فناوری شبكه های بی سیم انقلابی در فناوری اینترنت

Wireless به فناوری ارتباطی اطلاق می شود كه در آن امواج رادیوئی, مادون قرمز و مایكروویو, بجای سیم و كابل , برای انتقال سیگنال بین دودستگاه استفاده می شود امروزه از شبكه های بدون كابل در ابعاد مختلف و با اهداف متفاوت استفاده می شود

Wireless به فناوری ارتباطی اطلاق می‌شود كه در آن امواج رادیوئی، مادون قرمز و مایكروویو، بجای سیم و كابل ، برای انتقال سیگنال بین دودستگاه استفاده می‌شود. امروزه از شبكه‌های بدون كابل در ابعاد مختلف و با اهداف متفاوت استفاده می‌شود. برقراری یك تماس از طریق دستگاه موبایل، دریافت یك پیام بر روی دستگاه Pager و دریافت نامه‌های الكترونیكی از طریق یك دستگاه PDA، نمونه‌هائی از كاربرد این نوع از شبكه‌ها هستند.

از شبكه‌های بدون كابل می‌توان در مكانهای عمومی، كتابخانه‌ها، رستوران‌ها و مدارس استفاده نمود. در تمامی مكان‌های فوق، می‌توان امكان دستیابی به اینترنت را نیز فراهم نمود. یكی از چالش‌های اصلی اینترنت بدون كابل، به كیفیت سرویس ارائه شده برمی‌گردد. درصورتی‌كه به هر دلیلی بر روی خط اختلال ایجاد گردد، ممكن است ارتباط ایجاد شده قطع و یا امكان استفاده مطلوب از آن وجود نداشته باشد. در این مقاله ما سعی داریم تا فناوری‌های بكاربرده شده در شبكه‌های بی‌سیم را معرفی كرده و آنها را بررسی نمائیم.

● مقدمه

برای اتصال كامپیوترها به شبكه و دسترسی به اینترنت فناوری‌های مختلفی وجود دارد كه از جمله آنها فناوری بی‌سیم می‌باشد. امروزه استفاده از شبكه‌های بی‌سیم و فناوری Wi-Fiو WiMaxدر دنیا بسیار رواج یافته است. شبكه‌های بی‌سیم بازه‌ی وسیعی از كاربردها را شامل شده‌اند كه این بازه از ساختارهای پیچیده‌یی چون شبكه‌های بی‌سیم سلولی -كه اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده می‌شود- و شبكه‌های محلی بی‌سیم گرفته تا انوع ساده‌یی چون هدفون‌های بی‌سیم، را شامل می‌شوند.

استفاده از خط تلفن برای ارتباط اینترنت روز به روز كمتر می‌شود، بهمین خاطر كامپیوترها دیگر ابزاری تجملی به حساب نمی آیند.با توجه به ماهیت این دسته از شبكه‌ها، یكی از مهم‌ترین نكته‌های مورد توجه در استفاده از این فناوری، آگاهی از نقاط قوت و ضعف آن می‌باشد. از جمله نقاط قوت آن میتوان به مسئله امنیت در این نوع شبكه‌ها استناد كرد كه بعنوان یكی از مسئله‌دار ترین مباحث روز در دنیای ارتباطات امروزی محسوب می‌شود كه در مقالات مطرح در این شماره بدان پرداخته شده است.

● كاربرد شبكه‌های بی‌سیم

یكی از ضرورت‌های استراتژیك در بازارهای امروز جهانی، ایجاد امتیازهای رقابتی است. با توجه به این مهم، بهره‌گیری از شبكه‌های بی‌سیم مخابره اطلاعات در كاربرد‌های گوناگون از جمله:

▪ مدیریت انبار

▪ مدیریت پایانه‌ها حمل و نقل زمینی، دریایی و هوائی

▪ مدیریت خطوط تولید

▪ مدیریت تدارك و توزیع

▪ شبكه‌های رایانه‌ای سازمانی

▪ كافی‌نت‌ها

و بسیاری از كاربرد‌های دیگر می‌توانند علاوه بر ایجاد امكان اتخاذ تصمیم‌های دقیق مدیریتی مبتنی بر اطلاعات به هنگام و بالا بردن كارائی و سرعت كار، امتیازهای رقابتی را نیز در اختیار كاربران آن گذارند.

