تحقیق مقاله شبکه‌ های بی‌ سیم

مقدمه

شبکه‌ های کامپیوتری بی‌ سیم محلی (WLAN) و کاربرد آن در جامعه و بویژه محیط‌های عملیاتی خاص که در آنها برپائی شبکه‌ های معمولی سیمی مقدور نمی‌باشد و یا برپائی آنها باعث کاهش کارائی تجهیزات کامپیوتری می‌گردد، موضوع این تحقیق می‌باشد. دربخش نخست این تحقیق تجهیزات نصب این نوع شبکه‌ها ، تکنولوژیهای مورد استفاده در آنها و همچنین مسائل امنیتی این شبکه‌ها مورد بررسی قرار گرفته اند.

در ادامه به معرفی استاندارد Bluetooth به عنوان یکی از انتخابهای جایگزین اتصالات کابلی قابل حمل پرداخته شده است . استاندارد Bluetooth به عنوان یک تکنولوژی که از طول موجهای رادیویی کوتاه استفاده میکند جهت کاربردهای طول موج کوتاه1 مطرح شده است وقابلیت استفاده بی سیم از ابزار آلات متفاوت را در یک شبکه به ما می دهد.

استفاده از این استاندارد، مزایای زیادی داردکه سادگی و ارزان بودن آن از جمله آنها می باشد و این استاندارد دسترسی بیسیم به شبکه های محلی و شبکه تلفن موبایل و اینترنت رابرای ما ممکن می سازد .

در این پروژه سعی گردیده تا به امکانات و قابلیتهای این استاندارد و معماری پایه ای و ظرفیت آن ولایه های مختلف آن بحث شود.

شبکه بی‌ سیم محلی WLAN 2 مجموعه‌ای انعطاف پذیر برای مبادله اطلاعات است که جایگزین مناسبی برای شبکه‌های سیمی محسوب میگردد.

در این نوع شبکه با استفاده از امواج رادیوئی و برخی فن‌آوری‌های دیگر ، داده‌ها از طریق هوا ارسال و دریافت می‌گردند و با این کار نیاز به ارتباطات سیمی به حداقل می‌رسد. همچنین مزیت این شبکه ها اینست که ارتباطات داده‌ای در حال حرکت را برای ما امکان پذیر می‌سازند.

این شبکه‌ها محبوبیت خاصی در بین برخی مشاغل و مکانهای عمومی مانند خدمات انبارداری، خدمات بیمارستانی و دانشگاهها پیدا کرده‌اند. در این محیطها از پایانه‌های دستی و Note Book ها برای ارسال همزمان3 اطلاعات به کامپیوترهای مرکزی ، استفاده می‌کنند.

برخی مزیتهای شبکه‌های بی‌سیم:

در این نوع از شبکه‌ها کاربران بدون نیاز به اتصال فیزیکی به شبکه می‌توانند به اطلاعات دست پیدا ‌کنند. مدیران این نوع از شبکه‌ها می‌توانند شبکه‌های بزرگی بدون نیاز به سیم‌کشی برپا کنند.

• قابلیت تحرک4 :

در این نوع شبکه کاربران قابلیت حرکت در عین متصل بودن به شبکه را دارند. این قابلیت مزایائی داردکه در شبکه‌های سیمی امکان پذیر نیست.

• انعطاف پذیری به هنگام نصب 5:

فن‌آوری بی‌سیم به ما امکان میدهد به سادگی شبکه را گسترش دهیم و شبکه در جاهائی که امکان سیم‌کشی وجود ندارد، قابل دسترس باشد.

• کاهش هزینه نگهداری6:

با وجود آنکه هزینه برپائی شبکه WLAN به مراتب از نمونه‌های سیمی بیشتر است ، ولی هزینه‌های نگهداری شبکه‌های بی‌سیم به مراتب کمتر است.

• مقیاس پذیری7:

تغییر پیکربندی شبکه‌های WLAN به سادگی قابل تغییر است و WLAN ها با توپولوژی های مختلف می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. از شبکه‌های نظیر به نظیر تا شبکه8 Full Infrastructure که هزاران کاربر می‌توانند به شبکه متصل شوند.

