رشد شبکه های بی سیم

۱) پیش درآمد
امروزه با بهبود عملكرد، كارایی و عوامل امنیتی، شبكه‌های بی‌سیم به شكل قابل توجهی در حال رشد و گسترش هستند و استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱ استاندارد بنیادی است كه شبكه‌های بی‌سیم بر مبنای آن طراحی و پیاده سازی می‌شوند.
در ماه ژوئن سال ۱۹۹۷ انجمن مهندسان برق و الكترونیك (IEEE) استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱-۱۹۹۷ را به عنوان اولین استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سیم منتشر ساخت. این استاندارد در سال ۱۹۹۹ مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE ۸۰۲.۱۱-۱۹۹۹ منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سیم یا همانIEEE ۸۰۲.۱۱ تحت عنوان ISO/IEC ۸۸۰۲-۱۱:۱۹۹۹، توسط سازمان استاندارد سازی بین‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمریكا (ANSI) پذیرفته شده است. تكمیل این استاندارد در سال ۱۹۹۷، شكل گیری و پیدایش شبكه سازی محلی بی‌سیم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد ۱۹۹۷، پهنای باند ۲Mbps را تعریف می‌كند با این ویژگی كه در شرایط نامساعد و محیط‌های دارای اغتشاش (نویز) این پهنای باند می‌تواند به مقدار ۱Mbps كاهش یابد. روش تلفیق یا مدولاسیون در این پهنای باند روش DSSS است. بر اساس این استاندارد پهنای باند ۱ Mbps با استفاده از روش مدولاسیون FHSS نیز قابل دستیابی است و در محیط‌های عاری از اغتشاش (نویز) پهنای باند ۲ Mbpsنیز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسیون در محدوده باند رادیویی ۲.۴ GHz عمل می‌كنند. یكی از نكات جالب توجه در خصوص این استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسیون‌های رادیویی DSSS و FHSS به عنوان رسانهانتقال است. ولی كاربرد این رسانه با توجه به محدودیت حوزه عملیاتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری ۸۰۲.۱۱ به زیر گروه‌های متعددی تقسیم می‌شود.
▪ برخی از مهم‌ترین زیر گروه‌ها به قرار زیر است:
- ۸۰۲.۱۱D: Additional Regulatory Domains
- ۸۰۲.۱۱E: Quality of Service (QoS)
- ۸۰۲.۱۱F: Inter-Access Point Protocol (IAPP)
- ۸۰۲.۱۱G: Higher Data Rates at ۲.۴ GHz
- ۸۰۲.۱۱H: Dynamic Channel Selection and Transmission Power Control
- ۸۰۲.۱۱i: Authentication and Security
كمیته ۸۰۲.۱۱e كمیته‌ای است كه سعی دارد قابلیت QoS اِتـِرنت را در محیط شبكه‌های بی‌سیم ارائه كند. توجه داشته باشید كه فعالیت‌های این گروه تمام گونه‌های ۸۰۲.۱۱ شامل a، b، و g را در بر دارد. این كمیته در نظر دارد كه ارتباط كیفیت سرویس سیمی یا Ethernet QoS را به دنیای بی‌سیم بیاورد.
كمیته ۸۰۲.۱۱g كمیته‌ای است كه با عنوان ۸۰۲.۱۱ توسعه یافته نیز شناخته می‌شود. این كمیته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزایش دهد. باند فركانسی ISM یا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، یك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از این باند فركانسی كه در محدوده ۲۴۰۰ مگاهرتز تا ۲۴۸۳.۵ مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع رادیویی نیازی به مجوز ندارد. استاندارد ۸۰۲.۱۱g تا كنون نهایی نشده است و مهم‌ترین علت آن رقابت شدید میان تكنیك‌های مدولاسیون است. اعضاء این كمیته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنیك تسهیم OFDM استفاده نمایند ولی با این وجود روش PBCC نیز می‌تواند به عنوان یك روش جایگزین و رقیب مطرح باشد.
كمیته ۸۰۲.۱۱h مسئول تهیه استانداردهای یكنواخت و یكپارچه برای توان مصرفی و نیز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر ۸۰۲.۱۱ است.
فعالیت دو كمیته ۸۰۲.۱۱i و ۸۰۲.۱۱x در ابتدا برروی سیستم‌های مبتنی بر ۸۰۲.۱۱b تمركز داشت. این دو كمیته مسئول تهیه پروتكل‌های جدید امنیت هستند. استاندارد اولیه از الگوریتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كلید رمز نگاری به طول ۴۰ و ۱۲۸ بیت وجود دارد. WEP مشخصاً یك روش رمزنگاری است كه از الگوریتم RC۴ برای رمزنگاری فریم‌ها استفاده می‌كند. فعالیت این كمیته در راستای بهبود مسائل امنیتی شبكه‌های محلی بی‌سیم است.
این استاندارد لایه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لایه فیزیكی (PHY) در یك شبكه محلی با اتصال بی‌سیم را دربردارد.
محیط‌های بی‌سیم دارای خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند كه در مقایسه با شبكه‌های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبكه‌ها می‌بخشد. به طور مشخص ویژگی‌های فیزیكی یك شبكه محلی بی‌سیم محدودیت‌های فاصله، افزایش نرخ خطا و كاهش قابلیت اطمینان رسانه، همبندی‌های پویا و متغیر، تداخل امواج، و عدم وجود یك ارتباط قابل اطمینان و پایدار در مقایسه با اتصال سیمی است. این محدودیت‌ها، استاندارد شبكه‌های محلی بی‌سیم را وا می‌دارد كه فرضیات خود را بر پایه یك ارتباط محلی و با بُرد كوتاه بنا نهد. پوشش‌های جغرافیایی وسیع‌تر از طریق اتصال شبكه‌های محلی بی‌سیم كوچك برپا می‌شود كه در حكم عناصر ساختمانی شبكه گسترده هستند. سیـّار بودن ایستگاه‌های كاری بی‌سیم نیز از دیگر ویژگی‌های مهم شبكه‌های محلی بی‌سیم است. در حقیقت اگر در یك شبكه محلی بی‌سیم ایستگاه‌های كاری قادر نباشند در یك محدودهعملیاتی قابل قبول و همچنین میان سایر شبكه‌های بی‌سیم تحرك داشته باشد، استفاده از شبكه‌های محلی بی‌سیم توجیه كاربردی مناسبی نخواهد داشت.
