آشنایی با شبکه وایرلس (Wireless) یا شبکه بی سیم
همه ما از تکنولوژی شبکه وایرلس (Wireless) این روز ها استفاده می کنیم از موبایل های در دستمان تا شبکه های تلویزیونی، ماهواره‌ای و لوازمی که به صورت بی سیم کار می کنند، همگی جزئی از رنج شبکه وایرلس (Wireless) به حساب می آیند. به طور کل، ارتباط شبکه های وایرلس (Wireless) از طریق زنجیره ای از امواج الکترومغناطیسی حامل داده ها، ارتباطات صوتی و تصویری و …می باشد.
آنچه در این مقاله می خوانید:
انواع شبکه وایرلس (Wireless)
۱.وایرلس مادون قرمز (Infrared Wireless)
اشعه مادون قرمز که به آن اشعه فروسرخ نیز می گویند یک نوع شبکه وایرلس (Wireless)است ،که یک تابش الکترومغناطیسی با طول موج بیشتر از امواج مرئی و کوتاه تر از امواج رادیویی است یعنی با چشم معمولی و غیر مسلح قابل دیدن نیست و طول موج آن هم آن‌قدر بالا نیست که بتواند بر روی امواج رادیویی تاثیر بگذارد.
همان‌طور که می‌دانید رنگ سرخ، طولانی ترین طول موج را دارد. به همین علت، در مواقعی که جنگ می شود از چراغ قرمز به عنوان چراغ خطر استفاده می شود. همچنین از رنگ قرمز برای ترمز اتومبیل نیز استفاده می شود تا بتواند تاثیر بیشتری بگذارد. این طول موج بین ۷۵۰ نانومتر تا ۱ میلیمتر است که از آن در یک سری از دستگاه ها مثل بیسیم، کنترل تلویزیون، ارتباطات کوتاه، طیف پیش بینی وضعیت هوا، در موارد نظامی برای رهگیری کردن و در اسلحه‌های نظامی برای قفل کردن بر روی هدف و…..استفاده می شود.
با انواع شبکه های بی سیم کامپیوتری آشنا شوید
۲.وایرلس رادیو فرکانس یا (RF (Radio Frequency Wireless
اگر به خاطر داشته باشید، چند سال قبل گوشی‌های موبایل را برای انتقال اطلاعات توسط اینفرارد به هم نزدیک می کردیم، ولی امروزه با سیستم Radio Frequency شما می توانید یک طول موج را داشته باشید که می‌تواند در جهت های مختلف منتشر شود مثلاً اطلاعات یک گوشی موبایل را می توان با استفاده از تکنولوژی بلوتوث با گوشی دیگر که چند متر فاصله دارد، جابجا کرد.
این امواج رادیویی که در جهت های مختلفی در فضا پخش می شود، بر اساس فرکانس‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند که از پایین به بالا، کلاس بندی می شوند و هر کدام کارایی مخصوص به خود را دارند. گستردگی طیف مورد استفاده شده در این فرکانس ها بین ۹ کیلوهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز است پس با منطقه گسترده ای از فرکانس ها مواجه هستیم که در کاربردهای مختلفی می‌توان از آن استفاده کرد.
بد نیست اشاره ای هم به سازمان ITU داشته باشیم، این سازمان بر فرکانس هایی که استفاده می شود و اینکه هر فرکانسی برای چه نوع دستگاه هایی و چه نوع استاندارد هایی استفاده بشود، نظارت دارد.
نقش آنتن در شبکه وایرلس (Wireless) رادیویی
برای ارسال یا دریافت سیگنال در شبکه های وایرلس رادیویی از یک آنتن استفاده می کنیم. این آنتن‌ها هم تک وجهی هستند و هم چند وجهی که هر کدام بر اساس بعدهایی که دارند و محدودیت هایی که بر آنها اعمال می شود، دسته بندی می شوند. مبحث آنتن‌ها بسیار مبحث گسترده ای است و برای بررسی اینکه چند دسته آنتن داریم و در چه شبکه هایی استفاده می شوند به تنهایی نیاز به چند جلسه آموزشی داریم.
چه پدیده هایی بر ارسال و دریافت امواج رادیویی در شبکه های وایرلس (Wireless) تاثیر می گذارد؟
فرض کنید دستگاهی امواج رادیویی را تولید کرده و به سمت مقصد خود ارسال می کند و ممکن است موقع ارسال به مقصد با موانعی مثل دیوار یا سطح فلزی یا قسمت هایی این چنینی روبرو شود. وقتی به این موانع برخورد می کند دو حالت ممکن است اتفاق بیفتد:
- امواج از آن مانع عبور می کنند
- امواج داخل موانع یا داخل یکدیگر جذب یا حل می شوند
در هر صورت سه پدیده تاثیرگذار اتفاق می افتد:
- Reflection: بازتاب معکوس به سمت منبع یا گیرنده
- Diffraction: تجزیه به امواج ثانویه
- Scattering: انتشار در جهات مختلف
این سه پدیده هر کدام به طریقی موجب افت سیگنال می شوند که در ادامه انواع آن را با هم بررسی می کنیم.
