برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

سیم بیچاره! این حامل با وفای ترافیك شبكه، هر روز شاهد ظهور فناوری‌هایی است كه با شعار <از صحنه خارج كردن رشته‌های مسی> سهم خود را از بازار بیشتر می‌كنند. یكی از این فناوری‌ها، برقراری ارتباط بی‌سیم با ستون فقرات شبكه است؛ از ISP به خانه مشتری‌ها، بین ساختمان‌های یك مجتمع، و یا بین واحد‌های سیار و یك ایستگاه مركزی. این‌گونه ارتباط اشكال گوناگونی دارد. به عنوان مثال با استفاده از شعاع لیزر در محدوده نور مرئی یا مادون قرمز و یا با استفاده از سیستم‌های ارتباط رادیویی كه در فركانس‌هایی از 900 مگاهرتز تا 60 گیگاهرتز عمل می‌كنند. این شبكه‌ها می‌توانند نقطه‌به‌نقطه (point-to-point) از یك نقطه به چند نقطه (point-to-multipoint) و یا چند نقطه به چند نقطه (multipoint-to-multipoint یعنی همانند شبكه‌های Mesh) باشند. البته بحث درباره پروتكل‌ها و استانداردهای این ارتباطات، هنوز حتی شروع هم نشده است.



منبع: نت‌ورك كامپیوتینگ

در این میان، ارتباطات بی سیم ثابت، به‌رغم (یا شاید هم به مدد) وجود گستره وسیع محصولات و امكانات مختلفی كه دارد توانسته است موقعیت خود را به خوبی تثبیت كند. در نظرسنجی‌ای كه با شركت بیش از یك‌هزار نفر از خوانندگان خود انجام دادیم، تقریباً دو سوم آن‌ها یا از یك سیستم ارتباط بی‌سیم ثابت استفاده می‌كردند یا در حال راه‌اندازی آن بودند. به‌علاوه، مطالعات گروه Visant Strategies نشان می‌دهد بازار فناوری‌های بی‌سیم نقطه‌به‌نقطه از چهار میلیارد دلار در سال 2004 به هفت میلیارد دلار در سال 2009 خواهد رسید.

البته از آن‌جایی‌كه بعضی از محصولات شبكه‌های بی‌سیم (برای كاربران عادی)، در راه‌اندازی ارتباطات نقطه ثابت
(fixed-point) هم به كار می‌روند، این بازار اندكی با آشفتگی روبه‌روست. متخصصان IT هم هنوز سوالاتی درباره این تكنولوژی دارند كه به قابلیت اطمینان، تاثیر استانداردهای بی‌سیمی مثل WiMAX بر چشم‌انداز آینده ارتباطات بی‌سیم ثابت، و چگونگی پیشرفت‌های محصولات جدید مربوط می‌شود.

پرآوازه‌ترین نامی‌كه این روزها در ارتباطات بی‌سیم ثابت می‌شنویم، WiMAX است. البته خیلی تحت تاثیر تبلیغات داغ طرفداران این فناوری كه می‌گویند از فاصله 400 مایلی حتی مسواك شما را هم به اینترنت وصل می‌كنیم، قرار نگیرید. با وجود این، وقتی كه WiMAX گسترش بیشتری پیدا كند، آینده ارتباطات بی‌سیم ثابت را متحول خواهد كرد. بعدا بیشتر در این‌باره صحبت خواهیم كرد. فعلا به بعضی از فناوری‌های بی‌سیم ثابت كه سابقه بیشتری در نقل‌وانتقال اطلاعات دارند، می‌پردازیم.