از سوی دیگر به منظور حفظ سازگاری و توانایی تطابق و همكاری با سایر استانداردها، لایهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد ۸۰۲.۱۱ می‌بایست از دید لایه‌های بالاتر مشابه یك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد ۸۰۲ عمل كند. بدین خاطر لایه MAC در این استاندارد مجبور است كه سیـّاربودن ایستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از دید لایه‌های بالاتر استاندارد این سیـّاربودن احساس نشود. این نكته سبب می‌شود كه لایهMAC در این استاندارد وظایفی را بر عهده بگیرد كه معمولاً توسط لایه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع این استاندارد لایه‌های فیزیكی و پیوند داده جدیدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لایه فیزیكی جدید از فركانس‌های رادیویی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد.
برای كسب اطلاعات بیشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE ۸۰۲.۱۱ می‌توانید به نشانی http://www.ieee۸۰۲.org/۱۱ مراجعه كنید. علاوه بر استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱-۱۹۹۹ دو الحاقیه IEEE ۸۰۲.۱۱a و IEEE ۸۰۲.۱۱b تغییرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اولیه اضافه كرده است كه در ادامه این مقاله به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
۲) معماری شبكه‌های محلی بی‌سیم
معماری ۸۰۲.۱۱ از عناصر ساختمانی متعددی تشكیل شده است كه در كنار هم، سـّیار بودن ایستگاه‌های كاری را پنهان از دید لایه‌های فوقانی برآورده می‌سازد. ایستگاه بی‌سیم یا به اختصار ایستگاه (STA)، بنیادی‌ترین عنصر ساختمانی در یك شبكه محلی بی‌سیم است. یك ایستگاه، دستگاهی است كه بر اساس تعاریف و پروتكل‌های ۸۰۲.۱۱ (لایه‌های MAC و PHY) عمل كرده و به رسانه بی‌سیم متصل است. توجه داشته باشید كه براساس تعریف كلاسیكِ شبكه‌های كامپیوتری، یك شبكه كامپیوتری مجموعه‌ای از كامپیوترهای مستقل و متصل است كه منظور از اتصال در این تعریف، توانایی جابجایی و مبادله پیام‌ها است. ایستگاه‌های كاری بی‌سیم امروزی عمدتاً به صورت مجموعه سخت‌افزاری/نرم‌افزاری كارت‌های شبكه بی‌سیم پیاده‌سازی می‌شوند. همچنین یك ایستگاه می‌تواند یك كامپیوتر قابل حمل، كامپیوتر كفدستی و یا یك نقطه دسترسی باشد. نقطه دسترسی در واقع در حكم پلی است كه ارتباط ایستگاه‌های بی‌سیم را با سیستم توزیع یا شبكه سیمی برقرار می‌سازد. كوچكترین عنصر ساختمانی شبكه‌های محلی بی‌سیم در استاندارد ۸۰۲.۱۱ مجموعه سرویس پایه یا BSS نامیده می‌شود. در واقع BSS مجموعه‌ای از ایستگاه‌های بی‌سیم است.
۲-۱) همبندی‌های ۸۰۲.۱۱
در یك تقسیم بندی كلی می‌توان دو همبندی را برای شبكه‌های محلی بی‌سیم در نظر گرفت. سـاده‌ترین همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد ۸۰۲.۱۱، IBSS است. در این همبندی ایستگاه‌ها از طریق رسانه بی‌سیم به صورت نظیر به نظیر با یكدیگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پیام) از تجهیزات یا ایستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در این همبندی به سبب محدودیت‌های فاصله هر ایستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ایستگاه‌های دیگر در تماس باشد. به این ترتیب شرط اتصال مستقیم در همبندی IBSS آن است كه ایستگاه‌ها در محدوده عملیاتی بی‌سیم یا همان بُرد شبكه بی‌سیم قرار داشته باشند.
همبندی دیگر زیرساختار است. در این همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ایستگاه‌های موجود در یك مجموعه سرویس را به سیستم توزیع متصل می‌كند. در این هم بندی تمام ایستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گیرند و اتصال مستقیم بین ایستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظیفه دارد فریم‌ها (قاب‌های داده) را بین ایستگاه‌ها توزیع و پخش كند.
در این هم بندی سیستم توزیع، رسانه‌ای است كه از طریق آن نقطه دسترسی (AP) با سایر نقاط دسترسی در تماس است و از طریق آن می‌تواند فریم‌ها را به سایر ایستگاه‌ها ارسال نماید. از سوی دیگر می‌تواند بسته‌ها را در اختیار ایستگاه‌های متصل به شبكه سیمی نیز قراردهد. در استاندارد ۸۰۲.۱۱ توصیف ویژه‌ای برای سیستم توزیع ارائه نشده است، لذا محدودیتی برای پیاده سازی سیستم توزیع وجود ندارد، در واقع این استاندارد تنها خدماتی را معین می‌كند كه سیستم توزیع می‌بایست ارائه نماید. بنابراین سیستم توزیع می‌تواند یك شبكه ۸۰۲.۳ معمولی و یا دستگاه خاصی باشد كه سرویس توزیع مورد نظر را فراهم می‌كند.
استاندارد ۸۰۲.۱۱ با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملیاتی شبكه را گسترش می‌دهد. این همبندی به شكل مجموعه سرویس گسترش یافته (ESS) بر پا می‌شود. در این روش یك مجموعه گسترده و متشكل از چندین BSS یا مجموعه سرویس پایه از طریق نقاط دسترسی با یكدیگر در تماس هستند و به این ترتیب ترافیك داده بین مجموعه‌های سرویس پایه مبادله شده و انتقال پیام‌ها شكل می‌گیرد. در این همبندی ایستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملیاتی بزرگ‌تری گردش نمایند. ارتباط بین نقاط دسترسی از طریق سیستم توزیع فراهم می‌شود. در واقع سیستم توزیع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سیم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سیم یا شبكه‌های سیمی شكل گیرد. سیستم توزیع در هر نقطه دسترسی به عنوان یك لایه عملیاتی ساده است كه وظیفه آن تعیین گیرنده پیام و انتقال فریم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در این همبندی آن است كه تجهیزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ایستگاه‌های سیـّار داخل ESS را صرفنظر از پویایی و تحركشان به صورت یك شبكه منفرد در سطح لایه MAC تلقی می‌كنند. به این ترتیب پروتكل‌های رایج شبكه‌های كامپیوتری كوچكترین تأثیری از سیـّار بودن ایستگاه‌ها و رسانه بی‌سیم نمی‌پذیرند. جدول ۲-۱ همبندی‌های رایج در شبكه‌های بی‌سیم مبتنی بر ۸۰۲.۱۱ را به اختصار جمع بندی می‌كند.
