مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

مرکز دانلود تحقیق رايگان دانش آموزان و فروش آنلاين انواع مقالات، پروژه های دانشجويی،جزوات دانشگاهی، خلاصه کتاب، كارورزی و کارآموزی، طرح لایه باز کارت ویزیت، تراکت مشاغل و...(توجه: اگر شما نویسنده یا پدیدآورنده اثر هستید در صورت عدم رضایت از نمایش اثر خود به منظور حذف اثر از سایت به پشتیبانی پیام دهید)

نمونه سوالات کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور (سوالات تخصصی)

نمونه سوالات کارشناسی دانشگاه پیام نور (سوالات تخصصی)

نمونه سوالات دانشگاه پيام نور (سوالات عمومی)

کارآموزی و کارورزی

مقالات رشته حسابداری و اقتصاد

مقالات علوم اجتماعی و جامعه شناسی

مقالات روانشناسی و علوم تربیتی

مقالات فقهی و حقوق

مقالات تاریخ- جغرافی

مقالات دینی و مذهبی

مقالات علوم سیاسی

مقالات مدیریت و سازمان

مقالات پزشکی - مامایی- میکروبیولوژی

مقالات صنعت- معماری- کشاورزی-برق

مقالات ریاضی- فیزیک- شیمی

مقالات کامپیوتر و شبکه

مقالات ادبیات- هنر - گرافیک

اقدام پژوهی و گزارش تخصصی معلمان

پاورپوئینت و بروشورر آماده

طرح توجیهی کارآفرینی

آمار سایت

آمار بازدید

  • بازدید امروز : 2118
  • بازدید دیروز : 1603
  • بازدید کل : 13041575

مقاله59- بررسی شبكه هاي بي سيم 100 ص


مقاله59- بررسی شبكه هاي بي سيم  100 ص

فهرست:

 مقدمه .. 1

 فصل اول

بررسي اجمالي شبكه هاي بي سيم و كابلي

 1-تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي ..... 3

2- عوامل قابل مقايسه شبكه هاي بي سيم و كابلي  3

3- جدول مقايسه اي بين شبكه هاي بي سيم و كابلي ... 5

4- انواع شبكه هاي بي سيم ..... 6

 

فصل دوم

امنيت درشبكه هاي بي سيم

 

1-سه روش امنيتي .. 9

2- انواع استاندارد11 ,802 ........ 9

3- معماري شبكه هاي محلي بي سيم ...... 13

1-3 همبندي هاي 11 ,802 ..... 13

2-3 خدمات ايستگاهي... 15

3-3 خدمات توزيع ..... 16

4-3 دسترسي به رسانه . 17

5-3 لايه فيزيكي ...... 18

6-3 استفاده مجدد از فركانس .................................................................................................................... 23

7-3 آنتن ها ..................................................................................................................................................... 23

4-استاندارد b 11 ,802 .............................................................................................................................. 24

1-4 اثرات فاصله ............................................................................................................................................. 25

2-4 پل بين شبكه اي ................................................................................................................................... 26

3-4 پديده چند مسيري ............................................................................................................................... 26

5- استاندارد a11 ,802 ............................................................................................................................... 26

1-5 افزايش پهناي باند................................................................................................................................... 28

2-5 طيف فركانسی تميزتر........................................................................................................................... 29

3-5 كانال‌های غيرپوشا................................................................................................................................... 29

6- همكاری Wi-Fi......................................................................................................................................... 29

7-استاندارد بعدی IEEE 802.11g..................................................................................................... 30

 

 

فصل سوم

بررسی شبکه Bluetooth

 

1-Bluetooth........................................................................................................... 34

1-1 غولهاي فناوري پيشقدم شده اند........................................................................................................ 35

2-1چگونگي ايجاد بلوتوث وانتخاب نام براي اين كنولوژي............................................................... 35

2- نگاه فني به بلوتوث.................................................................................................................................... 37

3-باند راديويي.................................................................................................................................................. 37

4-جهشهاي فركانسي..................................................................................................................................... 38

5-تخصيص كانال............................................................................................................................................. 38

6-ساختمان توپولوژي توزيع شده شبكه هاي محلي شخصي بلوتوث ............................................ 43

7-پیکربندی...................................................................................................................................................... 45

8-كاربردهايبلوتوث....................................................................................................................................... 46

9- پشته پروتكلي بلوتوث............................................................................................................................... 49

10-لايه راديويي در بلوتوث.......................................................................................................................... 50

11-لايه باند پايه در بلوتوث......................................................................................................................... 51

12-لايه L2CAP در بلوتوث..................................................................................................................... 52

13- ساختار فريم در بلوتوث......................................................................................................................... 53

14- امنيت بلوتوث........................................................................................................................................ 54

15-سرويسهاي امنيتي بلوتوث.................................................................................................................... 55

16-ويژگي امنيت به عنوان يكي از مشخصه هاي بلوتوث.................................................................... 55

 

 

فصل چهارم

Bluetooth و ساير فن آوريهاي بي سيم

 

مقدمه................................................................................................................................................................... 57

1- ساير فن آوري هاي بي سيم.................................................................................................................. 58

2- مقايسه ارتباطات بي سيم Bluetooth و IrDA......................................................................... 58

3-مقايسه ارتباطات بي سيم Home RF و Bluetooth............................................................ 60

4-فن آوري WPAN بطور خلاصه......................................................................................................... 61

 

 

 

فصل پنجم

زبانهاي برنامه نويسي Markup بي سيم

 

1- Compact HTMAL........................................................................................................................ 63

2-آينده BasicXHTMAL ................................................................................................................. 64

3-ويرايشگرهائي براي ايجاد مضامين I-mode..................................................................................... 64

4-ويرايشگرهاي متن ساده............................................................................................................................. 64

5-ويرايشگرهاي كد ....................................................................................................................................... 65

 

 

فصل ششم

كاربردهاي آينده براي فن آوري بي سيم Bluetooth

 

1-حوزه هاي كاربردي آينده........................................................................................................................ 68

2-خرده فروشي و e-Commerce موبايل............................................................................................ 68

3-پزشكي........................................................................................................................................................... 68

4-مسافرت......................................................................................................................................................... 69

5-شبكه سازي خانگي................................................................................................................................ 70

 

فصل هفتم

PAN چيست؟

 

1-شبكه محلي شخصي و ارتباط آن با بدن انسان.................................................................................. 74

2- PAN چگونه كار مي كند؟.............................................................................................................. 75

3-تكنولوژي بي سيمبلوتوثوشبكههايمحليشخصيدرخانهودرجاده................................ 76

4- لايههايپروتكلمعماريبلوتوث.......................................................................................................... 78

5- PAN تغييراتاتصالاتدرآينده................................................................................................. 82

6- بلوتوث يك تواناساز براي شبكه هاي محلي شخصي........................................................................ 83

1-6- مقدمه ...................................................................................................................................................... 83

2-6- AD HOCيك انشعاب شبكه اي................................................................................................. 83

3-6- شبكه سازي بلوتوث ............................................................................................................................ 84

4-6- معماري تابعي براي زمانبندي اسكترنت......................................................................................... 90

 

فصل هشتم

Wireless Network Security

80211, Bluetooth and Handeld Devices

مقدمه

 

نياز روز افزون به پويايي كارها ، استفاده از تجهيزاتي مانند تلفن همراه ، پيجرها و ...بواسطه وجود شبكه هاي بي سيم امكان پذير شده است .