انواع افت سیگنال (Signal Degradation) در شبکه وایرلس (Wireless)
تضعیف سیگنال در اثر برخورد به موانع (Fading)
افت سیگنال Fading پدیده ای است که موجب تضعیف سیگنال شده و اجازه نمی دهد سیگنال ها با همان شرایط اولیه به مقصد برسند. اصطلاحاً به این وضعیت Fading می گویند. در این حالت، سیگنال به تدریج دچار ضعف شده و در اثر برخورد به موانع، در جهات مختلفی پخش شده و در نتیجه با کیفیت اولیه ای که از منبع منتشر شده به مقصد نمی رسد.
تضعیف سیگنال در اثر افزایش فاصله نسبت به منبع (Attenuation )
Attenuation به تضعیف سیگنال با افزایش فاصله نسبت به دستگاه ارسال کننده، گفته می شود. هر چقدر فاصله از منبع بیشتر باشد، سیگنال های شبکه وایرلس (Wireless) بیشتر تضعیف می شوند و برای ادامه کار به یک منبع تقویت‌کننده احتیاج است.
منبع تقویت کننده در شبکه آنالوگ که برای تقویت سیگنالهای آنالوگ مورد استفاده قرار می گیرد، آمپلی فایر و در شبکه های دیجیتال که برای تکرار یا تقویت سیگنال های دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد، Repeater است. دستگاه Repeater و آمپلی فایر، عملکردی مشابه دارند و تنها تفاوتشان در شبکه آنالوگ و دیجیتال بودن آن ها است.
تضعیف سیگنال در اثر نویز (NOISE)
نویز عامل دیگری است که در افت سیگنال تاثیر می گذارد و در حقیقت، تاثیر امواج خطوط یا دستگاه های دیگری است که می تواند باعث افت سیگنال یا حتی ایجاد نویز روی موج رادیویی فعلی ارسال شده، شود. افتادن نویز روی بسیاری از شبکه های بی سیم معمولی یا تاثیر امواج مخرب دستگاه های دیگر روی دستگاههای فرستنده و گیرنده ممکن است موجب افت کیفیت سیگنال، برای انتقال صدا (Voice) یا تصویر ورودی شود.
شما می توانید پدیده های Fading و Attenuation را در موبایل های خود نیز تجربه کنید. مثلاً وقتی وارد یک زیرزمین می شوید، در واقع موانعی وجود دارد که باعث می شود امواج به گوشی موبایل نرسد که باعث پدیده Fading می شود. یا وقتی به مسافرت می روید و در یک مسیر بین شهری قرار می‌گیرید، از آنتن های فرستنده که دور می‌شوید، آنتن گوشی موبایل شما ضعیف می شود که این همان پدیده Attenuation در سیگنال های شبکه وایرلس (Wireless) است.
راهنمای کامل انتقال بیسیم در شبکه های کامپیوتری
انواع سیگنال ها در شبکه های وایرلس (Wireless)
سیگنال هایی که در شبکه وایرلس (Wireless) از آنها استفاده می کنیم از نظر توانمندی به سه دسته تقسیم می شوند.
۱. سیگنال Narrowband
Narrow یک کلمه انگلیسی به معنای باریک است پس اسم این نوع سیگنال بر روی خودش است. دستگاه های فرستنده و گیرنده شبکه های وایرلس (Wireless) که با این نوع سیگنال کار می‌کنند، انرژی سیگنال خودشان را فقط بر یک محدوده ی خیلی کوچک از فرکانس ها و یا یک تک فرکانس متمرکز می کنند. مسلماً، هم پهنای باند و Throughput در این سیگنال ها کم است و هم کلاً شبکه های ضعیفی از نظر انتقال اطلاعات هستند.
۲. سیگنال Broadband
سیگنال های Braodband که امروزه کاربرد بیشتری در شبکه های وایرلس (Wireless) دارند و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، محدوده بیشتری از فرکانس ها را پوشش می دهند که می توانند Throughput و پهنای باند بیشتری را هم در ضمن سیگنالهای خودش داشته باشد. خیلی از مودم ها و اکسس پوینت ها که از آنها به صورت شبکه وایرلس (Wireless) استفاده می کنیم از این نوع سیگنال استفاده می‌کنند.
۳. سیگنال Spread Spectrum
Spread Spectrum از مالتیپل فرکانس (Multiple Frequency) هایی استفاده می کند که علاوه بر مصرف پهنای باند و توان بیشتر، امنیت بالاتری دارد و می تواند امکان استفاده از چندین نوع فرکانس در طول موجهای مختلف (که توسط یک نوع خط استفاده می شود) را فراهم کند.