۲-۲) خدمات ایستگاهی
بر اساس این استاندارد خدمات خاصی در ایستگاه‌های كاری پیاده‌سازی می‌شوند. در حقیقت تمام ایستگاه‌های كاری موجود در یك شبكه محلی مبتنی بر ۸۰۲.۱۱ و نیز نقاط دسترسی موظف هستند كه خدمات ایستگاهی را فراهم نمایند. با توجه به اینكه امنیت فیزیكی به منظور جلوگیری از دسترسی غیر مجاز بر خلاف شبكه‌های سیمی، در شبكه‌های بی‌سیم قابل اعمال نیست استاندارد ۸۰۲.۱۱ خدمات هویت سنجی را به منظور كنترل دسترسی به شبكه تعریف می‌نماید. سرویس هویت سنجی به ایستگاه كاری امكان می‌دهد كه ایستگاه دیگری را شناسایی نماید. قبل از اثبات هویت ایستگاه كاری، آن ایستگاه مجاز نیست كه از شبكه بی‌سیم برای تبادل داده استفاده نماید. در یك تقسیم بندی كلی ۸۰۲.۱۱ دو گونه خدمت هویت سنجی را تعریف می‌كند:
- Open System Authentication
- Shared Key Authenticationروش اول، متد پیش فرض است و یك فرآیند دو مرحله‌ای است. در ابتدا ایستگاهی كه می‌خواهد توسط ایستگاه دیگر شناسایی و هویت سنجی شود یك فریم مدیریتی هویت سنجی شامل شناسه ایستگاه فرستنده، ارسال می‌كند. ایستگاه گیرنده نیز فریمی در پاسخ می‌فرستد كه آیا فرستنده را می‌شناسد یا خیر. روش دوم كمی پیچیده‌تر است و فرض می‌كند كه هر ایستگاه از طریق یك كانال مستقل و امن، یك كلید مشترك سّری دریافت كرده است. ایستگاه‌های كاری با استفاده از این كلید مشترك و با بهره‌گیری از پروتكلی موسوم به WEP اقدام به هویت سنجی یكدیگر می‌نمایند. یكی دیگر از خدمات ایستگاهی خاتمه ارتباط یا خاتمه هویت سنجی است. با استفاده از این خدمت، دسترسی ایستگاهی كه سابقاً مجاز به استفاده از شبكه بوده است، قطع می‌گردد.
در یك شبكه بی‌سیم، تمام ایستگاه‌های كاری و سایر تجهیزات قادر هستند ترافیك داده‌ای را "بشنوند" – در واقع ترافیك در بستر امواج مبادله می‌شود كه توسط تمام ایستگاه‌های كاری قابل دریافت است. این ویژگی سطح امنیتی یك ارتباط بی‌سیم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به همین دلیل در استاندارد ۸۰۲.۱۱ پروتكلی موسوم به WEP تعبیه شده است كه برروی تمام فریم‌های داده و برخی فریم‌های مدیریتی و هویت سنجی اعمال می‌شود. این استاندارد در پی آن است تا با استفاده از این الگوریتم سطح اختفاء وپوشش را معادل با شبكه‌های سیمی نماید.
۲-۳) خدمات توزیع
خدمات توزیع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سیستم توزیع را مهیا می‌سازد. معمولاً خدمات توزیع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزیع در این استاندارد عبارتند از:
- پیوستن به شبكه
- خروج از شبكه بی‌سیم
- پیوستن مجدد
- توزیع
- مجتمع سازی
سرویس اول یك ارتباط منطقی میان ایستگاه سیّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ایستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بایست با یك نقطه دسترسی برروی سیستم میزبان مرتبط گردد. این عضویت، به سیستم توزیع امكان می‌دهد كه فریم‌های ارسال شده به سمت ایستگاه سیّار را به درستی در اختیارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سیم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهیم اجباراً ارتباط ایستگاه سیّار را از نقطه دسترسی قطع كنیم و یا هنگامی كه ایستگاه سیّار بخواهد خاتمه نیازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرویس پیوستن مجدد هنگامی مورد نیاز است كه ایستگاه سیّار بخواهد با نقطه دسترسی دیگری تماس بگیرد. این سرویس مشابه "پیوستن به شبكه بی‌سیم" است با این تفاوت كه در این سرویس ایستگاه سیّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جدیدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پیوستن مجدد با توجه به تحرك و سیّار بودن ایستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. این اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جدید كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فریم‌های بافر شده احتمالی را دریافت كند كه به مقصد این ایستگاه سیّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرویس توزیع فریم‌های لایه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرویسی است كه شبكه محلی بی‌سیم را به سایر شبكه‌های محلی و یا یك یا چند شبكه محلی بی‌سیم دیگر متصل می‌كند. سرویس مجتمع سازی فریم‌های ۸۰۲.۱۱ را به فریم‌هایی ترجمه می‌كند كه بتوانند در سایر شبكه‌ها (به عنوان مثال ۸۰۲.۳) جاری شوند. این عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فریم‌های سایر شبكه‌ها نیز به فریم‌های ۸۰۲.۱۱ ترجمه شده و از طریق امواج در اختیار ایستگاه‌های كاری سیّار قرار می‌گیرند.
۲-۴) دسترسی به رسانه
روش دسترسی به رسانه در این استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در این روش ایستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال رادیویی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال رادیویی اشغال باشد با استفاده از الگوریتم خاصی به اندازه یك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال رادیویی می‌كنند. در روش CSMA/CA ایستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گیرنده فیلد كنترلی فریم یا همان CRC را چك می‌كند و سپس یك فریم تصدیق می‌فرستد. دریافت تصدیق به این معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده این تصدیق را دریافت نكند، مجدداً فریم را ارسال می‌كند. این عمل تا زمانی ادامه می‌یابد كه فریم تصدیق ارسالی از گیرنده توسط فرستنده دریافت شود یا تكرار ارسال فریم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فریم را دور می‌اندازد.
در شبكه‌های بی‌سیم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسایی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد:
۱) پیاده سازی مكانیزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال رادیویی دوطرفه نیاز دارد كه با استفاده از آن ایستگاه سیّار بتواند در حین ارسال، سیگنال را دریافت كند كه این امر باعث افزایش قابل توجه هزینه می‌شود.