اگر كاربر يا شركت يا برنامه كاربردي خواهان آن باشد كه داده و اطلاعات مورد نياز خود را به صورت متحرك در هر لحظه در اختيار داشته باشند ، شبكه هاي بي سيم جواب مناسبي براي آنها است.اخيرا شبكه هاي محلي بيسيم به عنوان جايگزين و يا مكمل شبكه هاي معمولي داراي سيم مطرح شده اند. به دليل عدم نياز به سيم واتصالات براي برقراري ارتباط, اين شبكه ها آزادي تحرك بيشتري ايجاد مي كنند , ساده تر و مطمئن تر هستند و از همه مهمتر ارزانتر تمام مي شوند. شبكه محلي بي سيم حتي مي تواند جايگزين شبكه تلفن داخلي ,البته با امكانات بسيار بالاتر شود. علاوه بر اين نصب و نگهداري آنها آسان ,ساده و سريع است, تقريبا هر محل كاري كه بيش از يك نفر در آن مشغول به كار است , داراي يك شبكه محلي است.شبكه هاي محلي براي منظورهاي مختلفي بكار گرفته مي شوند, ازجمله دسترسي به اطلاعات اداري مشترك , استفاده مشترك از نرم افزارها و پرينترها و اتصال به اينترنت. اتصال به شبكه هاي محلي تاكنون از طريق سيم شبكه صورت مي گرفته است. سيمي كه بايد از محل كامپيوتر شما تا مركز اتصال كليه سيم هاي شبكه به يكديگر(hub) بر روي ديوارها , سقف ها واز داخل كانال هاامتداد مي يافته است. طبيعتا هر كامپيوتر براي اتصال به شبكه محلي بايد نزديك به يك پريز شبكه باشد.البته با پيشرفت هايي كه اخيرا در تكنولوژي ارتباطات بي سيم حاصل شده است ,ديگر احتياجي به سيم و پريز نيست.

علاقه مند شده ايد؟پس ادامه دهيد.

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

بررسي اجمالي شبكه هاي بي سيم و كابلي


1- تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي

شبكه هاي محلي براي خانه و محيط كار مي توانند به دو صورت كابلي يا بي سيم طراحي گردند.در ابتدا اين شبكه ها به روش كابلي با استفاده از تكنولوژي Ethernet طراحي مي شدند اما اكنون با روند رو به افزايش استفاده از شبكه هاي بي سيم با تكنولوژي Wi-Fi مواجه هستيم.

در شبكه هاي كابلي (كه در حال حاضر بيشتر با توپولوژي ستاره اي بكار مي روند ) بايستي از محل هر ايستگاه كاري تا دستگاه توزيع كننده (هاب يا سوئيچ ) به صورت مستقل كابل كشي صورت پذيرد(طول كابل از نوعCAT 5 نبايستي از 100 متر بيشتر باشد در غير اينصورت از فيبر نوري استفاده مي شود) كه تجهيزات به كار رفته از دو نوع غير فعال (Passive) مانند كابل ، داكت ، پچ پنل و … و فعال (Active )مانند هاب ، سوئيچ ، روتر ، كارت شبكه و … هستند.

مؤسسه مهندسي IEEE استانداردهاي 3U802. را براي Fast Ethernet و 802.3ab و 802.3z را براي Gigabit Ethernet (مربوط به كابلهاي الكتريكي و نوري ) در نظر گرفته است.

شبكه هاي بي سيم نيز شامل دستگاه مركزي (Access Point ) مي باشد كه هر ايستگاه كاري مي -تواند حداكثر تا فاصله 30 متري آن (بدون مانع) قرار گيرد.شبكه هاي بي سيم يكي از سه استاندارد Wi-Fi زير را بكار مي برند:

802.11b :كه اولين استانداردي است كه به صورت گسترده بكار رفته است .

802.11a : سريعتر اما گرانتر از 802.11b مي باشد.

802.11g :جديدترين استاندارد كه شامل هر دو استاندارد قبلي بوده و از همه گرانتر مي باشد.

هر دونوع شبكه هاي كابلي و بي سيم ادعاي برتري بر ديگري را دارند اما انتخاب صحيح با در نظر گرفتن قابليتهاي آنها ميسر مي باشد.

 

2- عوامل قابل مقايسه در شبكه هاي بي سيم و كابلي

در مقايسه شبكه هاي بي سيم و كابلي مي تواند قابليتهاي زير مورد بررسي قرار گيرد:

  • نصب و راه اندازي
  • هزينه
  • قابليت اطمينان
  • كارائي
  • امنيت

 

1-2- نصب و راه اندازي

در شبكه هاي كابلي بدليل آنكه به هر يك از ايستگاههاي كاري بايستي از محل سويئچ مربوطه كابل كشيده شود با مسائلي همچون سوارخكاري ، داكت كشي ، نصب پريز و......... مواجه هستيم در ضمن اگر محل فيزيكي ايستگاه مورد نظر تغيير يابد بايستي كه كابل كشي مجدد و .......صورت پذيرد.

شبكه هاي بي سيم از امواج استفاده نموده و قابليت تحرك بالائي را دارا هستند بنابراين تغييرات در محل فيزيكي ايستگاههاي كاري به راحتي امكان پذير مي باشد براي راه اندازي آن كافيست كه از روشهاي زير بهره برد:

  • Ad hoc : كه ارتباط مستقيم يا همتا به همتا (Peer toPeer )تجهيزات را با يكديگر ميسرمي سازد.
  • Infrastructure : كه باعث ارتباط تمامي تجهيزات با دستگاه مركزي مي شود.

بنابراين ميتوان دريافت كه نصب و را ه اندازي شبكه هاي كابلي يا تغييرات در آن بسيار مشكلتر نسبت به مورد مشابه يعني شبكه هاي بي سيم است .

 

2-2- هزينه

تجهيزاتي همچون هاب ، سوئيچ يا كابل شبكه نسبت به مورد هاي مشابه در شبكه هاي بي سيم ارزانتر مي باشد اما درنظر گرفتن هزينه هاي نصب و تغييرات احتمالي محيطي نيز قابل توجه است .

قابل به ذكر است كه با رشد روز افزون شبكه هاي بي سيم ، قيمت آن نيز در حال كاهش است .

 

3-2- قابليت اطمينان

تجهيزات كابلي بسيار قابل اعتماد مي باشند كه دليل سرمايه گذاري سازندگان از حدود بيست سال گذشته نيز همين مي باشد فقط بايستي در موقع نصب و يا جابجائي ، اتصالات با دقت كنترل شوند.

تجهيزات بي سيم همچون Broadband Router ها مشكلاتي مانند قطع شدن‌هاي پياپي، تداخل امواج الكترومغناظيس، تداخل با شبكه‌هاي بي‌سيم مجاور و ... را داشته اند كه روند رو به تكامل آن نسبت به گذشته(مانند802.11 g ) باعث بهبود در قابليت اطمينان نيز داشته است .

 

4-2- كارائي

شبكه هاي كابلي داراي بالاترين كارائي هستند در ابتدا پهناي باند Mbps10 سپس به پهناي باندهاي بالاتر(Mbps100 وMbps1000) افزايش يافتند حتي در حال حاضر سوئيچهائي با پهناي باندGbps 1 نيز ارائه شده است .

شبكه هاي بي سيم با استاندارد802.11bحداكثر پهناي باندMbps11 و با 802.11 a و 80211 g پهناي باند Mbps54 را پشتيباني مي كنند حتي در تكنولوژيهاي جديد اين روند با قيمتي نسبتا بالاتر بهMbps108 نيز افزايش داده شده است.

علاوه بر اين كارائي Wi-Fi نسبت به فاصله حساس مي باشد يعني حداكثر كارائي با افزايش فاصله نسبت به َAccess Point پايين خواهد آمد. اين پهناي باند براي به اشتراك گذاشتن اينترنت يا فايلها كافي بوده اما براي برنامه هائي كه نياز به رد و بدل اطلاعات زياد بين سرور و ايستگاهاي كاري(lient to Server ) دارند كافي نيست .

 

5-2- امنيت

بدليل اينكه در شبكه هاي كابلي كه به اينترنت هم متصل هستند، وجود ديواره آتش از الزامات است و تجهيزاتي مانند هاب يا سوئيچ به تنهايي قادر به انجام وظايف ديواره آتش نمي باشند، بايستي در چنين شبكه هايي ديواره آتش مجزايي نصب شود.

تجهيزات شبكه هاي بي سيم مانند BroadbandRouterها ديواره آتش بصورت نرم افزاري وجود داشته و تنها بايستي تنظيمات لازم صورت پذيرد.از سوي ديگر به دليل اينكه در شبكه‌هاي بي‌سيم از هوا بعنوان رسانه انتقال استفاده ميشود، بدون پياده سازي تكنيك‌هاي خاصي مانند رمزنگاري، امنيت اطلاعات بطور كامل تامين نمي گردد استفاده از رمزنگاري WEP (Wired Equivalent Privacy) باعث بالا رفتن امنيت در اين تجهيزات گرديده است .

انتخاب صحيح كدام است؟

با توجه به بررسي و آناليز مطالبي كه مطالعه كرديد بايستي تصميم گرفت كه در محيطي كه اشتراك اطلاعات وجود دارد و نياز به ارتباط احساس مي شو د كدام يك از شبكه هاي بي سيم و كابلي مناسبتر به نظر مي رسند .