نتایج نظرسنجی درمورد استفاده از شبكه بی‌سیم‌

Wi-Fi در ستون فقرات
حدود 70 درصد از افرادی كه در نظر سنجی ما از یك راه‌حل بی‌سیم ثابت استفاده می‌كردند، از محصولات 11.802 برای ستون فقرات شبكه خود استفاده می‌كنند. دو نوع مختلف 802.11 (یعنی a و g) به‌طور نظری ظرفیت انتقال حداكثر 54 مگابایت برثانیه را دارند و فروشندگان زیادی محصولات آن‌ها را با قیمت مناسب عرضه می‌كنند. برای ارتباط بین گره اصلی شبكه و گره‌های دیگر می‌توان از یك Bridge مبتنی‌بر802.11 a/g استفاده كرد. آنتن‌های مخصوص مثل آنتن‌های Yagi (شاخه‌ای) یا دیش، برای تقویت سیگنال بسیار موثرتر از آنتن‌های معمولی
(patch antenna) یا لاستیكی (rubber duck antenna) مثل آنتن واكی تاكی‌ها یا نقاط دسترسی (Access Point) هستند. پس چرا با توجه به گستردگی، قیمت پایین، و قابلیت سازگاری بالای این فناوری‌ها، همه مصرف‌كنندگان به سمت آن‌ها نمی‌روند؟

در جواب باید گفت: به چند دلیل. محدودیت‌های محصولات 802.11 a/g در رابطه با برونداد (throughput) و امنیت، ممكن است باعث شود برنامه‌ریزان IT به سراغ امكانات دیگری برای ارتبا گره‌ها و پیاده‌سازی‌های شبكه‌های
Metropolitan Area Network) MAN) بروند. امنیت برای 45 درصد از افرادی كه از آن‌ها نظرسنجی كردیم، از بیشترین اهمیت برخوردار بود. و در مقابل، 27 درصد به عملكرد بیشتر اهمیت می‌داند.

می‌توان گفت مهم‌ترین محدودیت این فناوری این است كه پروتكل‌هایی كه در آن به كار می‌روند برای پشتیبانی از كاربران منفرد در توپولوژی‌های یك نقطه‌به‌چند نقطه طراحی شده‌اند.

در نتیجه عواملی مثل بار اضافی روی شبكه، ضعف سیگنال، و مشكلات مختلف تداخل، می‌توانند باعث شوند كه ظرفیت شبكه در بهترین حالت فقط نصف نرخ داده آن باشد. یعنی لینك‌های Wi-Fi به 54Mbps نمی‌رسند و ممكن است با نرخی بسیار كمتر از این مقدار كار كنند.

به‌ویژه در مواقعی كه گره‌های انتهایی با هدف گریز از تداخل در باند شلوغ 4/2 گیگاهرتز و پنج گیگاهرتز (كه فعلاً كمتر شلوغ است)، از كانال‌های پر نویز استفاده كنند. به خاطر احتمال كمتر تداخل و كانال‌های خیلی بیشتر، باند 5 گیگاهرتز نسبت به باند 4/2 گیگاهرتز گزینه مناسب‌تری است.

علاوه بر این، گستردگی و عمومیت این محصولات به این معنی است كه مهاجمان بیشتری می‌توانند با استفاده از ابزارهای بررسی، تشخیصی و امنیتی موجود، به محصولات Wi-Fi دست‌اندازی كنند و سیگنال‌های802.11 a/g را پیدا نمایند، آن‌ها را دستكاری كنند و به استراق سمع بپردازند. با استفاده از رمزگذاری می‌توان انتقال داده‌ها را ایمن‌تر ساخت. با وجود این توصیه می‌شود كه با استفاده از استراتژی‌هایی مثل رمزگذاری 128 بیتی AES، سطح امنیتی شبكه را از سطح امنیتی استاندارد موجود در 802.11 a/g بالاتر ببرید. كلیدهای از قبل به اشتراك گذاشته شده به خاطر مسائل توزیع كلید، در Wi-Fi پذیرفتنی نیستند. ولی این روش كه از طریق سیستم‌های نرم‌افزاری شركت‌های دیگر پیاده سازی می‌شود، برای پیاده سازی‌های بی‌سیم ثابت كه تعداد گره‌ها در آن‌ها كم است، مناسب به نظر می‌رسد.

به طور كلی، اگر نیازهای شما نسبتا كم است، مثلا 25Mbps یا كمتر، و به امنیت و كیفیت سرویس در حد عالی نیازی ندارید، استفاده از یك سیستم 802.11a یا g می‌تواند به صرفه‌ترین راه برای گسترش شبكه بی‌سیم باشد. در حالی‌كه اگر نیازهایتان بیشتر باشد، می‌توانید با استفاده از سیستم‌هایی كه با هدف ارتباط نقطه‌به‌نقطه ساخته شده‌اند، به ظرفیتی بیش از 100Mbps ، كاهش تداخل، و عملكرد یكدست و بی‌وقفه، دست پیدا كنید.