۲) در یك شبكه بی‌سیم، بر خلاف شبكه‌های سیمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ایستگاه‌های سیّار امواج یكدیگر را دریافت می‌كنند. در واقع در محیط بی‌سیم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوییم. در شكل زیر ایستگاه‌های كاری "A" و "B" هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده یكدیگر قرار ندارند.
برای غلبه بر این مشكل، استاندارد ۸۰۲.۱۱ از تكنیكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانیزم تصدیق استفاده می‌كند. همچنین با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نیز به منظور كاهش احتمال تصادم در این استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه یا VCS استفاده می‌شود. در این روش ایستگاه فرستنده ابتدا یك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گیرنده، و زمان مورد نیاز برای اشغال كانال رادیویی را می‌فرستد. هنگامی كه گیرنده این فریم را دریافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فریم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ایستگاه‌هایی كه فریم‌های كنترلی RTS/CTS را دریافت می‌كنند وضعیت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAV را تنظیم می‌كنند. در صورتی كه سایر ایستگاه‌ها بخواهند فریمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فیزیكی رسانه (كانال رادیویی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پویا تغییر می‌كند. به این ترتیب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نیز به حداقل مقدار می‌رسند.
۲-۵) لایه فیزیكی
در این استاندارد لایه فیزیكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فریم‌های لایه MAC جهت ارسال و دریافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اینكه با استفاده از روش‌های تسهیم فریم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهایت وضعیت رسانه (كانال رادیویی) را در اختیار لایه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد.
▪ سه تكنیك رادیویی مورد استفاده در لایه فیزیكی این استاندارد به شرح زیر می‌باشند:
۱) استفاده از تكنیك رادیویی DSSS
۲) استفاده از تكنیك رادیویی FHSS
۳) استفاده از امواج رادیویی مادون قرمز
در این استاندار لایه فیزیكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نیز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باینری با نرخ ۱ یا ۲ مگابیت در ثانیه و به ترتیب با استفاده از مدولاسیون ۱۶-PPM و ۴-PPMمبادله می‌شوند.
۲-۵-۱) ویژگی‌های سیگنال‌های طیف گسترده
عبارت طیف گسترده به هر تكنیكی اطلاق می‌شود كه با استفاده از آن پهنای باند سیگنال ارسالی بسیار بزرگ‌تر از پهنای باند سیگنال اطلاعات باشد. یكی از سوالات مهمی كه با در نظر گرفتن این تكنیك مطرح می‌شود آن است كه با توجه به نیاز روز افزون به پهنای باند و اهمیت آن به عنوان یك منبع با ارزش، چه دلیلی برای گسترش طیف سیگنال و مصرف پهنای باند بیشتر وجود دارد. پاسخ به این سوال در ویژگی‌های جالب توجه سیگنال‌های طیف گسترده نهفته است.
این ویژگی‌های عبارتند از:
- پایین بودن توان چگالی طیف به طوری كه سیگنال اطلاعات برای شنود غیر مجاز و نیز در مقایسه با سایر امواج به شكل اعوجاج و پارازیت به نظر می‌رسد.
▪ مصونیت بالا در مقابل پارازیت و تداخل
▪ رسایی با تفكیك پذیری و دقت بالا
▪ امكان استفاده در CDMA
مزایای فوق كمیسیون FCC را بر آن داشت كه در سال ۱۹۸۵ مجوز استفاده از این سیگنال‌ها را با محدودیت حداكثر توان یك وات در محدوده ISM صادر نماید.
۲-۵-۲) سیگنال‌های طیف گسترده با جهش فركانسی
در یك سیستم مبتنی بر جهش فركانسی، فركانس سیگنال حامل به شكلی شبه تصادفی و تحت كنترل یك تركیب كننده تغییر می‌كند.
در این شكل سیگنال اطلاعات با استفاده از یك تسهیم كننده دیجیتال و با استفاده از روش تسهیم FSK تلفیق می‌شود. فركانس سیگنال حامل نیز به شكل شبه تصادفی از محدوده فركانسی بزرگ‌تری در مقایسه با سیگنال اطلاعات انتخاب می‌شود. با توجه به اینكه فركانس‌های pn-code با استفاده از یك ثبات انتقالی همراه با پس خور ساخته می‌شوند، لذا دنباله فركانسی تولید شده توسط آن كاملا تصادفی نیست و به همین خاطر به این دنباله، شبه تصادفی می‌گوییم.
بر اساسی مقررات FCC و سازمان‌های قانون گذاری، حداكثر زمان توقف در هر كانال فركانسی ۴۰۰ میلی ثانیه است كه برابر با حداقل ۲.۵ جهش فركانسی در هر ثانیه خواهد بود. در استاندارد ۸۰۲.۱۱ حداقل فركانس جهش در آمریكای شمالی و اروپا ۶ مگاهرتز و در ژاپن ۵ مگاهرتز می‌باشد.
۲-۵-۳) سیگنال‌های طیف گسترده با توالی مستقیم
اصل حاكم بر توالی مستقیم، پخش یك سیگنال برروی یك باند فركانسی بزرگتر از طریق تسهیم آن با یك امضاء یا كُد به گونه‌ای است كه نویز و تداخل را به حداقل برساند. برای پخش كردن سیگنال هر بیت واحد با یك كُد تسهیم می‌شود. در گیرنده نیز سیگنال اولیه با استفاده از همان كد بازسازی می‌گردد. در استاندارد ۸۰۲.۱۱ روش مدولاسیون مورد استفاده در سیستم‌های DSSS روش تسهیم DPSK است. در این روش سیگنال اطلاعات به شكل تفاضلی تهسیم می‌شود. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد.
از آنجا كه در استاندارد ۸۰۲.۱۱ و سیستم DSSS از روش تسهیم DPSK استفاده می‌شود، داده‌های خام به صورت تفاضلی تسهیم شده و ارسال می‌شوند و در گیرنده نیز یك آشكار ساز تفاضلی سیگنال‌های داده را دریافت می‌كند. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد. در روش تسهیم PSK فاز سیگنال حامل با توجه به الگوی بیتی سیگنال‌های داده تغییر می‌كند. به عنوان مثال در تكنیك QPSK دامنه سیگنال حامل ثابت است ولی فاز آن با توجه به بیت‌های داده تغییر می‌كند.
جدول زیر ایده مدولاسیون فاز را نشان می‌دهد.