جدول زير خلاصه اي از معيارهاي در نظر گرفته شده در اين مقاله مي باشد .

بعنوان مثال اگر هزينه براي شما مهم بوده و نياز به استفاده از حداكثر كارائي را داريد ولي پويائي براي شما مهم نمي باشد بهتر است از شبكه كابلي استفاده كنيد.

بنابراين اگر هنوز در صدد تصميم بين ايجاد يك شبكه كامپيوتري هستيد جدول زير انتخاب را براي شما ساده تر خواهد نمود.

 

3- جدول مقايسه اي بين شبكه هاي بي سيم و كابلي

 

 

 

شبكه هاي بي‌سيم

شبكه هاي كابلي
نوع سرويس

آسان

نسبتا مشكل

نصب و راه اندازي

بيشتر

كمتر

هزينه

متوسط

بالا

قابليت اطمينان

خوب

خيلي خوب

كارائي

نسبتا خوب

خوب

امنيت

پوياتر

محدود

پويايي حركت

 

4- انواع شبكه هاي بي سيم

 

  • :( Wireless Local Area Networks ) WLANS

 

اين نوع شبكه براي كاربران محلي از جمله محيطهاي(Campus) دانشگاهي يا آزمايشگاهها كه نياز به استفاده از اينترنت دارند مفيد مي باشد.

در اين حالت اگر تعداد كاربران محدود باشند مي توان بدون استفاده از Access Point اين ارتباط را برقرار نمود .در غير اينصورت استفاده از Access Point ضروري است.


مي توان با استفاده از آنتن هاي مناسب مسافت ارتباطي كاربران را به شرط عدم وجود مانع تاحدي طولاني تر نمود.

 

 

 

 

  • :(Wireless Personal Area Networks ) WPANS

 

دو تكنولوژي مورد استفاده براي اين شبكه ها عبارت از :(Infre Red)IR وBluetooth (IEEE802.15 ) مي باشد كه مجوز ارتباط در محيطي حدود 90 متر را مي دهد البته در IR نياز به ارتباط مستقيم بوده و محدوديت مسافت وجود دارد .

 

  • WMANS :(Wireless Metropolitan Area Networks )

 

توسط اين تكنولوژي ارتباط بين چندين شبكه يا ساختمان در يك شهر برقرار مي شود براي Backup آن مي توان از خطوط اجاره اي ،فيبر نوري يا كابلهاي مسي استفاده نمود .

 

 

  • :(Wireless Wide Area Networks) WMANS

 

براي شبكه هائي با فواصل زياد همچون بين شهرها يا كشورها بكار مي روداين ارتباط ازطريق آنتن ها ي بي سيم يا ماهواره صورت مي پذيرد .

جدول و شكل زير كاربرد انواع شبكه هاي بي سيم در فواصل متفاوت را نشان مي دهد:

 


  • Bultooth

که در فصلهای بعدی به تشریح آن خواهیم پرداخت.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

 

امنيت در شبكه هاي بي سيم

 

1- امنيت در شبكه هاي بي سيم

سه روش امنيتي در شبكه هاي بي سيم عبارتند از :

 

  • WEP (Wired Equivalent privacy):

در اين روش از شنود كاربرهايي كه در شبكه مجوز ندارند جلوگيري به عمل مي آيد كه مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا نياز به تنظيمات دستي( KEY ) مربوطه در هر Client مي باشد.

اساس رمز نگاري WEP بر مبناي الگوريتم RC4 بوسيله RSA مي باشد.

 

  • SSID ( SERVICE SET IDENTIFIRE):

شبكه هايWLAN داراي چندين شبكه محلي مي باشند كه هركدام آنها داراي يك شناسه (Identifier) يكتا مي باشند اين شناسه ها در چندين Access Point قرار داده مي شوند .

هر كاربر براي دسترسي به شبكه مورد نظر بايستي تنظيمات شناسه SSID مربوطه را انجام دهد .

 

  • MAC (MEDIA ACCESS CONTROL):

ليستي از MAC آدرس هاي مورد استفاده در يك شبكه به AP (Access Point) مربوطه وارد شده بنابراين تنها كامپيوترهاي داراي اين MAC آدرسها اجازه دسترسي دارند به عبارتي وقتي يك كامپيوتر درخواستي را ارسال مي كند MAC آدرس آن با ليست MAC آدرس مربوطه در AP مقايسه شده و اجازه دسترسي يا عدم دسترسي آن مورد بررسي قرار مي گيرد .

اين روش امنيتي مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا در شبكه هاي بزرگ امكان ورود اين آدرسها به AP بسيار مشكل مي باشد.

 

2- انواع استاندارد 802.11

اولين بار در سال 1990 بوسيله انستيتيو IEEE معرفي گرديد كه اكنون تكنولوژيهاي متفاوتي از اين استاندارد براي شبكه هاي بي سيم ارائه گرديده است .

امروزه با بهبود عملكرد، كارايی و عوامل امنيتی، شبكه‌های بی‌سيم به شكل قابل توجهی در حال رشد و گسترش هستند و استاندارد IEEE 802.11 استاندارد بنيادی است كه شبكه‌های بی‌سيم بر مبنای آن طراحی و پياده سازی می‌شوند.

در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك (IEEE)استانداردIEEE802.11-1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سيم منتشر ساخت. اين استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سيم يا همانIEEE802.11تحت عنوان ISO/IEC8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بين‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا (ANSI) پذيرفته شده است. تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بی‌سيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعريف می‌كند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيط‌های دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps كاهش يابد. روش تلفيق يا مدولاسيون در اين پهنای باند روش DSSS است. بر اساس اين استاندارد پهنای باند1 Mbps با استفاده از روش مدولاسيون FHSSنيز قابل دستيابی است و در محيط‌های عاری از اغتشاش (نويز) پهنای باند 2Mbpsنيز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسيون در محدوده باند راديويی 2.4GHz عمل می‌كنند. يكی از نكات جالب توجه در خصوص اين استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسيون‌های راديويی DSSS و FHSS به عنوان رسانهانتقال است. ولی كاربرد اين رسانه با توجه به محدوديت حوزه عملياتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زير گروه‌های متعددی تقسيم می‌شود. شكل‌های 1-1و 1-2 گروه‌های كاری فعال در فرآيند استاندارد سازی را نشان می‌دهد. برخی از مهم‌ترين زير گروه‌ها به قرار زير است:

- 802.11D: Additional Regulatory Domains
- 802.11E: Quality of Service (QoS)
- 802.11F: Inter-Access Point Protocol (IAPP)
- 802.11G: Higher Data Rates at 2.4 GHz
- 802.11H: Dynamic Channel Selection and Transmission Power Control
- 802.11i: Authentication and Security

كميتهE 802.11 كميته‌ای است كه سعی دارد قابليت QoS اِتـِرنت را در محيط شبكه‌های بی‌سيم ارائه كند. توجه داشته باشيد كه فعاليت‌های اين گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. اين كميته در نظر دارد كه ارتباط كيفيت سرويس سيمی يا Ethernet QoS را به دنيای بی‌سيم بياورد.

كميته 802.11g كميته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه يافته نيز شناخته می‌شود. اين كميته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزايش دهد. باند فركانسی ISM يا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، يك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از اين باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع راديويی نيازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهايی نشده است و مهم‌ترين علت آن رقابت شديد ميان تكنيك‌های مدولاسيون است. اعضاء اين كميته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنيك تسهيم OFDM استفاده نمايند ولی با اين وجود روش PBCC نيز می‌تواند به عنوان يك روش جايگزين و رقيب مطرح باشد.

كميته 802.11h مسئول تهيه استانداردهای يكنواخت و يكپارچه برای توان مصرفی و نيز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.

فعاليت دو كميته 802.11iو 802.11x در ابتدا برروی سيستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. اين دو كميته مسئول تهيه پروتكل‌های جديد امنيت هستند. استاندارد اوليه از الگوريتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كليد رمز نگاری به طول 40 و 128 بيت وجود دارد. WEP مشخصاً يك روش رمزنگاری است كه از الگوريتم RC4 برای رمزنگاری فريم‌ها استفاده می‌كند. فعاليت اين كميته در راستای بهبود مسائل امنيتی شبكه‌های محلی بی‌سيم است.