برخی کاربردهای شبکه‌های محلی بی‌سیم در جامعه:

• برپائی شبکه کامپیوتری در محلهائی که امکان عبور سیم در آنها به دلیل مسائل محیطی وجود ندارد مانند اماکن تاریخی و باستانی

• هر سازمانی که به دلایلی نمی‌خواهد شبکه سیمی داشته باشد مانند داشتن فضای استیجاری یا سایتهای موقتی

• کاربرانی که دائما در حال حرکت می‌باشند مانند پزشکان و کادر درمانی

• شبکه‌های کامپیوتری بیمارستانها برای ارتباط با نقاط حساس و بیماران در حال حرکت

• فرودگاهها ، بنادر و ایستگاههای راه‌آهن برای نظارت کامپیوتری بر تردد بار و مسافر

• انبارها به منظور کنترل و خدمات انبارداری و بازرسی کالا

• کارخانجات جهت ارتباطات پیشرفته‌تر و انعطاف پذیرتر

• ایستگاههای موقت جهت خرید و فروش ، پیش‌بینی وضعیت آب و هوا و آلودگی، کنترل و نظارت گمرکی و پلیسی مانند پلیس جنائی و راهنمائی و رانندگی و . . .

روشهای "امکان سنجی، طراحی ، راه اندازی" شبکه های Wireless

هدف از برقراری ارتباطات بی سیم9 گستردن شبکه ارتباطی وسیع بین ساختمان های یک مجموعه است. به گونه ای که هر ساختمان بوسیله چنین روشی به شکل کاملا" مستقل از بسترهای معمول مخابراتی (سیم و کابل) با سایر ساختمان های مجموعه ارتباط برقرار کرده و از سرویس های گوناگون کاربردی بهره مند گردد.این ساختمان می تواند یک مجموعه اداری10 ،یک کارخانه11و یا یک محل مسکونی12 و از این دست باشد.

چنین گسترده وسیعی که قلمروی آن می تواند تا حد یک شبکه13MAN وسعت گیرد. بالقوه تواناست تا به عنوان شاهراه ارتباطی 14 داخل سازمانی ایفای نقش کرده و در کنار بسیاری از ارتباطات پر سرعت، بتواند نقش ذخیره15 را نیز برعهده گیرد.

مقصود از نگارش چنین مطلبی بیان خلاصه روش ها و متدلوژی طراحی و اجرای شبکه های Wireless است. آنچه در سطرحهای آتی خودنمایی می کند حضور دانش، تجربه، مهارت و خلاقیت پرسنل این شرکت در جهت ارائه کارآمدترین سیستم است.

می خواهیم به اختصار از روش های بکار گرفته شده در طراحی و اجرای پروژه های Wireless خود سخن بگویم و اینکه در یک پروژه جدید از چه الگویی در امکان سنجی، طراحی و اجرا پیروی خواهیم کرد.

متدولوژی امکان سنجی، طراحی و راه اندازی

طراحی شبکه های Wireless به دو عامل بسیار مهم بستگی دارد. هر کدام از این عوامل به فراخور نیازهای خود، ویژگی های خاصی دارد که همگی به صورت زنجیروار در نحوه طراحی و اجرای سیستم موثرند. لذا در مرحله اول باید به بررسی این عوامل و موارد کلی که زیر مجموعه آنها قرار دارند، بپردازیم.

در طراحی یک شبکه Wireless می بایست ابتدا به بررسی شرایط محیطی و امکان پذیری برقراری ارتباط پرداخته می شود. بررسی شرایط دارای فاکتورهای خاصی بوده و ابزارهای متناسب با آن را می طلبد.

تعیین پارامترهای فیزیکی

بازدید از نقاط مبدا و مقصد

بدست آوردن طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا بوسیله GPS

گام اول بازدید از نقاطی است که می بایست به یکدیگر متصل شوند؛ پس از آن به کمک ابزارهایی از قبیل نقشه توپوگرافی منطقه، قطب نما، ارتفاع سنج، دوربین، دستگاه 16GPS و تجهیزاتی متفاوت دیگر به بررسی شرایط موجود پرداخته و ارتفاع مورد نیاز برای بدست آوردن 17Line of sight بین دو نقطه محاسبه می شود.