با توجه به بیت‌های داده تغییر می‌كند. جدول زیر ایده مدولاسیون فاز را نشان می‌دهد.در الگوی مدولاسیون QPSK چهار فاز مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و چهار نماد را پدید می‌آورند. واضح است كه در این روش تسهیم، دامنه سیگنال ثابت است. در روش تسهیم تفاضلی سیگنال اطلاعات با توجه به میزان اختلاف فاز و نه مقدار مطلق فاز تسهیم و مخابره می‌شوند. به عنوان مثال در روش pi/۴-DQPSK، چهار مقدار تغییر فاز ۳pi/۴- ، ۳pi/۴، pi/۴، و-pi/۴ است. با توجه به اینكه در روش فوق چهار تغییر فاز به كار رفته است لذا هر نماد می‌تواند دو بیت را كُدگذاری نماید.
بیتهای فرد/ بیتهای زوج/ اختلاف فاز
۱ / ۱ / -۳pi/۴
۰ / ۱ / ۳ pi/۴
۰ / ۰ / Pi/۴
۱ // ۰ / -pi/۴
جدول ۲-۳- مدولاسیون تفاضلی
در روش تسهیم طیف گسترده با توالی مستقیم مشابه تكنیك FH از یك كد شبه تصادفی برای پخش و گسترش سیگنال استفاده می‌شود. عبارت توالی مستقیم از آنجا به این روش اطلاق شده است كه در آن سیگنال اطلاعات مستقیماً توسط یك دنباله از كدهای شبه تصادفی تسهیم می‌شود. در این تكنیك نرخ بیتی شبه كُد تصادفی، نرخ تراشه نامیده می‌شود. در استاندارد ۸۰۲.۱۱ از كُدی موسوم به كُد باركر برای تولید كدها تراشه سیستم DSSS استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی كدهای باركر خاصیت غیر تناوبی و غیر تكراری آن است كه به واسطه آن یك فیلتر تطبیقی دیجیتال قادر است به راحتی محل كد باركر را در یك دنباله بیتی شناسایی كند.
جدول زیر فهرست كامل كدهای باركر را نشان می‌دهد. همانگونه كه در این جدول مشاهده می‌شود كدهای باركر از ۸ دنباله تشكیل شده است. در تكنیك DSSS كه در استاندارد ۸۰۲.۱۱ مورد استفاده قرار می‌گیرد، از كد باركر با طول ۱۱ (N=۱۱) استفاده می‌شود. این كد به ازاء یك نماد، شش مرتبه تغییر فاز می‌دهد و این بدان معنی است كه سیگنال حامل نیز به ازاء هر نماد ۶ مرتبه تغییر فاز خواهد داد.
لازم به یادآوری است كه كاهش پیچیدگی سیستم ناشی از تكنیك تسهیم تفاضلی DPSK به قیمت افزایش نرخ خطای بیتی به ازاء یك نرخ سیگنال به نویز ثابت و مشخص است.
۲-۶) استفاده مجدد از فركانس
یكی از نكات مهم در طراحی شبكه‌های بی‌سیم، طراحی شبكه سلولی به گونه‌ای است كه تداخل فركانسی را تا جای ممكن كاهش دهد.
در این طراحی به هریك از سلول‌های همسایه یك كانال متفاوت اختصاص داده شده است و به این ترتیب تداخل فركانسی بین سلول‌های همسایه به حداقل رسیده است. این تكنیك همان مفهومی است كه در شبكه تلفنی سلولی یا شبكه تلفن همراه به كار می‌رود. نكتهجالب دیگر آن است كه این شبكه سلولی به راحتی قابل گسترش است. خوانندگان علاقمند می‌توانند دایره‌های جدید را در چهار جهت شبكه سلولی شكل فوق با فركانس‌های متمایز F۱,F۲,F۳ ترسیم و گسترش دهند.
۲-۷) آنتن‌ها
در یكی تقسیم بندی كلی آنتن‌های مورد استفاده در استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱ به دو دسته: تمام جهت و نقطه به نقطه تقسیم می‌شوند. واضح است كه آنتن‌های تمام جهته با توجه به آنكه نیازی به تنظیم ندارند، راحت‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آنتن‌ها در اغلب كارت‌های شبكه (كارت‌های دسترسی) و نیز نقاط دسترسی یا ایستگاه‌های پایه بكار می‌روند.
این آنتن‌ها در فواصل كوتاه قابل استفاده هستند و برای بهره گیری در فواصل طولانی‌تر به تقویت كننده‌های خارجی نیاز دارند كه البته در بسیاری موارد استفاده از این تقویت كننده‌های خارجی میسر و یا قانونی نیست. از سوی دیگر آنتن‌های نقطه به نقطه یا خطی در كاربردهای خارجی استفاده می‌شوند و به تنظیم دقیق نیاز دارند. محدوده عملیاتی رایج در آنتن‌های تمام جهته ۴۵ متر و محدوده عملیاتی آنتنهای نقطه به نقطه و توان بالا در حدود ۴۰ كیلومتر است. در كاربردهایی كه استفاده از تقویت كننده بلا مانع است، این محدوده عملیاتی به شكل قابل توجهی افزایش یافته و تنها توسط خط دید (مسیر دید) محدود می‌شود. از جمله عوامل مهمی كه محدوده عملیاتی تجهیزات مبتنی بر IEEE ۸۰۲.۱۱ را تحت تأثیر قرار می‌دهد محل نصب نقاط دسترسی یا ایستگاه پایه و نیز تداخل رادیویی است. همانگونه كه پیشتر گفته شد، تجهیزات مبتنی بر این استاندارد سعی می‌كنند كه با بالاترین نرخ ارسال داده كار كنند و در صورت نیاز به سرعت‌های پایین‌تر برگردند.
در شماره قبل ، نخستین بخش از مقاله استاندارد شبكه‌های بی‌سیم به چاپ رسید كه در آن به معماری شبكه‌های محلی بی‌سیم، خدمات توزیع، خدمات ایستگاهی و در تهایت آنتن ها پرداخته شده بود ، بخش دوم این مقاله را با هم می‌خوانیم :
۳) استاندارد ۸۰۲.۱۱b
همزمان با برپایی استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱b یا به اختصار .۱۱b در سال ۱۹۹۹، انجمن مهندسین برق و الكترونیك تحول قابل توجهی در شبكه سازی‌های رایج و مبتنی بر اترنت ارائه كرد. این استاندارد در زیر لایه دسترسی به رسانه از پروتكل CSMA/CA سود می‌برد.