شكل 1-1- گروه‌های كاری لايه فيزيكی


شكل1-2- گروه‌های كاری لايه دسترسی به رسانه

 

اين استاندارد لايه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لايه فيزيكی (PHY) در يك شبكه محلی با اتصال بی‌سيم را دربردارد. شكل 1-3 جايگاه استاندارد 802.11 را در مقايسه با مدل مرجع نشان می‌دهد.



شكل 1-3- مقايسه مدل مرجعOSI و استاندارد 802.11

محيط‌های بی‌سيم دارای خصوصيات و ويژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند كه در مقايسه با شبكه‌های محلی سيمی جايگاه خاصی را به اين گونه شبكه‌ها می‌بخشد. به طور مشخص ويژگی‌های فيزيكی يك شبكه محلی بی‌سيم محدوديت‌های فاصله، افزايش نرخ خطا و كاهش قابليت اطمينان رسانه، همبندی‌های پويا و متغير، تداخل امواج، و عدم وجود يك ارتباط قابل اطمينان و پايدار در مقايسه با اتصال سيمی است. اين محدوديت‌ها، استاندارد شبكه‌های محلی بی‌سيم را وا می‌دارد كه فرضيات خود را بر پايه يك ارتباط محلی و با بُرد كوتاه بنا نهد. پوشش‌های جغرافيايی وسيع‌تر از طريق اتصال شبكه‌های محلی بی‌سيم كوچك برپا می‌شود كه در حكم عناصر ساختمانی شبكه گسترده هستند. سيـّار بودن ايستگاه‌های كاری بی‌سيم نيز از ديگر ويژگی‌های مهم شبكه‌های محلی بی‌سيم است. در حقيقت اگر در يك شبكه محلی بی‌سيم ايستگاه‌های كاری قادر نباشند در يك محدودهعملياتی قابل قبول و همچنين ميان ساير شبكه‌های بی‌سيم تحرك داشته باشد، استفاده از شبكه‌های محلی بی‌سيم توجيه كاربردی مناسبی نخواهد داشت.

از سوی ديگر به منظور حفظ سازگاری و توانايی تطابق و همكاری با ساير استانداردها، لايهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بايست از ديد لايه‌های بالاتر مشابه يك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدين خاطر لايه MAC در اين استاندارد مجبور است كه سيـّاربودن ايستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از ديد لايه‌های بالاتر استاندارد اين سيـّاربودن احساس نشود. اين نكته سبب می‌شود كه لايهMAC در اين استاندارد وظايفی را بر عهده بگيرد كه معمولاً توسط لايه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع اين استاندارد لايه‌های فيزيكی و پيوند داده جديدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لايه فيزيكی جديد از فركانس‌های راديويی به عنوان رسانه انتقال بهره می‌برد. شكل1-4، جايگاه اين دو لايه در مدل مرجع OSI را در كنار ساير پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد. همانگونه كه در اين شكل مشاهده می‌شود وجود اين دولايه از ديد لايه‌های فوقانی شفاف است.

 

شكل 1-4- جايگاه 802.11 در مقايسه با ساير پروتكل‌ها

علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقيه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغييرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اوليه اضافه كرده است كه در ادامه اين مقاله به بررسی آنها خواهيم پرداخت.

 

3.معماری شبكه‌های محلی بی‌سيم

معماری 802.11 از عناصر ساختمانی متعددی تشكيل شده است كه در كنار هم، سـّيار بودن ايستگاه‌های كاری را پنهان از ديد لايه‌های فوقانی برآورده می‌سازد. ايستگاه بی‌سيم يا به اختصار ايستگاه (STA)، بنيادی‌ترين عنصر ساختمانی در يك شبكه محلی بی‌سيم است. يك ايستگاه، دستگاهی است كه بر اساس تعاريف و پروتكل‌های 802.11 (لايه‌های MAC و PHY) عمل كرده و به رسانه بی‌سيم متصل است. توجه داشته باشيد كه براساس تعريف كلاسيكِ شبكه‌های كامپيوتری، يك شبكه كامپيوتری مجموعه‌ای از كامپيوترهای مستقل و متصل است كه منظور از اتصال در اين تعريف، توانايی جابجايی و مبادله پيام‌ها است. ايستگاه‌های كاری بی‌سيم امروزی عمدتاً به صورت مجموعه سخت‌افزاري/نرم‌افزاری كارت‌های شبكه بی‌سيم پياده‌سازی می‌شوند. همچنين يك ايستگاه می‌تواند يك كامپيوتر قابل حمل، كامپيوتر كفدستی و يا يك نقطه دسترسی باشد. نقطه دسترسی در واقع در حكم پلی است كه ارتباط ايستگاه‌های بی‌سيم را با سيستم توزيع يا شبكه سيمی برقرار می‌سازد. كوچكترين عنصر ساختمانی شبكه‌های محلی بی‌سيم در استاندارد 802.11 مجموعه سرويس پايه يا BSS ناميده می‌شود. در واقع BSS مجموعه‌ای از ايستگاه‌های بی‌سيم است.

3-1- همبندی‌های 802.11

در يك تقسيم بندی كلی می‌توان دو همبندی را برای شبكه‌های محلی بی‌سيم در نظر گرفت. سـاده‌ترين همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSSاست. در اين همبندی ايستگاه‌ها از طريق رسانه بی‌سيم به صورت نظير به نظير با يكديگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پيام) از تجهيزات يا ايستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در اين همبندی به سبب محدوديت‌های فاصله هر ايستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ايستگاه‌های ديگر در تماس باشد. به اين ترتيب شرط اتصال مستقيم در همبندی IBSS آن است كه ايستگاه‌ها در محدوده عملياتی بی‌سيم يا همان بُرد شبكه بی‌سيم قرار داشته باشند. شكل 2-1 همبندی IBSSرا نشان می‌دهد.

شكل 2-1- همبندی فی‌البداهه يا IBSS

همبندی ديگر زيرساختار است. در اين همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ايستگاه‌های موجود در يك مجموعه سرويس را به سيستم توزيع متصل می‌كند. در اين هم بندی تمام ايستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گيرند و اتصال مستقيم بين ايستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظيفه دارد فريم‌ها (قاب‌های داده) را بين ايستگاه‌ها توزيع و پخش كند. شكل 2-2 همبندی زيرساختار را نشان می‌دهد.

شكل2-2- همبندی زيرساختار در دوگونه BSS و ESS

 

در اين هم بندی سيستم توزيع، رسانه‌ای است كه از طريق آن نقطه دسترسی (AP) با ساير نقاط دسترسی در تماس است و از طريق آن می‌تواند فريم‌ها را به ساير ايستگاه‌ها ارسال نمايد. از سوی ديگر می‌تواند بسته‌ها را در اختيار ايستگاه‌های متصل به شبكه سيمی نيز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصيف ويژه‌ای برای سيستم توزيع ارائه نشده است، لذا محدوديتی برای پياده سازی سيستم توزيع وجود ندارد، در واقع اين استاندارد تنها خدماتی را معين می‌كند كه سيستم توزيع می‌بايست ارائه نمايد. بنابراين سيستم توزيع می‌تواند يك شبكه 802.3 معمولی و يا دستگاه خاصی باشد كه سرويس توزيع مورد نظر را فراهم می‌كند.

استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملياتی شبكه را گسترش می‌دهد. اين همبندی به شكل مجموعه سرويس گسترش يافته (ESS) بر پا می‌شود. در اين روش يك مجموعه گسترده و متشكل از چندين BSS يا مجموعه سرويس پايه از طريق نقاط دسترسی با يكديگر در تماس هستند و به اين ترتيب ترافيك داده بين مجموعه‌های سرويس پايه مبادله شده و انتقال پيام‌ها شكل می‌گيرد. در اين همبندی ايستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملياتی بزرگ‌تری گردش نمايند. ارتباط بين نقاط دسترسی از طريق سيستم توزيع فراهم می‌شود. در واقع سيستم توزيع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سيم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سيم يا شبكه‌های سيمی شكل گيرد. سيستم توزيع در هر نقطه دسترسی به عنوان يك لايه عملياتی ساده است كه وظيفه آن تعيين گيرنده پيام و انتقال فريم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در اين همبندی آن است كه تجهيزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ايستگاه‌های سيـّار داخل ESS را صرفنظر از پويايی و تحركشان به صورت يك شبكه منفرد در سطح لايه MAC تلقی می‌كنند. به اين ترتيب پروتكل‌های رايج شبكه‌های كامپيوتری كوچكترين تأثيری از سيـّار بودن ايستگاه‌ها و رسانه بی‌سيم نمی‌پذيرند. جدول 2-1 همبندی‌های رايج در شبكه‌های بی‌سيم مبتنی بر 802.11 را به اختصار جمع بندی می‌كند.

