شبکه‌های بی‌سیم، کاربردها، مزایا و ابعاد

تکنولوژی شبکه‌های بی‌سیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بی‌سیم بازه‌ی وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌یی چون شبکه‌های بی‌سیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده می‌شود- و شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌یی چون هدفون‌های بی‌سیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلید‌ها،  ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و هم‌چنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بی‌سیم به سه دسته تقسیم می‌گردند : WWAN، WLAN و WPAN.

مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بی‌سیم بالاست. نمونه‌یی از این شبکه‌ها، ساختار بی‌سیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه است. WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPANیا Wireless Personal Area Network برای موارد خانه‌گی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.

شبکه‌های WPAN از سوی دیگر در دسته‌ی شبکه‌های Ad Hocنیز قرار می‌گیرند. در شبکه‌های Ad hoc، یک سخت‌افزار، به‌محض ورود به فضای تحت پوشش آن، به‌صورت پویا به شبکه اضافه می‌شود. مثالی از این نوع شبکه‌ها، Bluetooth است. در این نوع، تجهیزات مختلفی از جمله صفحه کلید، ماوس، چاپگر، کامپیوتر کیفی یا جیبی و حتی گوشی تلفن همراه، در صورت قرارگرفتن در محیط تحت پوشش، وارد شبکه شده و امکان رد و بدل داده‌ها با دیگر تجهیزات متصل به شبکه را می‌یابند. تفاوت میان شبکه‌های Ad hoc با شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) در ساختار مجازی آن‌هاست. به‌عبارت دیگر، ساختار مجازی شبکه‌های محلی بی‌سیم بر پایه‌ی طرحی ایستاست درحالی‌که شبکه‌های Ad hoc از هر نظر پویا هستند. طبیعی‌ست که در کنار مزایایی که این پویایی برای استفاده کننده‌گان فراهم می‌کند، حفظ امنیت چنین شبکه‌هایی نیز با مشکلات بسیاری همراه است. با این وجود، عملاً یکی از راه حل‌های موجود برای افزایش امنیت در این شبکه‌ها، خصوصاً در انواعی همچون Bluetooth، کاستن از شعاع پوشش سیگنال‌های شبکه است. در واقع مستقل از این حقیقت که عمل‌کرد Bluetooth بر اساس فرستنده و گیرنده‌های کم‌توان استوار است و این مزیت در کامپیوترهای جیبی برتری قابل‌توجه‌یی محسوب می‌گردد، همین کمی توان سخت‌افزار مربوطه، موجب وجود منطقه‌ی محدود تحت پوشش است که در بررسی امنیتی نیز مزیت محسوب می‌گردد. به‌عبارت دیگر این مزیت به‌همراه استفاده از کدهای رمز نه‌چندان پیچیده، تنها حربه‌های امنیتی این دسته از شبکه‌ها به‌حساب می‌آیند.

روش هاي ارتباطي بي سيم :

تجهيزات و شبكه هاي كامپيوتري بي سيم بر دو قسم Indoor يا درون سازماني و Outdoor يا برون سازماني توليد شده و مورد استفاده قرار مي گيرند.

شبكه هاي بي سيم Indoor :

نياز سازمان ها و شركت ها براي داشتن شبكه اي مطمئن و وجود محدوديت در كابل كشي ، متخصصين را تشويق به پيدا كردن جايگزين براي شبكه كامپيوتري كرده است. شبكه هاي Indoor به شبكه هايي اتلاق مي شود كه در داخل ساختمان ايجاد شده باشد. اين شبكه ها بر دو گونه طراحي مي شوند. شبكه هاي Ad hoc و شبكه هاي  Infra Structure. در شبكه هاي Ad hoc دستگاه متمركز كننده مركزي وجود ندارد و كامپيوترهاي داراي كارت شبكه بي سيم هستند. استراتژي Ad hoc براي شبكه هاي كوچك با تعداد ايستگاه كاري محدود قابل استفاده است. روش و استراتژي دوم جهت پياده سازي استاندارد شبكه بي سيم ، شبكه Infra Structure مي باشد. در اين روش يك يا چند دستگاه متمركز كننده به نام Access Point  مسؤوليت برقراري ارتباط را برعهده دارد.

شبكه هاي بي سيم Outdoor :

برقراري ارتباط بي سيم در خارج ساختمان به شبكه بي سيم Outdoor شهرت دارد. در اين روش داشتن ديد مستقيم يا Line Of Sight ، ارتفاء دو نقطه و فاصله، معيارهايي براي انتخاب نوع Access Point و آنتن هستند.

انواع ارتباط :

شبكه بي سيم Outdoor با سه توپولوژي Point To Point ، Point To Multipoint و Mesh قابل پياده سازي مي باشد.

Point To point :

در اين روش ارتباط دو نقطه مدنظر مي باشد. در هر يك از قسمت ها آنتن و AccessPoint نصب شده و ارتباط اين دو قسمت برقرار مي شود.

Point To Multi Point :

در اين روش يك نقطه به عنوان مركز شبكه درنظر گرفته مي شود و ساير نقاط به اين نقطه در ارتباط هستند.