سه تكنیك رادیویی مورد استفاده در لایه فیزیكی این استاندارد به شرح زیر است:
۱) استفاده از تكنیك رادیویی DSSS در باند فركانسی ۲.۴GHz به همراه روش مدولاسیون CCK
۲) استفاده از تكنیك رادیویی FHSS در باندفركانسی ۲.۴ GHz به همراه روش مدولاسیون CCK
۳) استفاده از امواج رادیویی مادون قرمز
در استاندار ۸۰۲.۱۱ اولیه نرخ‌های ارسال داده ۱ و ۲ مگابیت در ثانیه است. در حالی كه در استاندارد ۸۰۲.۱۱b با استفاده از تكنیك CCK و روش تسهیم QPSK نرخ ارسال داده به ۵.۵ مگابیت در ثانیه افزایش می‌یابد همچنین با به كارگیری تكنیك DSSS نرخ ارسال داده به ۱۱ مگابیت در ثانیه می‌رسد.
به طور سنتی این استاندادر از دو فنّاوری DSSS یا FHSS استفاده می‌كند. هر دو روش فوق برای ارسال داده با نرخ های ۱ و ۲ مگابیت در ثانیه مفید هستند.
جدول ۳-۱ سرعت مختلف قابل دسترسی در این استاندارد را نشان می‌دهد.
در ایالات متحده آمریكا كمیسیون فدرال مخابرات یا FCC، مخابره و ارسال فركانس های رادیویی را كنترل می‌كند. این كمیسیون باند فركانس خاصی موسوم به ISM را در محدوده ۲.۴ GHz تا ۲.۴۸۳۵ GHz برای فنّاوری‌های رادیویی استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱b اختصاص داده است.
۳-۱) اثرات فاصله
فاصله از فرستنده برروی كارایی و گذردهی شبكه‌های بی‌سیم تاثیر قابل توجهی دارد. فواصل رایج در استاندارد ۸۰۲.۱۱ با توجه به نرخ ارسال داده تغییر می‌كند و به طور مشخص در پهنای باند ۱۱ Mbps این فاصله ۳۰ تا ۴۵ متر و در پهنای باند ۵.۵ Mbps، ۴۰ تا ۴۵ متر و در پهنای باند ۲ Mbps ، ۷۵ تا ۱۰۷ متر است. لازم به یادآوری است كه این فواصل توسط عوامل دیگری نظیر كیفیت و توان سیگنال، محل استقرار فرستنده و گیرند و شرایط فیزیكی و محیطی تغییر می‌كنند.
در استاندارد ۸۰۲.۱۱b پروتكلی وجود دارد كه گیرنده بسته را ملزم به ارسال بسته تصدیق می‌نماید (رجوع كنید به بخش ۲-۴ دسترسی به رسانه). توجه داشته باشید كه این مكانیزم تصدیق علاوه بر مكانیزم‌های تصدیق رایج در سطح لایه انتقال (نظیر آنچه در پروتكل TCP اتفاق می‌افتد) عمل می‌كند. در صورتی كه بسته تصدیق ظرف مدت زمان مشخصی از طرف گیرنده به فرستنده نرسد، فرستنده فرض می‌كند كه بسته از دست رفته است و مجدداً آن بسته را ارسال می‌كند. در صورتی كه این وضعیت ادامه یابد نرخ ارسال داده نیز كاهش می‌یابد (Fall Back) تا در نهایت به مقدار ۱ Mpbs برسد. در صورتی كه در این نرخ حداقل نیز فرستنده بسته‌های تصدیق را در زمان مناسب دریافت نكند ارتباط گیرنده را قطع شده تلقی كرده و دیگر بسته‌‌ای را برای آن گیرنده ارسال نمی‌كند. به این ترتیب فاصله نقش مهمی در كارایی (میزان بهره‌وری از شبكه) و گذردهی (تعداد بسته های غیرتكراری ارسال شده در واحد زمان) ایفا می‌كند.
۳-۲) پل بین شبكه‌ای
بر خلاف انتظار بسیاری از كارشناسان شبكه‌های كامپیوتری، پل بین شبكه‌ای یا Bridging در استاندارد ۸۰۲.۱۱b پوشش داده نشده است. در پل بین شبكه‌ای امكان اتصال نقطه به نقطه (و یا یك نقطه به چند نقطه) به منظور برقراری ارتباط یك شبكه محلی با یك یا چند شبكه محلی دیگر فراهم می‌شود. این كاربرد به خصوص در مواردی كه بخواهیم بدون صرف هزینه كابل كشی (فیبر نوری یا سیم مسی) شبكه محلی دو ساختمان را به یكدیگر متصل كنیم بسیار جذاب و مورد نیاز می‌باشد. با وجود اینكه استاندارد ۸۰۲.۱۱b این كاربرد را پوشش نمی‌دهد ولی بسیاری از شركت‌ها پیاده‌سازی‌های انحصاری از پل بی‌سیم را به صورت گسترش و توسعه استاندارد ۸۰۲.۱۱b ارائه كرده‌اند. پل‌های بی‌سیم نیز توسط مقررات FCC كنترل می‌شوند و گذردهی مؤثر یا به عبارت دیگر توان مؤثر ساطع شده همگرا (EIRP) در این تجهیزات نباید از ۴ وات بیشتر باشد. بر اساس مقررات FCC توان سیگنال‌های ساطع شده در شبكه‌های محلی نیز نباید از ۱ وات تجاوز نماید.
۳-۳) پدیده چند مسیری
در این پدیده مسیر و زمان بندی سیگنال در اثر برخورد با موانع و انعكاس تغییر می‌كند. پیاده سازی‌های اولیه از استاندارد ۸۰۲.۱۱b از تكنیك FHSS در لایه فیزیكی استفاده می‌كردند. از ویژگی‌های قابل توجه این تكنیك مقاومت قابل توجه آن در برابر پدیده چند مسیری است. در این تكنیك از كانال های متعددی (۷۹ كانال) با پهنای باند نسبتاً كوچك استفاده شده و فرستنده و گیرنده به تناوب كانال فركانسی خود را تغییر می‌دهند. این تغییر كانال هر ۴۰۰ میلی ثانیه بروز می‌كند لذا مشكل چند مسیری به شكل قابل ملاحظه‌ای منتفی می‌شود. زیرا گیرنده، سیگنال اصلی (كه سریع‌تر از سایرین رسیده و عاری از تداخل است) را دریافت كرده و كانال فركانسی خود را عوض می‌كند و سیگنال‌های انعكاسی زمانی به گیرنده می‌رسد كه گیرنده كانال فركانسی قبلی خود را عوض كرده و در نتیجه توسط گیرنده احساس و دریافت نمی‌شوند.