802.11 Topologies

Independent Basic Service Set (IBSS)

("Ad Hoc" or "Peer to Peer")

Infrastructure

Basic Service Set (BSS)

Extended Service Set (ESS)

جدول 2-1- همبنديهای رايج در استاندارد 802.11

 

3-2- خدمات ايستگاهی

بر اساس اين استاندارد خدمات خاصی در ايستگاه‌های كاری پياده‌سازی می‌شوند. در حقيقت تمام ايستگاه‌های كاری موجود در يك شبكه محلی مبتنی بر 802.11 و نيز نقاط دسترسی موظف هستند كه خدمات ايستگاهی را فراهم نمايند. با توجه به اينكه امنيت فيزيكی به منظور جلوگيری از دسترسی غير مجاز بر خلاف شبكه‌های سيمی، در شبكه‌های بی‌سيم قابل اعمال نيست استاندارد 802.11 خدمات هويت سنجی را به منظور كنترل دسترسی به شبكه تعريف می‌نمايد. سرويس هويت سنجی به ايستگاه كاری امكان می‌دهد كه ايستگاه ديگری را شناسايی نمايد. قبل از اثبات هويت ايستگاه كاری، آن ايستگاه مجاز نيست كه از شبكه بی‌سيم برای تبادل داده استفاده نمايد. در يك تقسيم بندی كلی 802.11 دو گونه خدمت هويت سنجی را تعريف می‌كند:

- Open System Authentication
- Shared Key Authentication

روش اول، متد پيش فرض است و يك فرآيند دو مرحله‌ای است. در ابتدا ايستگاهی كه می‌خواهد توسط ايستگاه ديگر شناسايی و هويت سنجی شود يك فريم مديريتی هويت سنجی شامل شناسه ايستگاه فرستنده، ارسال می‌كند. ايستگاه گيرنده نيز فريمی در پاسخ می‌فرستد كه آيا فرستنده را می‌شناسد يا خير. روش دوم كمی پيچيده‌تر است و فرض می‌كند كه هر ايستگاه از طريق يك كانال مستقل و امن، يك كليد مشترك سّری دريافت كرده است. ايستگاه‌های كاری با استفاده از اين كليد مشترك و با بهره‌گيری از پروتكلی موسوم به WEP اقدام به هويت سنجی يكديگر می‌نمايند. يكی ديگر از خدمات ايستگاهی خاتمه ارتباط يا خاتمه هويت سنجی است. با استفاده از اين خدمت، دسترسی ايستگاهی كه سابقاً مجاز به استفاده از شبكه بوده است، قطع می‌گردد.

در يك شبكه بی‌سيم، تمام ايستگاه‌های كاری و ساير تجهيزات قادر هستند ترافيك داده‌ای را "بشنوند" – در واقع ترافيك در بستر امواج مبادله می‌شود كه توسط تمام ايستگاه‌های كاری قابل دريافت است. اين ويژگی سطح امنيتی يك ارتباط بی‌سيم را تحت تأثير قرار می‌دهد. به همين دليل در استاندارد 802.11 پروتكلی موسوم به WEP تعبيه شده است كه برروی تمام فريم‌های داده و برخی فريم‌های مديريتی و هويت سنجی اعمال می‌شود. اين استاندارد در پی آن است تا با استفاده از اين الگوريتم سطح اختفاء وپوشش را معادل با شبكه‌های سيمی نمايد.

3-3-خدمات توزيع

خدمات توزيع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سيستم توزيع را مهيا می‌سازد. معمولاً خدمات توزيع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزيع در اين استاندارد عبارتند از:

- پيوستن به شبكه
- خروج از شبكه بی‌سيم
- پيوستن مجدد
- توزيع
- مجتمع سازی

سرويس اول يك ارتباط منطقی ميان ايستگاه سيّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ايستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بايست با يك نقطه دسترسی برروی سيستم ميزبان مرتبط گردد. اين عضويت، به سيستم توزيع امكان می‌دهد كه فريم‌های ارسال شده به سمت ايستگاه سيّار را به درستی در اختيارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سيم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهيم اجباراً ارتباط ايستگاه سيّار را از نقطه دسترسی قطع كنيم و يا هنگامی كه ايستگاه سيّار بخواهد خاتمه نيازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرويس پيوستن مجدد هنگامی مورد نياز است كه ايستگاه سيّار بخواهد با نقطه دسترسی ديگری تماس بگيرد. اين سرويس مشابه "پيوستن به شبكه بی‌سيم" است با اين تفاوت كه در اين سرويس ايستگاه سيّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جديدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پيوستن مجدد با توجه به تحرك و سيّار بودن ايستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذير است. اين اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جديد كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فريم‌های بافر شده احتمالی را دريافت كند كه به مقصد اين ايستگاه سيّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرويس توزيع فريم‌های لايه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرويسی است كه شبكه محلی بی‌سيم را به ساير شبكه‌های محلی و يا يك يا چند شبكه محلی بی‌سيم ديگر متصل می‌كند. سرويس مجتمع سازی فريم‌های 802.11 را به فريم‌هايی ترجمه می‌كند كه بتوانند در ساير شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. اين عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فريم‌های ساير شبكه‌ها نيز به فريم‌های 802.11 ترجمه شده و از طريق امواج در اختيار ايستگاه‌های كاری سيّار قرار می‌گيرند.

3-4- دسترسی به رسانه

روش دسترسی به رسانه در اين استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در اين روش ايستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال راديويی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال راديويی اشغال باشد با استفاده از الگوريتم خاصی به اندازه يك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال راديويی می‌كنند. در روش CSMA/CA ايستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گيرنده فيلد كنترلی فريم يا همان CRCرا چك می‌كند و سپس يك فريم تصديق می‌فرستد. دريافت تصديق به اين معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده اين تصديق را دريافت نكند، مجدداً فريم را ارسال می‌كند. اين عمل تا زمانی ادامه می‌يابد كه فريم تصديق ارسالی از گيرنده توسط فرستنده دريافت شود يا تكرار ارسال فريم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فريم را دور می‌اندازد.

در شبكه‌های بی‌سيم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسايی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد:

  1. پياده سازی مكانيزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال راديويی دوطرفه نياز دارد كه با استفاده از آن ايستگاه سيّار بتواند در حين ارسال، سيگنال را دريافت كند كه اين امر باعث افزايش قابل توجه هزينه می‌شود.
  2. در يك شبكه بی‌سيم، بر خلاف شبكه‌های سيمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ايستگاه‌های سيّار امواج يكديگر را دريافت می‌كنند. در واقع در محيط بی‌سيم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوييم. در شكل زير ايستگاه‌های كاری "A" و "B" هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده يكديگر قرار ندارند.


شكل 2-3- روزنه‌های پنهان

برای غلبه بر اين مشكل، استاندارد 802.11 از تكنيكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانيزم تصديق استفاده می‌كند. همچنين با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نيز به منظور كاهش احتمال تصادم در اين استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه يا VCS استفاده می‌شود. در اين روش ايستگاه فرستنده ابتدا يك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گيرنده، و زمان مورد نياز برای اشغال كانال راديويی را می‌فرستد. هنگامی كه گيرنده اين فريم را دريافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فريم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ايستگاه‌هايی كه فريم‌های كنترلی RTS/CTS را دريافت می‌كنند وضعيت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAVرا تنظيم می‌كنند. در صورتی كه ساير ايستگاه‌ها بخواهند فريمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فيزيكی رسانه (كانال راديويی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پويا تغيير می‌كند. به اين ترتيب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نيز به حداقل مقدار می‌رسند. شكل2-4زمان‌بندی RTS/CTS و وضعيت ساير ايستگاه‌ها را نشان می‌دهد.