در گام بعدی با توجه به اطلاعاتی که ابزارهای مذکور در اختیار قرار می دهند، مشخص خواهد شد ارتباط به صورت مستقیم ممکن است و یا خیر

اگر ارتباط مستقیم بین دو نقطه به دلیل قرار گرفتن موانع طبیعی ممکن نباشد می توان از نقطه سومی کمک گرفت که به سمت این دو نقطه دید کاملا مستقیم دارد. در این حالت ارتباط ساختمان A با ساختمان B از طریق ساختمان C برقرار خواهد شد. در غیر اینصورت امکان ایجاد ارتباط Wireless وجود ندارد.

ممکن است ارتفاع هر دو ساختمان به اندازه کافی، مناسب بوده و نیازی به نصب دکل باشد، موارد دیگری مطرح می شود که باید به دقت مورد بررسی و کارشناسی قرار بگیرد.

تعیین نوع دکل

دکل های مخابراتی به صورت کلی به دو دسته دکل های مهاری و دکل های خودایستا تقسیم می شوند. دکل های مهاری اغلب بر روی پشت بام نصب می شوند، حال آنکه دکل های خودایستا می بایست بر روی زمین نصب شوند اگر بخواهیم از دکل های استفاده کنیم باید به عواملی همچون طول و عرض و وضعیت پشت بام، نوع پوشش سقف و استحکام و مقاومت آن توجه کافی داشته باشیم.

بر روی ساختمانهائی که پشت بام آنها فضای کافی برای مهار نمودن دکل از سه طرف ندارد و یا سقف با پوشش شیروانی دارند نمی توان دکل نصب نمود.

از سوی دیگر برای نصب دکل های خودایستا، نیاز به فضای باز بیرون از ساختمان است.

دکل های خود ایستا نیاز به فوندانسیون و پایه بسیار مستحکمی دارند.

از سوی دیگر بعد از اینکه پس از بررسی ها مقرر شد ایجاد ارتباط به صورت Wireless ممکن است باید به موارد دیگری پرداخته شود.

تعیین پارامترهای رادیویی

در تعیین نوع تجهیزات باید به پارامترهای مختلفی توجه داشت.

الف) انتخاب نوع دستگاه

برای انتخاب نمودن دستگاه Wireless باید به عوامل متعددی توجه داشت.

مواردی از قبیل سرعت و پهنای باند، نوع وحجم اطلاعاتی که باید رد و بدل شود، برنامه های کاربردی ای که باید از روی لینک اجرا شود و مواردی از این نوع در انتخاب نوع تجهیزات نقش مهمی برعهده دارند بر اساس استاندارد و پرونکل ارتباطی که دستگاه از آن تبعیت می کند، سرعت و پهنای باند آن تعیین می شود همچنین پارامترهایی چون باند فرکانسی، الگوریتم امنیت شبکه، قدرت خروجی دستگاه و ... با توجه به پروتکل ارتباطی مشخص خواهد شد.

ب) انتخاب نوع آنتن

فاصله بین دو نقطه، توپولوژی ارتباطی18، زاویه دو نقطه نسبت به یکدیگر و همچنین هم بندی ارتباطی19 هم و مواردی از این دست نیز، نوع آنتن را مشخص خواهد نمود.

آنچه ذکر شد دربردارنده دیدگاه و متدلوژی امکان سنجی، طراحی و نصب شبکه های wireless این شرکت است. کلیه سوابق طراحی و اجرای این شرکت بر اساس این دیدگاه بنا شده اند.

در قسمت آخر تلاش بر این گردیده تا با معرفی مختصر شرکتهای معروف در زمینه محصولات wireless این دید را به خواننده داده تا برای آشنایی هر چه بیشتر در فعالیتهای عملی و کاربردی در زمینه شبکه خصوصاٌ شبکه های بی سیم محلی LAN wireless مفید واقع شود 

فصل دوم - شبکه های بی سیم محلی - شبکه های بی سیم صنعتی (Wireless)

میتوان گفت در حالت کلی 2 نوع فن آوری برای ارسال اطلاعات در شبکه های WLAN وجود دارد که عبارتند از :‌ فن آوری مادون قرمز(‌IR ) و فن آوری فرکانس رادیویی(‌RF ) ‌ .

