بیشتر) بهره جست و لذا به شبكه‌ای با سرعت 10 مگابیت در ثانیه یا بالاتر دست یافت. اما در محیط‌های شلوغ به لحاظ ترافیك امواج مثلاً محیط‌های شهری بزرگ، بكار بردن این تكنولوژی علیرغم وجود كدینگ‌های پیشرفته و تقسیم‌بندی‌های فركانسی، خالی از بروز تداخل‌ها و یا اشكالات احتمالی نخواهد بود.

FHSS) Frequency Hopping Spread Spectrum):

یك روش انتقال رادیویی كه در آن انتقال دهنده به طور مداوم تغییرات سریعی را در فركانس - بر طبق یك الگوریتم موجود انجام می‌دهد. دریافت كننده برای خواندن سیگنال‌های دریافتی، دقیقاً همان تغییرات را انجام می‌دهد. در IEEE 802.11a می‌توان از FHSS استفاده كرد اما سیستم IEEE 802.11b از این روش حمایت نمی‌كند.

Infrared:

در ارتباطاتinfrared (مادون قرمز) از فركانسهای بالا دقیقا زیر طیف نور مرئی- استفاده می‌شود. در این روش سیگنالها نمی‌توانند از اشیاء و دیوارها عبور كنند. این امر بكارگیری تكنولوژی مادون قرمز را محدود می‌سازد. در فناوری مادون قرمز ارسال كننده و دریافت كننده باید یكدیگر را ببینند(در خط دید یكدیگر باشند) همانند یك كنترل كننده راه دور دستگاه تلویزیون. بطور كلی در ارتباطات داخل ساختمان كه فاصله ایستگاهها كم باشد از این روش استفاده می‌شود. در اینجا بجای سیم یا فیبر نوری كه رسانه‌های انتقال هستند، از امواج رادیویی یا نور مادون قرمز بعنوان رسانه انتقال استفاده می‌شود. امواج رادیویی بخاطر برد، پهنای باند و پوشش مكانی بیشتر، از نور مادون قرمز كاربرد بیشتری دارند. در این قسمت به برخی مزایای یك WLAN نسبت به یك شبكه كابلی می‌پردازیم. از WLANها می‌توان در مكانهایی كه امكان كابل‌كشی وجود ندارد استفاده كرد و بدون نیاز به كابل‌كشی آنها را گسترش داد. استفاده كننده WLAN می‌تواند كامپیوتر خود را بدون قطع كابل، به هر نقطه از سازمان منتقل كند. با وجود اینكه سخت‌افزار مورد نیاز برای WLAN گرانتر از تجهیزات شبكه سیمی است، ولی بهره‌وری و انعطاف‌پذیری آن باعث می‌شود كه در طول زمان قیمت تمام شده كمتر شود، بخصوص در محیطهایی كه شبكه مورد نظر پیوسته در حال انتقال و تغییر مداوم است. سیستمهای WLAN می‌توانند با فناوریهای مختلف شبكه تركیب شوند و شبكه‌هایی با كاربردها و امكانات خاص را به نحو مطلوبی ایجاد كنند. پیكر‌بندی این شبكه‌ها براحتی قابل تغییر است و این شبكه‌ها می‌توانند از حالت نقطه به نقطه تا شبكه‌هایی با زیرساختار پیچیده با صدها كاربر متحرك گسترش یابند. در شبكه‌های بی‌سیم مدیران شبكه می‌توانند جابجایی، گسترش و اصلاح شبكه را آسانتر انجام دهند و با استفاده از این سیستم به نصب كامپیوترهای شبكه در ساختمانهای قدیمی و یا مكانهایی كه امكان كابل‌كشی در آنها وجود ندارد و نیز مكانهایی كه فاصله آنها از یكدیگر زیاد است بپردازند و بدین شكل امكان دسترسی سریع به اطلاعات را فراهم كنند.
منبع:پرشین نتوركز