شكل 2-4- زمان‌بندی RTS/CTS

3-5- لايه فيزيكی

در اين استاندارد لايه فيزيكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فريم‌های لايه MAC جهت ارسال و دريافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اينكه با استفاده از روش‌های تسهيم فريم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهايت وضعيت رسانه (كانال راديويي) را در اختيار لايه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد. سه تكنيك راديويی مورد استفاده در لايه فيزيكی اين استاندارد به شرح زير می‌باشند:

  • استفاده از تكنيك راديويی DSSS
  • استفاده از تكنيك راديويی FHSS
  • استفاده از امواج راديويی مادون قرمز

در اين استاندار لايه فيزيكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نيز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باينری با نرخ 1 يا 2 مگابيت در ثانيه و به ترتيب با استفاده از مدولاسيون 16-PPM و 4-PPMمبادله می‌شوند.

3-5-1-ويژگی‌های سيگنال‌های طيف گسترده

عبارت طيف گسترده به هر تكنيكی اطلاق می‌شود كه با استفاده از آن پهنای باند سيگنال ارسالی بسيار بزرگ‌تر از پهنای باند سيگنال اطلاعات باشد. يكی از سوالات مهمی كه با در نظر گرفتن اين تكنيك مطرح می‌شود آن است كه با توجه به نياز روز افزون به پهنای باند و اهميت آن به عنوان يك منبع با ارزش، چه دليلی برای گسترش طيف سيگنال و مصرف پهنای باند بيشتر وجود دارد. پاسخ به اين سوال در ويژگی‌های جالب توجه سيگنال‌های طيف گسترده نهفته است. اين ويژگی‌های عبارتند از:

- پايين بودن توان چگالی طيف به طوری كه سيگنال اطلاعات برای شنود غير مجاز و نيز در مقايسه با ساير امواج به شكل اعوجاج و پارازيت به نظر می‌رسد.

  • مصونيت بالا در مقابل پارازيت و تداخل
  • رسايی با تفكيك پذيری و دقت بالا
  • امكان استفاده در CDMA

مزايای فوق كميسيون FCC را بر آن داشت كه در سال 1985 مجوز استفاده از اين سيگنال‌ها را با محدوديت حداكثر توان يك وات در محدوده ISM صادر نمايد.

 

 

3-5-2-سيگنال‌های طيف گسترده با جهش فركانسی

در يك سيستم مبتنی بر جهش فركانسی، فركانس سيگنال حامل به شكلی شبه تصادفی و تحت كنترل يك تركيب كننده تغيير می‌كند. شكل 2-5 اين تكنيك را در قالب يك نمودار نشان می‌دهد.


PN-CODE= Pseudonoise code
شكل 2-5 - تكنيك
FHSS

در اين شكل سيگنال اطلاعات با استفاده از يك تسهيم كننده ديجيتال و با استفاده از روش تسهيم FSK تلفيق می‌شود. فركانس سيگنال حامل نيز به شكل شبه تصادفی از محدوده فركانسی بزرگ‌تری در مقايسه با سيگنال اطلاعات انتخاب می‌شود. با توجه به اينكه فركانس‌های pn-code با استفاده از يك ثبات انتقالی همراه با پس خور ساخته می‌شوند، لذا دنباله فركانسی توليد شده توسط آن كاملا تصادفی نيست و به همين خاطر به اين دنباله، شبه تصادفی می‌گوييم.


شكل 2-6- تغيير فركانس سيگنال تسهيم شده به شكل شبه تصادفي

بر اساسی مقررات FCC و سازمان‌های قانون گذاری، حداكثر زمان توقف در هر كانال فركانسی 400 ميلی ثانيه است كه برابر با حداقل 2.5 جهش فركانسی در هر ثانيه خواهد بود. در استاندارد 802.11 حداقل فركانس جهش در آمريكای شمالی و اروپا 6 مگاهرتز و در ژاپن 5 مگاهرتز می‌باشد.

3-5-3-سيگنال‌های طيف گسترده با توالی مستقيم

اصل حاكم بر توالی مستقيم، پخش يك سيگنال برروی يك باند فركانسی بزرگتر از طريق تسهيم آن با يك امضاء يا كُد به گونه‌ای است كه نويز و تداخل را به حداقل برساند. برای پخش كردن سيگنال هر بيت واحد با يك كُد تسهيم می‌شود. در گيرنده نيز سيگنال اوليه با استفاده از همان كد بازسازی می‌گردد. در استاندارد 802.11 روش مدولاسيون مورد استفاده در سيستم‌های DSSS روش تسهيم DPSK است. در اين روش سيگنال اطلاعات به شكل تفاضلی تهسيم می‌شود. در نتيجه نيازی به فاز مرجع برای بازسازی سيگنال وجود ندارد.

از آنجا كه در استاندارد 802.11 و سيستم DSSS از روش تسهيم DPSK استفاده می‌شود، داده‌های خام به صورت تفاضلی تسهيم شده و ارسال می‌شوند و در گيرنده نيز يك آشكار ساز تفاضلی سيگنال‌های داده را دريافت می‌كند. در نتيجه نيازی به فاز مرجع برای بازسازی سيگنال وجود ندارد. در روش تسهيم PSK فاز سيگنال حامل با توجه به الگوی بيتی سيگنال‌های داده تغيير می‌كند. به عنوان مثال در تكنيك QPSK دامنه سيگنال حامل ثابت است ولی فاز آن با توجه به بيت‌های داده تغيير می‌كند. جدول زير ايده مدولاسيون فاز را نشان می‌دهد.

 

 

 

 

Symbols

Bits

Phase Modulation

1

00

2

01

3

10

4

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2-2- مدولاسيون فاز

در الگوی مدولاسيون QPSK چهار فاز مختلف مورد استفاده قرار می‌گيرند و چهار نماد را پديد می‌آورند. واضح است كه در اين روش تسهيم، دامنه سيگنال ثابت است. در روش تسهيم تفاضلی سيگنال اطلاعات با توجه به ميزان اختلاف فاز و نه مقدار مطلق فاز تسهيم و مخابره می‌شوند. به عنوان مثال در روش pi/4-DQPSK، چهار مقدار تغيير فاز 3pi/4- ، 3pi/4، pi/4، و-pi/4است. با توجه به اينكه در روش فوق چهار تغيير فاز به كار رفته است لذا هر نماد می‌تواند دو بيت را كُدگذاری نمايد.

 

 

بيتهای فرد

بيتهای زوج

اختلاف فاز

1

1

-3pi/4

0

1

3 pi/4

0

0

Pi/4

1

0

-pi/4

جدول 2-3- مدولاسيون تفاضلي

در روش تسهيم طيف گسترده با توالی مستقيم مشابه تكنيك FH از يك كد شبه تصادفی برای پخش و گسترش سيگنال استفاده می‌شود. عبارت توالی مستقيم از آنجا به اين روش اطلاق شده است كه در آن سيگنال اطلاعات مستقيماً توسط يك دنباله از كدهای شبه تصادفی تسهيم می‌شود. در اين تكنيك نرخ بيتی شبه كُد تصادفی، نرخ تراشه ناميده می‌شود. در استاندارد 802.11 از كُدی موسوم به كُد باركر برای توليد كدها تراشه سيستم DSSS استفاده می‌شود. مهم‌ترين ويژگی كدهای باركر خاصيت غير تناوبی و غير تكراری آن است كه به واسطه آن يك فيلتر تطبيقی ديجيتال قادر است به راحتی محل كد باركر را در يك دنباله بيتی شناسايی كند.جدول زير فهرست كامل كدهای باركر را نشان می‌دهد. همانگونه كه در اين جدول مشاهده می‌شود كدهای باركر از 8 دنباله تشكيل شده است. در تكنيك DSSS كه در استاندارد 802.11 مورد استفاده قرار می‌گيرد، از كد باركر با طول 11 (N=11) استفاده می‌شود. اين كد به ازاء يك نماد، شش مرتبه تغيير فاز می‌دهد و اين بدان معنی است كه سيگنال حامل نيز به ازاء هر نماد 6 مرتبه تغيير فاز خواهد داد.

 

جدول 2-4- كدهای باركر

لازم به يادآوری است كه كاهش پيچيدگی سيستم ناشی از تكنيك تسهيم تفاضلی DPSK به قيمت افزايش نرخ خطای بيتی به ازاء يك نرخ سيگنال به نويز ثابت و مشخص است.

شكل2-7- مدار مدولاسيون با استفاده از كدهای باركر

شكل 2-7 مدل منطقی مدولاسيون و پخش سيگنال اطلاعات با استفاده از كدهای باركر را نشان می‌دهد.