حركت به سوی شبكه‌های بی‌سیم مخابره اطلاعات، راه‌حلی انعطاف‌پذیر برای مدیریت و ثبت اطلاعات را فراهم ساخته و در نتیجه به علت وجود روند مستمر، به هنگام و دقیق اطلاعات ، كارائی مجموعه و مدیریت آن در بالاترین سطح قرار می‌گیرد.

شبكه‌های بی‌سیم بدین علت انعطاف‌پذیرند كه حق انتخاب‌های گوناگونی را در اختیار استفاده كننده قرار داده و بر اساس شناخت از هر صنعتی می‌توان استفاده‌های فراوانی از آنها برد. هر مدیریتی نیازهای منحصر بفرد خود را داراست و محق است كه سیستم شبكه‌ای را در سازمان خود طوری اجرا نماید كه علاوه بر تأمین نیازهای خود، بالاترین كارائی را با كمترین هزینه برای سازمان فراهم سازد.

تجهیزات شبكه‌های بی‌سیم محدودیت‌های رادیوئی نداشته و می‌توانند بر اساس استاندارد IEEE ۸۰۲.۱۱، ۹۰۲ مگاهرتز تا ۴/۲ گیگاهرتز را همراه باسیستم Narrow Band پوشش دهند. راه‌حلی كه در این نوع شبكه‌ها ارائه می‌شود عموما بر اساس فناوری مناسب‌تر برای كاربرد ها مختلف و نه بر اساس فناوری‌های تجهیزات شبكه‌ای می‌باشد.

● انواع شبكه‌های بی‌سیمWireless Local Erea Networks)WLANs):

این نوع شبكه امكان دستیابی كاربران ساكن در یك منطقه محدود نظیر محوطه یك دانشگاه و یا یك سازمان را به شبكه و یا اینترنت فراهم می‌كند. شكل زیر نمونه‌ای از این نوع شبكه را نشان می‌دهد.

▪ Wireless Personal Erea Networks(WPANs):

این نوع شبكه امكان ارتباط بین دستگاه‌های شخصی (نظیر Laptop) در یك ناحیه محدود (حدود ۹۱۴ سانتی‌متر) را فراهم می‌كند. در این نوع شبكه‌ها از دو فناوری اینفرا رد و "Bluetooth" (۸۰۲.۱۵IEEE) استفاده می‌شود.

▪ Wireless Metropolitan Erea Networks(WMANs):

در این نوع شبكه‌ها، امكان ارتباط بین چندین شبكه موجود در یك شهر بزرگ فراهم می‌گردد. از شبكه‌های فوق، اغلب بعنوان شبكه‌های پشتیبان كابلی (مسی، فیبر نوری) استفاده می‌گردد.

▪ ireless Wide Erea Networks(WWANs):

در این نوع شبكه‌ها امكان ارتباط بین شهرها و یا حتی كشورها از طریق سیستم‌های ماهواره‌ای متفاوت فراهم می‌گردد. شبكه‌‌های فوق به سیستم‌های نسل دوم معروف می‌باشند.

● فناوری WiFi

شبكه‌های محلی بی‌سیم WLAN كه تحت پوشش مجوعه استانداردهای IEEE ۸۰۲.۱۱ فعال میباشند را Wi-Fi مینامند.

این شبكه‌ها می‌توانند دارای كابردهای خانگی، اداری یا صنعتی باشند كه نمونه‌هایی از آنها را می‌توان به شرح زیر نام برد.

▪ شبكه‌های توزیع اینترنت در مكان های عمومی مانند فرودگاه ها ،مراكز تجاری و ... ( Hot Spot)

▪ شبكه‌های محلی بی‌سیم در شركت‌ها و ادارات با هدف انتقال اطلاعات (Data)

▪ شبكه‌های محلی بی‌سیم با هدف انتقال مكالمات صدا (VOIP)

▪ شبكه‌های محلی بی‌سیم با هدف انتقال تصویر (CCTV , Video Conference)

▪ شبكه‌های محلی بی‌سیم با هدف استفاده در سیستم‌های امنیتی(Security)

شبكه‌های Wi-Fi بر خلاف تصور عوام دارای امكانات امنیتی بسیار قدرتمند می‌باشند كه از دسترسی غیر مجاز به این شبكه‌ها جلوگیری می‌كند. از جمله این استانداردها می‌توان به

ـ IEEE ۸۰۲.۱x

ـ WEP - Wired Equivalent Privacy

ـ WPA - Wi-Fi Protected Access

ـ TKIP - Temporal Key Integrity Protocol

اشاره كرد. علاوه بر استانداردهای یاد شده در Access Point هایی كه دارای نرم افزارهای كارآمد می‌باشند، امكان فیلتر كردن MAC Address وجود دارد، در این صورت فقط MAC Address های تعریف شده در نرم افزار AP امكان بهره برداری از سرویس AP را دارا می‌باشند.