Mesh :

ارتباط بي سيم چندين نقطه بصورت هاي مختلف را توپولوژي Mesh مي گويند. در اين روش ممكن است چندين نقطه مركزي وجود داشته باشد كه با يكديگر در ارتباط هستند.

ارتباط بي سيم بين دو نقطه به عوامل زير بستگي دارد :

1- توان خروجي Access Point ( ارسال اطلاعات)

2- ميزان حساسيت Access Point(دريافت اطلاعات)

3- توان آنتن

1-توان خروجي Access Point :

يكي از مشخصه هاي طراحي سيستم هاي ارتباطي بي سيم توان خروجي Access Point مي باشد. هرچقدر اين توان بيشتر باشد قدرت سيگنال هاي توايدي و برد آن افزايش مي يابد.

2-ميزان حساسيت Access Point :

از مشخصه هاي تعيين كننده در كيفيت دريافت امواج توليد شده توسط Access Point نقطه مقابل ميزان حساسيت Access Point مي باشد. هرچقدر اين حساسيت افزايش يابد احتمال عدم دريافت سيگنال كمتر مي باشد و آن تضمين كننده ارتباط مطمئن و مؤثر خواهد بود.

3-توان آنتن :

در مورد هر آنتن توان خروجي آنتن و زاويه پوشش يا انتشار مشخصه هاي حائز اهميت مي باشند در اين راستا آنتن هاي مختلفي با مشخصه هاي مختلف توان و زاويه انتشار بوجود آمده است كه آنتن هاي Omni ،  Sectoral ،  Parabolic ، Panel ،  Solied و  . . . . مثال هايي از آن هستند

عناصر فعال شبکه‌های محلی بی‌سیم

در شبکه‌های محلی بی‌سیم معمولاً دو نوع عنصر فعال وجود دارد :

-ایستگاه بی سیم

ایستگاه یا مخدوم بی‌سیم به طور معمول یک کامپیوتر کیفی یا یک ایستگاه کاری ثابت است که توسط یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم به شبکه‌ی محلی متصل می‌شود. این ایستگاه می‌تواند از سوی دیگر یک کامپیوتر جیبی یا حتی یک پویش گر بارکد نیز باشد. در برخی از کاربردها برای این‌که استفاده از سیم در پایانه‌های رایانه‌یی برای طراح و مجری دردسر‌ساز است، برای این پایانه‌ها که معمولاً در داخل کیوسک‌هایی به‌همین منظور تعبیه می‌شود، از امکان اتصال بی‌سیم به شبکه‌ی محلی استفاده می‌کنند. در حال حاضر اکثر کامپیوترهای کیفی موجود در بازار به این امکان به‌صورت سرخود مجهز هستند و نیازی به اضافه‌کردن یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم نیست.

کارت‌های شبکه‌ی بی‌سیم عموماً برای استفاده در چاک‌های PCMCIAاست. در صورت نیاز به استفاده از این کارت‌ها برای کامپیوترهای رومیزی و شخصی، با استفاده از رابطی این کارت‌ها را بر روی چاک‌های گسترش PCI نصب می‌کنند.

 - نقطه ی دسترسی

نقاط دسترسی در شبکه‌های بی‌سیم، همان‌گونه که در قسمت‌های پیش نیز در مورد آن صحبت شد، سخت افزارهای فعالی هستند که عملاً نقش سوییچ در شبکه‌های بی‌سیم را بازی‌کرده، امکان اتصال به شبکه های سیمی را نیز دارند. در عمل ساختار بستر اصلی شبکه عموماً سیمی است و توسط این نقاط دسترسی، مخدوم‌ها و ایستگاه‌های بی‌سیم به شبکه‌ی سیمی اصلی متصل می‌گردد.

 برد و سطح پوشش

شعاع پوشش شبکه‌ی بی‌سیم بر اساس استاندارد 802.11 به فاکتورهای بسیاری بسته‌گی دارد که برخی از آن‌ها به شرح زیر هستند :

- پهنای باند مورد استفاده

- منابع امواج ارسالی و محل قرارگیری فرستنده‌ها و گیرنده‌ها

- مشخصات فضای قرارگیری و نصب تجهیزات شبکه‌ی بی‌سیم

- قدرت امواج

- نوع و مدل آنتن

 شعاع پوشش از نظر تئوری بین ۲۹متر (برای فضاهای بسته‌ی داخلی) و ۴۸۵متر (برای فضاهای باز) در استاندارد 802.11b متغیر است. با این‌وجود این مقادیر، مقادیری متوسط هستند و در حال حاضر با توجه به گیرنده‌ها و فرستنده‌های نسبتاً قدرت‌مندی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، امکان استفاده از این پروتکل و گیرنده‌ها و فرستنده‌های آن، تا چند کیلومتر هم وجود دارد که نمونه‌های عملی آن فراوان‌اند.

با این وجود شعاع کلی‌یی که برای استفاده از این پروتکل (802.11b) ذکر می‌شود چیزی میان ۵۰ تا ۱۰۰متر است. این شعاع عمل‌کرد مقداری‌ست که برای محل‌های بسته و ساختمان‌های چند طبقه نیز معتبر بوده و می‌تواند مورد استناد قرار گیرد.