 

3-6-استفاده مجدد از فركانس

يكی از نكات مهم در طراحی شبكه‌های بی‌سيم، طراحی شبكه سلولی به گونه‌ای است كه تداخل فركانسی را تا جای ممكن كاهش دهد. شكل 2-8 سه كانال DSSS در محدوده فركانسی ISM را نشان می‌دهد.

شكل 2-8- سه كانال فركانسی F3,F2,F1

شكل 2-9 مفهوم استفاده مجدد از فركانس با استفاده از شبكه‌های مجاور فركانسی را نشان می‌دهد. در اين شكل مشاهده می‌شود كه با استفاده از يك طراحی شبكه سلولی خاص، تنها با استفاده از سه فركانس متمايز F3,F2,F1 امكان استفاده مجدد از فركانس فراهم شده است.

شكل 2-9- طراحی شبكه سلولي

در اين طراحی به هريك از سلول‌های همسايه يك كانال متفاوت اختصاص داده شده است و به اين ترتيب تداخل فركانسی بين سلول‌های همسايه به حداقل رسيده است. اين تكنيك همان مفهومی است كه در شبكه تلفنی سلولی يا شبكه تلفن همراه به كار می‌رود. نكتهجالب ديگر آن است كه اين شبكه سلولی به راحتی قابل گسترش است. خوانندگان علاقمند می‌توانند دايره‌های جديد را در چهار جهت شبكه سلولی شكل فوق با فركانس‌های متمايزF1,F2,F3 ترسيم و گسترش دهند.

3-7- آنتن‌ها

در يكی تقسيم بندی كلی آنتن‌های مورد استفاده در استاندارد IEEE 802.11 به دو دسته: تمام جهت و نقطه به نقطه تقسيم می‌شوند. واضح است كه آنتن‌های تمام جهته با توجه به آنكه نيازی به تنظيم ندارند، راحت‌تر مورد استفاده قرار می‌گيرند. اين آنتن‌ها در اغلب كارت‌های شبكه (كارت‌های دسترسي) و نيز نقاط دسترسی يا ايستگاه‌های پايه بكار می‌روند.

اين آنتن‌ها در فواصل كوتاه قابل استفاده هستند و برای بهره گيری در فواصل طولانی‌تر به تقويت كننده‌های خارجی نياز دارند كه البته در بسياری موارد استفاده از اين تقويت كننده‌های خارجی ميسر و يا قانونی نيست. از سوی ديگر آنتن‌های نقطه به نقطه يا خطی در كاربردهای خارجی استفاده می‌شوند و به تنظيم دقيق نياز دارند. محدوده عملياتی رايج در آنتن‌های تمام جهته 45 متر و محدوده عملياتی آنتنهای نقطه به نقطه و توان بالا در حدود 40 كيلومتر است. در كاربردهايی كه استفاده از تقويت كننده بلا مانع است، اين محدوده عملياتی به شكل قابل توجهی افزايش يافته و تنها توسط خط ديد (مسير ديد) محدود می‌شود. از جمله عوامل مهمی كه محدوده عملياتی تجهيزات مبتنی بر IEEE 802.11 را تحت تأثير قرار می‌دهد محل نصب نقاط دسترسی يا ايستگاه پايه و نيز تداخل راديويی است. همانگونه كه پيشتر گفته شد، تجهيزات مبتنی بر اين استاندارد سعی می‌كنند كه با بالاترين نرخ ارسال داده كار كنند و در صورت نياز به سرعت‌های پايين‌تر برگردند.

 

4- استاندارد 802.11b

همزمان با برپايی استاندارد IEEE 802.11b يا به اختصار .11b در سال 1999، انجمن مهندسين برق و الكترونيك تحول قابل توجهی در شبكه سازی‌های رايج و مبتنی بر اترنت ارائه كرد. اين استاندارد در زير لايه دسترسی به رسانه از پروتكل CSMA/CAسود می‌برد. سه تكنيك راديويی مورد استفاده در لايه فيزيكی اين استاندارد به شرح زير است:

  • استفاده از تكنيك راديويی DSSS در باند فركانسی 2.4GHz به همراه روش مدولاسيون CCK
  • استفاده از تكنيك راديويی FHSS در باندفركانسی 2.4 GHz به همراه روش مدولاسيون CCK
  • استفاده از امواج راديويی مادون قرمز

در استاندار 802.11 اوليه نرخ‌های ارسال داده 1 و 2 مگابيت در ثانيه است. در حالی كه در استاندارد 802.11b با استفاده از تكنيك CCK و روش تسهيم QPSK نرخ ارسال داده به 5.5 مگابيت در ثانيه افزايش می‌يابد همچنين با به كارگيری تكنيك DSSS نرخ ارسال داده به 11 مگابيت در ثانيه می‌رسد.

به طور سنتی اين استاندادر از دو فنّاوری DSSS يا FHSS استفاده می‌كند. هر دو روش فوق برای ارسال داده با نرخ های 1 و 2 مگابيت در ثانيه مفيد هستند. جدول 3-1 سرعت مختلف قابل دسترسی در اين استاندارد را نشان می‌دهد.

 

 

 

Data Rate

Code Length

Modulation

Symbol Rate

Bits/Symbol

1 Mbps

11 (Barker Sequence)

BPSK

1 MSps

1

2 Mbps

11 (Barker Seq.)

QPSK

1 MSps

2

5.5 Mbps

8 CCK

QPSK

1.375 MSps

4

11 Mbps

8 CCK

QPSK

1.375 MSps

8

جدول 3-1- نرخ‌های ارسال داده در استاندارد 802.11b

در ايالات متحده آمريكا كميسيون فدرال مخابرات يا FCC، مخابره و ارسال فركانس های راديويی را كنترل می‌كند. اين كميسيون باند فركانس خاصی موسوم به ISM را در محدوده 2.4 GHz تا 2.4835 GHz برای فنّاوری‌های راديويی استاندارد IEEE 802.11b اختصاص داده است.

4-1-اثرات فاصله

فاصله از فرستنده برروی كارايی و گذردهی شبكه‌های بی‌سيم تاثير قابل توجهی دارد. فواصل رايج در استاندارد 802.11 با توجه به نرخ ارسال داده تغيير می‌كند و به طور مشخص در پهنای باند 11 Mbps اين فاصله 30 تا 45 متر و در پهنای باند 5.5 Mbps، 40 تا 45 متر و در پهنای باند 2 Mbps ، 75 تا 107 متر است. لازم به يادآوری است كه اين فواصل توسط عوامل ديگری نظير كيفيت و توان سيگنال، محل استقرار فرستنده و گيرند و شرايط فيزيكی و محيطی تغيير می‌كنند.در استاندارد 802.11b پروتكلی وجود دارد كه گيرنده بسته را ملزم به ارسال بسته تصديق می‌نمايد (رجوع كنيد به بخش 2-4 دسترسی به رسانه). توجه داشته باشيد كه اين مكانيزم تصديق علاوه بر مكانيزم‌های تصديق رايج در سطح لايه انتقال (نظير آنچه در پروتكل TCP اتفاق می‌افتد) عمل می‌كند. در صورتی كه بسته تصديق ظرف مدت زمان مشخصی از طرف گيرنده به فرستنده نرسد، فرستنده فرض می‌كند كه بسته از دست رفته است و مجدداً آن بسته را ارسال می‌كند. در صورتی كه اين وضعيت ادامه يابد نرخ ارسال داده نيز كاهش می‌يابد (Fall Back) تا در نهايت به مقدار 1 Mpbs برسد. در صورتی كه در اين نرخ حداقل نيز فرستنده بسته‌های تصديق را در زمان مناسب دريافت نكند ارتباط گيرنده را قطع شده تلقی كرده و ديگر بسته‌‌ای را برای آن گيرنده ارسال نمی‌كند. به اين ترتيب فاصله نقش مهمی در كارايی (ميزان بهره‌وری از شبكه) و گذردهی (تعداد بسته های غيرتكراری ارسال شده در واحد زمان) ايفا می‌كند.