● آشنایی با مجموعه استانداردهای ۸۰۲.۱۱

استانداردهای ۸۰۲.۱۱ مجموعه‌ای است از استانداردهای شبكه‌های محلی بی‌سیم WLAN كه توسط انجمن مهندسان برق و الكترونیك (IEEE) تدوین شده است. تمام استانداردهای این خانواده بر اساس استاندارد های ذیل در لایه فیزیكی طراحی و پیاده سازی شده است.

▪ Ethernet

▪ CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)

مجموعه استانداردهای ۸۰۲.۱۱x عبارتند از :

ـ ۸۰۲.۱۱a - ۵۴ Mbps, OFDM

ـ ۸۰۲.۱۱b - ۱۱ Mbps. PSK-CCK

ـ ۸۰۲.۱۱d - MAC Layer, Roaming

ـ ۸۰۲.۱۱e - QoS (Quality of Service)

ـ ۸۰۲.۱۱g - ۵۴ Mbps, OFDM

ـ ۸۰۲.۱۱h - Interference Issue

ـ ۸۰۲.۱۱i - Security

ـ ۸۰۲.۱۱j - ۴.۹ to ۵.۰ GHz Japanese regulatory extension

ـ ۸۰۲.۱۱k - Roaming, Transmit Power Control

ـ ۸۰۲.۱۱m - Maintenance of ۸۰۲.۱۱ family specifications

ـ ۸۰۲.۱۱n - MIMO – Multiple Input Multiple Output

در زیر به شرح مختصری از تعدادی از این استانداردها می‌پردازیم:

▪ استانداردهای ۸۰۲.۱۱ a,b,g

این مجموعه از استانداردها شامل سه استاندار می‌باشد كه در شبكه‌های بی‌سیم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۱) OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing

۲) PSK – Phase Shift Keying

CCK – Complementary Code Keying ( ۳

قابل ذكر است كه استاندارد g دارای تطابق با استاندارد قدیمی b می‌باشد. بدین مفهوم كه دستگاه‌های دارای استاندارد ۸۰۲.۱۱g قادر به كار با استاندارد قدیمی تر ۸۰۲.۱۱b می‌باشند.

▪ استاندارد ۸۰۲.۱۱e

این استاندارد برای تكمیل استانداردهای a,b,g با ویژگی امكان ایجاد اولویت در ارسال بسته‌های اطلاعات حساس به تاخیر زمانی مانند بسته های صوتی و تصویری (Voice & Video Packet) تعریف شده است. به این ترتیب با ایجاد اولویت در ارسال بسته‌های حاوی اطلاعات صوتی و تصویری كیفیت ارسال صوت و تصویر بالا رفته و تاخیر (Latency) در ارسال و دریافت بوجود نخواهد آمد.

WiFi یك روش بی‌سیم برای دسترسی به اینترنت با برد كوتاه است. این روش نسبت به روش دسترسی از طریق خط تلفن(Dialup)، سریعتر بوده (البته نسبت به دسترسی باند پهن T۳ و DSL دارای سرعت و برد كمتری می‌باشد) و كاربر با استفاده از این فناوری درحال حركت هم می‌تواند به شبكه متصل شود. البته این قابلیت جابجائی دارای محدودیت بوده و حداكثر تا فاصله ۱۰۰ فوت یا ۵/۳۰ متر تمام جهت‌ها را تحت پوشش قرار می‌دهد.

در این فناوری دیوارها و موانع بر روی برد مؤثر آن می‌تواند تأثیرگذار بوده و آنرا كاهش دهد. در اینصورت برای استفاده از این فناوری در مكانهای بزرگتر از تقویت كننده‌های سیگنال برای افزایش این محدوده استفاده می‌كنند. WiFi همچنین تحت عنوان «شبكه سازی ۱۱/۸۰۲» و «شبكه‌سازی بی‌سیم» نیز نامیده می‌شود. با استفاده از این روش می‌توان كامپیوتر را در هر محلی نظیر اداره و یا منزل بدون نیاز به سیم، ‌به شبكه متصل نمود.