دسته بندی سیگنال براساس منبع شبکه های وایرلس (Wireless)
سیگنال های شبکه وایرلس (Wireless) با توجه به نوع منبع فرستنده و گیرنده اطلاعات نیز دسته بندی می شوند. سیگنال هایی که در شبکه وایرلس استفاده می شود ممکن است از یک دستگاه ثابت (Fix) یا از یک دستگاه متحرک (Mobile) ساطع شود.
منبع شبکه وایرلس ثابت (Fix Wireless)
در نوع سیستم وایرلس ثابت، دستگاه فرستنده و گیرنده حرکت نمی کنند و ثابت هستند. معمولاً به این نوع ارتباطات پوینت تو پوینت (Point to Point) یا همان ارتباطات از نوع نقطه به نقطه نیز گفته می شود.
مثلاً یک آنتن را در پشت بام محل کار یا منزل خود در نظر بگیرید که نسبت به فرستنده نصب کردید که عملیات ارسال و دریافت اطلاعات از طریق آن انجام می شود و فرستنده شما نیز در یک نقطه خاص قرار دارد. تمرکز آنتن فرستنده شما هم مستقیماً بر روی همان آنتن گیرنده است.
این نوع آنتن ها در واقع از نوع همان آنتن هایی هستند که شما برای شبکه های وایرلس (Wireless) خودتان از آنها در محل کار یا منزل خودتان رو به ISP استفاده می کنید یا حتی از نوع شبکه های ماهواره ای که دیش ماهواره را به سمت ماهواره مورد نظر نصب می کنید.
در این نوع شبکه ها تمام انرژی فرستنده ها و گیرنده ها فقط صرف سیگنال خودشان بر روی فرکانسی که بر روی آن تنظیم شده است، می شود.
درباره شبکه نقطه به نقطه چه می دانید؟
منبع شبکه وایرلس متحرک (Mobile Wireless)
در شبکه های وایرلس متحرک یا موبایل، گیرنده در نقاط مختلف در حال حرکت است که حتی می‌تواند جابجا شده و دوباره ثابت شود مثل گوشی های موبایل یا یک سری از مودم های وایرلس (Wireless) و یا وایمکس که از آنها استفاده می‌کنیم. این نوع دستگاه ها را می توانیم از شرکت‌های مختلف تهیه کرده و با خودمان به هر جایی که مایل هستیم، انتقال دهیم و بعد از آن ها استفاده کنیم.
معماری شبکه وایرلس LAN (Wireless LAN-WLAN)
معماری یا طراحی شبکه های لن وایرلس (Wireless LAN) به دو دسته تقسیم می شوند:
۱. معماری شبکه Ad hoc WLAN
در معماری شبکه وایرلس Ad hoc WLAN ارتباط بین نودها به صورت مستقیم و از طریق کارت شبکه صورت می گیرد. مثلاً شما چند کامپیوتر دارید و از بین آنها دو کامپیوتر توسط کارت شبکه به همدیگر وصل می شوند و اطلاعات را جابجا می کنند. در این حالت به دستگاه مرکزی برای ایجاد ارتباط بین نودها نیازی نیست.
مزایا و معایب معماری شبکه Ad hoc
- نصب ارزان تر و راحت تر
- کارایی پایین تر
- امنیت کمتر (چون تنظیمات امنیتی آن محدود است.)
۲. معماری شبکه Wireless access point (WAP)
در معماری شبکه Wireless access point (WAP)، شما یک دستگاه مثل سوئیچ وایرلس (Wireless) یا یک اکسس پوینت دارید که سیگنال های تمامی نوت ها و کامپیوتر ها و قسمت هایی که قرار است به همدیگر وصل شوند، از طریق این دستگاه مرکزی، بین یکدیگر رد و بدل می شود.
دستگاه مرکزی، سیگنال ها را از چندین نود مختلف دریافت می‌کند و بعد بسته به نوع آدرس مقصد هر کدام از این نوع سیگنال ها، آن را به مقصد مورد نظرشان می‌فرستد.
نمونه ای از معماری شبکه Wireless access point (WAP)
در تصویر بالا نمونه ای از معماری شبکه Wireless access point (WAP) نشان داده شده که در آن یک سوئیچ یا روتر از بیرون، اطلاعات شبکه های دیگر را می‌گیرد و یا اطلاعات شبکه‌های خود را ارسال می‌کند.
اما برای این که داخل شبکه خودش بتواند به صورت وایرلس (Wireless) ارتباط برقرار کند، به یک اکسس پوینت وصل شده و این اکسس پوینت اطلاعات را از کامپیوتر، موبایل، پرینتر یا دستگاههای دیگر وایرلس (Wireless) دریافت می‌کند.
اگر مقصد اطلاعات داخل خود شبکه باشد از همانجا دوباره سیگنال را به مقصد ارسال می کند و در غیر اینصورت می‌تواند اکسس پوینت سیگنالهای وایرلس (Wireless) دریافتی خودش را از طریق کابلی که به سوئیچ روتر وصل است، به شبکه های دیگر ارسال کند.
دیدگاه شما درباره این مقاله چیست ؟