4-2-پل بين شبكه‌ای

بر خلاف انتظار بسياری از كارشناسان شبكه‌های كامپيوتری، پل بين شبكه‌ای يا Bridging در استاندارد 802.11b پوشش داده نشده است. در پل بين شبكه‌ای امكان اتصال نقطه به نقطه (و يا يك نقطه به چند نقطه) به منظور برقراری ارتباط يك شبكه محلی با يك يا چند شبكه محلی ديگر فراهم می‌شود. اين كاربرد به خصوص در مواردی كه بخواهيم بدون صرف هزينه كابل كشی (فيبر نوری يا سيم مسی) شبكه محلی دو ساختمان را به يكديگر متصل كنيم بسيار جذاب و مورد نياز می‌باشد. با وجود اينكه استاندارد 802.11b اين كاربرد را پوشش نمی‌دهد ولی بسياری از شركت‌ها پياده‌سازی‌های انحصاری از پل بی‌سيم را به صورت گسترش و توسعه استاندارد 802.11b ارائه كرده‌اند. پل‌های بی‌سيم نيز توسط مقررات FCC كنترل می‌شوند و گذردهی مؤثر يا به عبارت ديگر توان مؤثر ساطع شده همگرا (EIRP) در اين تجهيزات نبايد از 4 وات بيشتر باشد. بر اساس مقررات FCC توان سيگنال‌های ساطع شده در شبكه‌های محلی نيز نبايد از 1 وات تجاوز نمايد.

 

4-3-پديده چند مسيری

شكل 3-1 پديده چند مسيری را نشان می‌دهد. در اين پديده مسير و زمان بندی سيگنال در اثر برخورد با موانع و انعكاس تغيير می‌كند. پياده سازی‌های اوليه از استاندارد 802.11b از تكنيك FHSS در لايه فيزيكی استفاده می‌كردند. از ويژگی‌های قابل توجه اين تكنيك مقاومت قابل توجه آن در برابر پديده چند مسيری است. در اين تكنيك از كانال های متعددی (79 كانال) با پهنای باند نسبتاً كوچك استفاده شده و فرستنده و گيرنده به تناوب كانال فركانسی خود را تغيير می‌دهند. اين تغيير كانال هر 400 ميلی ثانيه بروز می‌كند لذا مشكل چند مسيری به شكل قابل ملاحظه‌ای منتفی می‌شود. زيرا گيرنده، سيگنال اصلی (كه سريع‌تر از سايرين رسيده و عاری از تداخل است) را دريافت كرده و كانال فركانسی خود را عوض می‌كند و سيگنال‌های انعكاسی زمانی به گيرنده می‌رسد كه گيرنده كانال فركانسی قبلی خود را عوض كرده و در نتيجه توسط گيرنده احساس و دريافت نمی‌شوند.


شكل3-1- پديده چند مسيری

5-استاندارد 802.11a

استاندارد 802.11a، از باند راديويی جديدی برای شبكه‌های محلی بی‌سيم استفاده می‌كند و پهنای باند شبكه‌های بی‌سيم را تا 54 Mbps افزايش می‌دهد. اين افزايش قابل توجه در پهنای باند مديون تكنيك مدولاسيونی موسوم به OFDM است. نرخ‌های ارسال داده در استاندارد IEEE802.11a عبارتند از:6,9,12,18,24,36,48,54 Mbps كه بر اساس استاندارد، پشتيبانی از سرعت های 6,12,24 مگابيت در ثانيه اجباری است. برخی از كارشناسان شبكه‌های محلی بی‌سيم، استاندارد IEEE 802.11aرا نسل آينده IEEE802.11تلقی می‌كنند و حتی برخی از محصولات مانند تراشه‌های Atheros وكارت‌های شبكه PCMCIA/Cardbus محصول CardAccess Inc. استاندارد IEEE 802.11a را پياده‌سازی كرده‌اند. بدون شك اين پهنای باند وسيع و نرخ داده سريع محدوديت‌هايی را نيز به همراه دارد. در واقع افزايش پهنای باند در استاندارد IEEE802.11باعث شده است كه محدوده عملياتی آن در مقايسه با IEEE 802.11/bكاهش يابد. علاوه بر آن به سبب افزايش سربارهای پردازشی در پروتكل، تداخل، و تصحيح خطاها، پهنای باند واقعی به مراتب كمتر از پهنای باند اسمی اين استاندارد است. همچنين در بسياری از كاربردها امكان سنجی و حتی نصب تجهيزات اضافی نيز مورد نياز است كه به تبع آن موجب افزايش قيمتِ زيرساختارِ شبكه بی‌سيم می‌شود. زيرا محدوده عملياتی در اين استاندارد كمتر از محدوده عملياتی در استاندارد IEEE 802.11b بوده و به همين خاطر به نقاط دسترسی يا ايستگاه پايه بيشتری نياز خواهيم داشت كه افزايش هزينه زيرساختار را به دنبال دارد. اين استاندارد از باند فركانسی خاصی موسوم به UNII استفاده می‌كند. اين باند فركانسی به سه قطعه پيوسته فركانسی به شرح زير تقسيم می‌شود:

UNII-1 @ 5.2 GHz
UNII-2 @ 5.7 GHz
UNII-3 @ 5.8 GHz

يكی از تصورات غلط در زمينهاستانداردهای 802.11 اين باور است كه 802.11a قبل از 802.11b مورد بهره برداری واقع شده است. در حقيقت 802.11b نسل دوم استانداردهای بی‌سيم (پس از 802.11)است و 802.11a نسل سوم از اين مجموعه استاندارد به شمار می‌رود. استاندارد 802.11a برخلاف ادعای بسياری از فروشندگان تجهيزات بی‌سيم نمی‌تواند جايگزين 802.11b شود زيرا لايه فيزيكی مورد استفاده در هريك تفاوت اساسی با ديگری دارد. از سوی ديگر گذردهی (نرخ ارسال داده) و فواصل در هريك متفاوت است.


شكل4-1- تخصيص باند فركانسی در UNII

در شكل 4-1 اين سه ناحيه عملياتی UNII و نيز توان مجاز تشعشع راديويی از سوی FCC ملاحظه می‌شود. اين سه ناحيه كاری 12 كانال فركانسی را فراهم می‌كنند. باند UNII-1 برای كاربردهای فضای بسته، باند UNII-2 برای كاربردهای فضای بسته و باز، و باند UNII-3 برای كاربردهای فضای باز و پل بين شبكه‌ای به كار برده می‌شوند. اين نواحی فركانسی در ژاپن نيز قابل استفاده هستند. اين استاندارد در حال حاضر در قارهاروپا قابل استفاده نيست. در اروپا HyperLAN2برای شبكه‌های بی‌سيم مورد استفاده قرار می‌گيرد كه به طور مشابه از باند فركانسی 802.11aاستفاده می‌كند. يكی از نكات جالب توجه در استاندارد 802.11a تعريف كاربردهای پل سازی شبكه‌ای در كاربردهای داخلی و فضای باز است. در واقع اين استاندارد مقررات لازم برای پل سازی و ارتباط بين شبكه‌ای از طريق پل را در كاربردهای داخلی و فضای باز فراهم می‌نمايد. در يكی تقسيم بندی كلی می‌توان ويژگی ها و مزايای 802.11a را در سه محور زير خلاصه نمود.

  • افزايش در پهنای باند در مقايسه با استاندارد 802.11b (در استاندارد 802.11a حداكثر پهنای باند 54 Mbps) می‌باشد.
  • استفاده از طيف فركانسی خلوت (باند فركانسی 5 GHz)
  • استفاده از 12 كانال فركانسی غيرپوشا (سه محدودهفركانسی كه در هريك 4 كانال غيرپوشا وجود دارد)


مبلغ قابل پرداخت 19,440 تومان

توجه: پس از خرید فایل، لینک دانلود بصورت خودکار در اختیار شما قرار می گیرد و همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال می شود. درصورت وجود مشکل می توانید از بخش تماس با ما ی همین فروشگاه اطلاع رسانی نمایید.

Captcha
پشتیبانی خرید

برای مشاهده ضمانت خرید روی آن کلیک نمایید

  انتشار : ۱۷ مرداد ۱۳۹۶               تعداد بازدید : 1712

دیدگاه های کاربران (0)

دفتر فنی دانشجو

توجه: چنانچه هرگونه مشكلي در دانلود فايل هاي خريداري شده و يا هر سوال و راهنمایی نیاز داشتيد لطفا جهت ارتباط سریعتر ازطريق شماره تلفن و ايميل اعلام شده ارتباط برقرار نماييد.

فید خبر خوان    نقشه سایت    تماس با ما