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 .
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 .
نوع سرویس
شبکه های کابلی
شبکه های بی سیم
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 .
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 .
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 .
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 :
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 .