۴) استاندارد ۸۰۲.۱۱a
استاندارد ۸۰۲.۱۱a، از باند رادیویی جدیدی برای شبكه‌های محلی بی‌سیم استفاده می‌كند و پهنای باند شبكه‌های بی‌سیم را تا ۵۴ Mbps افزایش می‌دهد. این افزایش قابل توجه در پهنای باند مدیون تكنیك مدولاسیونی موسوم به OFDM است. نرخ‌های ارسال داده در استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱a عبارتند از:۶,۹,۱۲,۱۸,۲۴,۳۶,۴۸,۵۴ Mbps كه بر اساس استاندارد، پشتیبانی از سرعت های ۶,۱۲,۲۴ مگابیت در ثانیه اجباری است. برخی از كارشناسان شبكه‌های محلی بی‌سیم، استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱aرا نسل آینده IEEE ۸۰۲.۱۱تلقی می‌كنند و حتی برخی از محصولات مانند تراشه‌های Atheros وكارت‌های شبكه PCMCIA/Cardbus محصول Card Access Inc. استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱a را پیاده‌سازی كرده‌اند. بدون شك این پهنای باند وسیع و نرخ داده سریع محدودیت‌هایی را نیز به همراه دارد. در واقع افزایش پهنای باند در استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱a باعث شده است كه محدوده عملیاتی آن در مقایسه با IEEE ۸۰۲.۱۱/b كاهش یابد. علاوه بر آن به سبب افزایش سربارهای پردازشی در پروتكل، تداخل، و تصحیح خطاها، پهنای باند واقعی به مراتب كمتر از پهنای باند اسمی این استاندارد است. همچنین در بسیاری از كاربردها امكان سنجی و حتی نصب تجهیزات اضافی نیز مورد نیاز است كه به تبع آن موجب افزایش قیمتِ زیرساختارِ شبكه بی‌سیم می‌شود. زیرا محدوده عملیاتی در این استاندارد كمتر از محدوده عملیاتی در استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱b بوده و به همین خاطر به نقاط دسترسی یا ایستگاه پایه بیشتری نیاز خواهیم داشت كه افزایش هزینه زیرساختار را به دنبال دارد. این استاندارد از باند فركانسی خاصی موسوم به UNII استفاده می‌كند.این باند فركانسی به سه قطعه پیوسته فركانسی به شرح زیر تقسیم می‌شود:
UNII-۱ @ ۵.۲ GHz
UNII-۲ @ ۵.۷ GHz
UNII-۳ @ ۵.۸ GHz
یكی از تصورات غلط در زمینهاستانداردهای ۸۰۲.۱۱ این باور است كه ۸۰۲.۱۱a قبل از ۸۰۲.۱۱b مورد بهره برداری واقع شده است. در حقیقت ۸۰۲.۱۱b نسل دوم استانداردهای بی‌سیم (پس از ۸۰۲.۱۱)است و ۸۰۲.۱۱a نسل سوم از این مجموعه استاندارد به شمار می‌رود. استاندارد ۸۰۲.۱۱a برخلاف ادعای بسیاری از فروشندگان تجهیزات بی‌سیم نمی‌تواند جایگزین ۸۰۲.۱۱b شود زیرا لایه فیزیكی مورد استفاده در هریك تفاوت اساسی با دیگری دارد. از سوی دیگر گذردهی (نرخ ارسال داده) و فواصل در هریك متفاوت است.
این سه ناحیه كاری ۱۲ كانال فركانسی را فراهم می‌كنند. باند UNII-۱ برای كاربردهای فضای بسته، باند UNII-۲ برای كاربردهای فضای بسته و باز، و باند UNII-۳ برای كاربردهای فضای باز و پل بین شبكه‌ای به كار برده می‌شوند. این نواحی فركانسی در ژاپن نیز قابل استفاده هستند. این استاندارد در حال حاضر در قارهاروپا قابل استفاده نیست. در اروپا HyperLAN۲برای شبكه‌های بی‌سیم مورد استفاده قرار می‌گیرد كه به طور مشابه از باند فركانسی ۸۰۲.۱۱aاستفاده می‌كند. یكی از نكات جالب توجه در استاندارد ۸۰۲.۱۱a تعریف كاربردهای پل سازی شبكه‌ای در كاربردهای داخلی و فضای باز است. در واقع این استاندارد مقررات لازم برای پل سازی و ارتباط بین شبكه‌ای از طریق پل را در كاربردهای داخلی و فضای باز فراهم می‌نماید. در یكی تقسیم بندی كلی می‌توان ویژگی ها و مزایای ۸۰۲.۱۱a را در سه محور زیر خلاصه نمود.
▪ افزایش در پهنای باند در مقایسه با استاندارد ۸۰۲.۱۱b (در استاندارد ۸۰۲.۱۱a حداكثر پهنای باند ۵۴ Mbps) می‌باشد.
▪ استفاده از طیف فركانسی خلوت (باند فركانسی ۵ GHz)
▪ استفاده از ۱۲ كانال فركانسی غیرپوشا (سه محدودهفركانسی كه در هریك ۴ كانال غیرپوشا وجود دارد)
۴-۱) افزایش پهنای باند
استاندارد ۸۰۲.۱۱a در مقایسه با ۸۰۲.۱۱b و پهنای باند ۱۱ Mbps حداكر پهنای باند ۵۴ Mbps را فراهم می‌كند. مهم‌ترین عامل افزایش قابل توجه پهنای باند در این استاندارد استفاده از تكنیك پیشرفته مدولاسیون، موسوم به OFDM است. تكنیكOFDM یك تكنولوژی (فنـّاوری) تكامل یافته و بالغ در كاربردهای بی‌سیم به شمار می‌رود. این تكنولوژی مقاومت قابل توجهی در برابر تداخل رادیویی داشته و تأثیر كمتری از پدیده چند مسیری می‌پذیرد. OFDM تحت عناوین مدولاسیون چند حاملی و یا مدولاسیون چندآهنگی گسسته نیز شناخته می‌شود. این تكنیك مدولاسیون علاوه بر شبكه‌های بی‌سیم در تلویزیون‌های دیجیتال (در اروپا، ژاپن، و استرالیا) و نیز به عنوان تكنولوژی پایه در خطوط مخابراتی ADSL مورد استفاده قرار می‌گیرد. آندرو مك كورمیك Andrew McCormik از دانشگاه ادینبورو نمایش محاوره‌ای جالبی از این فناوری گردآوری كرده كه در نشانی http://www.ee.ed.ac.uk/~acmc/OFDMTut.html قابل مشاهده است.