در این فناوری كامپیوترها برای اتصال به شبكه از سیگنالهای رادیوئی استفاده می‌كنند. فناوری اتصالات اینترنتی بی‌سیم با برد كوتاه (WiFi)، نخستین بار در سال ۲۰۰۳ و توسط شركت اینتل بصورت یك استاندارد جهانی برای ارائه اینترنت در مكانهائی نظیر كافی‌نت‌ها و فرودگاه‌ها و حتی یك اداره معرفی شد و مورد استقبال قرار گرفت. در ایران شركت‌های زیادی در حال ارائه این فناوری به مشتریان خود می‌باشند كه از جمله آنها می‌توان به DatTak اشاره نمود.

● فناوری WiMax

WiMax جدیدترین فناوری دسترسی بی‌سیم به شبكه است كه بسیار مشابه با فناوری WiFi عمل می‌كند، اما این فناوری از سرعتی بسیار بالاتر و برد و محدوده وسیع‌تری برخوردار بوده و برای كاربران بیشتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نام از حروف اول كلمات Worldwide Intero Per ability for Microwave Access گرفته شده و همانگونه كه از نام آن پیدا است، راه حلی برای دسترسی به اینترنت از طریق امواج مایكروویو است.

طراحان و مهندسان این روش برآن هستند تا در آینده ای نزدیك، دسترسی بی حد و مرز به اینترنت را برای تمامی كاربران تا حد دسترسی به تلفن همراه آسان كنند و همانگونه كه اكنون در اغلب كشورهای جهان، داشتن و استفاده از یك تلفن قابل حمل، به پدیده ای معمولی بدل شده است، دسترسی آسان و نامحدود به مكان به اینترنت، برای همگان حاصل شود.البته مشكلاتی مانند تأمین امنیت سیستم و گرانی این فناوری از همه‌گیر شدن آن تاكنون جلوگیری نموده است.

پیش‌بینی می‌شود كه در آینده‌ای نه چندان دور و با توجه به پیشرفت چشم‌گیر فناوری‌های زیرساختی، WiMax جایگزین سایر روش‌های دسترسی به اینترنت، از جمله WiFi خواهد شد. این فناوری در آینده ، اینترنت را در كنار شبكه مخابراتی قرار خواهد داد و چنان انقلابی را در این زمینه به وجود خواهد آورد كه روشن كردن اكثر كامپیوترهای قابل حمل، خانگی و یا خاص، مساوی با اتصال آنها به اینترنت باشد.

گفته می‌شود كه فناوری WiMax یك قدم جلوتر از فناوری Wifi است و بسیاری از نگرانی های كاربران را در مورد اتصال به شبكه‌ها را بر طرف خواهد كرد. این استاندارد از طرف IEEE معتبر شناخته شده و كد ۸۰۲.۱۶ از طرف این سازمان به آن اختصاص یافته است.البته تا آن زمان، فناوری WiFi یكی از ساده‌ترین و بهترین روش برای دسترسی به اینترنت خواهد بود.

در حال حاضر شركت اینتل بیشترین تمركز را بر روی WiMax گرفته و مرتباً در حال توسعه این فناوری است و در میان بیش از ۲۰۰ شركتی كه در مورد WiMax در حال تحقیق و ابداع هستند پیشرو محسوب می شود. اینتل اعلام كرده لپ‌تاپ‌های سنترنیوی خود را با قابلیت WiMax حداكثر تا دو سال دیگر به بازار خواهد فرستاد كه این از هم اكنون یك موفقیت برای فناوری WiMax محسوب می‌‌شود.

این شركت همچنین اعلام كرده كه به همراه شركتی به نام كلیروایر (Clearwre) اقدامات بیشتری را برای دسترسی برخی كاربران محدود از طریق WiMax فراهم خواهند كرد تا از هم اكنون تعداد كاربران این فناوری رو به افزایش گذارد. هم اكنون اینتل برای سیستم WiMax تجهیزاتی همچون مودم كابلی و دی اس ال در دست تهیه دارد كه سیگنال های پرسرعت بی سیم WiMax را به بهترین شكل دریافت می كند.