نویسنده : ناصر صیدی

تکنولوژی WLAN :

میتوان گفت در حالت کلی 2 نوع فن آوری برای ارسال اطلاعات در شبکه های WLAN وجود دارد که عبارتند از :‌ فن آوری مادون قرمز(‌IR ) و فن آوری فرکانس رادیویی(‌RF ) ‌ .

(INFRARED(IR :

این روش برای ارسال اطلاعات در یک فضای بسته مناسب است زیرا پرتوهای مادون قرمز نمی توانند از دیوارها وموانع عبور کنند در این فناوری فرستنده و گیرنده باید نسبت به هم دید مستقیم داشته باشند . یکی از فناورهایی که می توان گفت مکمل این فناوری می باشد روش پخش کردن IR یا فن آوری مادون قرمز انتشاری می باشد . این فن آوری میتواند در محیطهایی که موانعی مثل دیوار وغیره دارند کارایی داشته باشد . امنیت در این روش بسیار بالا می باشد وسرعتی معادل 100 مگا بایت در ثانیه را پشتیبانی می نماید . قدرت کم و هزینه کم این تکنولوژی باعث شده است تا بازه کوچکی از شبکه ها را دربرگیرد .

فرکانس رادیویی

حرکت کردن الکترونها در یک رسانه باعث تولید امواج الکترو مغناطیسی میشود . فرکانس امواج رادیویی بین 10 تا 10 هرتز می باشد . مزیت این روش نسبت به روش IR این می باشد که به علت رادیویی بودن امواج می تواند از بین دیوارها وساختمانها عبور کرده و در فضا منتشر شود .

ویژگیهای فرکانس رادیویی:

1 - فرکانس : به تعداد نوسانات کامل یک موج در ثانیه فرکانس گویند و با واحد هرتز اندازه گیری می نمایند.

2- طول موج : به فاصله بین 2 نقطه ماکزیمم متوالی یک موج و یا فاصلهاأی که در یک نوسان کامل طی میشود طول موج گویند و با واحد متر اندازه گیری می نمایند .

3- سرعت انتشار : امواج رادیویی در خلاء با سرعت نور یعنی 10×3 متر بر ثانیه منتشر میشوند .

دو نوع سیگنال RF برای ارسال اطلاعات مورد استفاده قرار میگیرد که عبارتنداز :

1- سیگنالهای باند باریک NARROW BAND

2- سیگنالهای طیف گسترده

در این تکنولوژی اطلاعات بر روی دامنه أی از فرکانس ها ارسال می شود . این فن آوری یکی از متداول ترین فن آوریها برای شبکه های WLAN میباشد . در این روش اطلاعات در فرکانسهای گوناگون ارسال میشود و همین امر باعث میشود تا نویز پذیری سیگنال در این روش به حد اقل برسد . در ضمن سیگنال طیف گسترده را نمی توان به سادگی تخریب کرد . همچنین این سیگنال توسط سایر سیگنالها گسسته نمیشود .

استاندارد802.11

در تاریخ 26 جوئن 1997 به عنوان اولین استاندارد بین المللی شناخته شده برای WLAN از طرفIEEE بوجود آمد . این استاندارد شامل 3 استاندارد است . 2 استاندارد برای طیف گسترده و یکی برای مادون قرمز .

این استاندارد لایه فیزیکی و زیر لایهMAC از لایه انتقال اطلاعات درمدل OSI را در بر میگیرد پروتکلی که این استاندارد برای لایه MAC معرفی کرده است CSMA/CA میباشد که مشابه پرتکلA/CD در استاندارد IEEE 802.3 میباشد .

استاندارد 802.11 خود به چند استاندارد مختلف تقسیم میشود که عبارتند از :

802.11a ------- 802.11b ------- 802.11b+ ------- 802.11g

مزایای استاندارد 802.11b+ :

مزایای استاندارد 802.11g :

مزایای استاندارد 802.11g,a :

مقایسه این استانداردها در جدول زیر آمده است .