تكنیك OFDM از روش QAM و پردازش سیگنال‌های دیجیتال استفاده كرده و سیگنال داده را با فركانس‌های دقیق و مشخصی تسهیم می‌كند. این فركانس‌ها به گونه ای انتخاب می‌شوند كه خاصیت تعامد را فراهم كنند و به این ترتیب علیرغم همپوشانی فركانسی هر یك از فركانس های حامل به تنهایی آشكار می‌شوند و نیازی به باند محافظت برای فاصله گذاری بین فركانس‌ها نیست. برای كسب اطلاعات بیشتر در خصوص این تكنیك می‌توانید به نشانی زیر مراجعه نمایید:
http://wireless.per.nl/telelearn/ofdm
در كنار افزایش پهنای باند در این استاندارد فواصل مورد استفاده نیز كاهش می‌یابند. در واقع باند فركانسی ۵ GHz تقریباً دوبرابر باند فركانسی ISM (۲.۴ GHz) است كه در استاندارد۸۰۲.۱۱b مورد استفاده قرار می‌گیرد. محدوده موثر در این استاندارد با توجه به سازندگان تراشه‌های بی‌سیم متفاوت و متغیر است ولی به عنوان یك قاعده سرراست می‌توان فواصل در این استاندارد را یك سوم محدوده فركانسی ۲.۴ GHz (۸۰۲.۱۱b) در نظر گرفت. در حال حاضر محدوده عملیاتی (فاصله از فرستنده) در محصولات مبتنی بر ۸۰۲.۱۱a و پهنای باند ۵۴ Mbps در حدود ۱۰ تا ۱۵ متر است. این محدوده در پهنای باند۶ Mbps در حدود ۶۱ تا ۸۴ متر افزایش می‌یابد.
۴-۲) طیف فركانسی تمیزتر
طیف فركانسی UNII در مقایسه با طیف ISM خلوت‌تر است و كاربرد دیگری برای طیف UNII به جز شبكه‌های بی‌سیم تعریف و تخصیص داده نشده است. در حالی كه در طیف فركانسی ISM تجهیزات بی‌سیم متعددی نظیر تجهیزات پزشكی، اجاق های مایكروویو، تلفن‌های بی‌سیم و نظایر آن وجود دارند. این تجهیزات بی‌سیم در باند ۲.۴ GHz یا طیف ISM هیچگونه تداخلی با تجهیزات باند UNII (تجهیزات بی‌سیم ۸۰۲.۱۱a) ندارند.
۴-۳) كانال‌های غیرپوشا
باند فركانسی UNII ، دوازده كانال منفرد و غیر پوشای فركانسی را برای شبكه سازی فراهم می‌كند. از این ۱۲ كانال ۸ كانال مشخص (UNII-۱ , ۲) در شبكه‌های محلی بی‌سیم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ویژگی غیرپوشایی گسترش و پیاده سازی شبكه‌های بی‌سیم را ساده‌تر از باند ISM می‌كند كه در آن تنها ۳ كانال غیر پوشا از مجموع ۱۱ كانال وجود دارد.
۵) همكاری Wi-Fi
ائتلاف "همكاری اتِرنت بی‌سیم" یا( WECA (http://www.wi-fi.org كنسرسیومی از شركت‌های Cisco, ۳Com, Enterasys, Lucent و سایر شركت‌های شبكه‌سازی است. اعضاء WECA از طریق همكاری مشترك تلاش دارند تا قابلیت همكاری تجهیزات بی‌سیم با یكدیگر را تضمین نمایند. برنامه گواهینامه Wi-Fi كه توسط این گروه مطرح شده است نقش كلیدی در گسترش و پذیرش استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱ ایفا می‌كند. در حال حاضر این ائتلاف برای بیش از ۱۰۰ محصول گواهی سازگاری Wi-Fi صادر كرده است و تعداد این محصولات رو به افزایش است. با گسترش فزآینده محصولات IEEE ۸۰۲.۱۱a، WECAبرنامه دیگری برای صدور گواهینامه برای این نوع محصولات نیز ارائه می‌كند.
۶) استاندارد بعدی IEEE ۸۰۲.۱۱g
این استاندارد مشابه IEEE ۸۰۲.۱۱b از باند فركانسی ۲.۴ GHz (یا طیف ISM) استفاده می‌كند و از تكنیك OFDM به عنوان روش مدولاسیون بهره می‌برد. البته PBCC نیز یكی از روش‌های جایگزین و تحت بررسی برای انتخاب تكنیك مدولاسیون در این استاندارد به شمار می‌رود. ۸۰۲.۱۱g از نظر فركانسی، تعداد كانال های غیرپوشا، و توان مشابه ۸۰۲.۱۱b است. محدوده‌های عملیاتی نیز كم و بیش مشابه هستند با این تفاوت كه حساسیت OFDM به نویز تاحدودی این محدوده عملیاتی را كاهش می‌دهد. پهنای باند ۵۴ Mbps یكی از اهداف احتمالی این استاندارد جدید به شمار می‌رود. یكی دیگر از مزایای جالب توجه ۸۰۲.۱۱g سازگاری با ۸۰۲.۱۱b است. در نتیجه ارتقاء از تجهیزات ۸۰۲.۱۱b به استاندارد جدید ۸۰۲.۱۱g امری سرراست خواهد بود.
جدول۶-۱ سه استاندارد شبكه‌های بی‌سیم را با یكدیگر مقایسه می كند.
۷) مراجع
۱) IEEE ۸۰۲.۱۱ Working group website, http://www.ieee۸۰۲.org/۱۱
۲) "Introduction to IEEE ۸۰۲.۱۱", Intelligraphics, http://www.intelligraphics.com
۳) Steve Kapp, "۸۰۲.۱۱: Leaving the wire behind", IEEE Internet Computing, January-February ۲۰۰۲, pp. ۸۲-۸۵
۴) Steve Kapp, "۸۰۲.۱۱a: More Bandwidth without the Wire", IEEE Internet Computing, July-August ۲۰۰۲, pp.۷۵-۷۹
۵) Edgar Danielyan, "IEEE ۸۰۲.۱۱", The Intrnet Protocol Journal, Vol. ۵, No. ۱, March ۲۰۰۲, pp. ۲-۱۳
۶) "A condensed review of Spread Spectrum Techniques for ISM band Systems", Intersil Application Note, AN۹۸۲۰.۱, May ۲۰۰۰ (http://www.intersil.com)

شهاب وهابزاده

منبع : آژانس خبری هک و امنیت