فراتر از Wi-Fi
سیستم‌های رادیویی‌ای در داخل طیف فركانسی 802.11a/g هستند كه از پروتكل، مدولاسیون، و تخصیص كانال802.11 استفاده نمی‌كنند. ولی تراكم زیاد باعث شده است كه شركت‌های تجاری IT اغلب یك قسمت دارای مجوز از طیف فركانسی را ترجیح دهند. FCC بخش‌هایی از طیف فركانسی RF را در تعدادی از باندهای مختلف، از 7/1 گیگاهرتز به بالا، از جمله 5،10، 25، 26، 31، 38، و 39 گیگاهرتز را از طریق مجوز در اختیار كاربران قرار می‌دهد. كسب مجوز تضمین می‌كند كه كاربردهای یك قسمت خاص از طیف، با سایر قسمت‌ها تداخل نخواهند داشت.
مزیت دیگر طیف مجوزدار این است كه توان تابشی‌ای كه مصرف می‌كنید، می‌تواند فاصله موثر را بیشتر كند. البته كسب مجوز هزینه پیاده‌سازی و نگهداری را افزایش می‌دهد.

ولی این هزینه‌ها به‌طور كلی در مقایسه با هزینه كشیدن چندین مایل فیبر نوری، یا استفاده از خطوط استیجاری DS-3 ،3OC-3 یا خطوط سریع‌تر، به صرفه‌تر هستند. ظرفیت انتقالی كه از طریق این سرویس‌های مجوزدار حاصل می‌شود تا حدی است كه می‌توان از RF به‌عنوان خط حامل شبكه‌های حلقویSONET یا ابر ATM استفاده كرد. اگر لایه ATM روی SONET اضافه شود، كیفیت سرویسی قابل دستیابی است كه می‌توان آن‌را با شبكه‌های شهری روی كابل مقایسه نمود.

سرعت نور
با بالاتر رفتن در طیف امواج الكترومغناطیس، به لیزر یا "فیبر بی‌سیم" می‌رسیم كه می‌تواند ارتباطاتی با عرض باند بالا در فواصلی تا حد چند مایل، برقرار كند. ارتباطات شبكه‌ای با لیزر، از نظر امنیت و مقاومت در برابر تداخل نسبت به ارتباطات RF مزیت دارند. دسترسی غیرمجاز و استراق سمع شعاع لیزر بدون این‌كه ارتباط مختل شود، تقریبا غیرممكن است. ارتباطات در شبكه‌های RF در باندهای شلوغ صورت می‌گیرد و عوامل زیادی می‌تواند موجب تداخل در آن‌ها شود؛ از عوامل انسانی مثل همآوایی سیگنال‌ها در باندهای مجاور و نویزهای با طول موج بالا ناشی از صدای موتورها گرفته تا عوامل طبیعی مثل فعالیت لكه‌های خورشیدی و رعد و برق. درحالی‌كه در شبكه‌های لیزر معمولا گره‌ها مشكلی در برقراری ارتباط ندارند؛ مگر این‌كه در یك سایت، جهت دریافت شعاع لیزری هم جهت طلوع یا غروب خورشید باشد.

ارتباطات لیزر یك مزیت دیگر هم برای سازمان‌هایی كه به دنبال استانداردكردن ارتباطات RF در سطوح بین‌المللی هستند، دارد. سیگنال‌های RF توسط دولت‌ها و از طریق قوانینی كه در هر كشور متفاوت است، قانونمند می‌شوند. در حالی‌كه نور، چنین محدودیتی ندارد. البته برای لیزرها (و قدرت ساطع شده از آن‌ها) قواعدی تدوین شده است. ولی فركانس نور تابع قاعده‌ای نیست و به همین خاطر معمولا FSO ‌ای كه در یك كشور پذیرفته شده باشد، در سایر كشورها هم قابل‌پذیرش است. نكته جالب و عجیب این‌كه، قواعد مربوط به لیزرها نه توسط FCC، بلكه به‌وسیلهت FDA دوین و اعمال شده است.تقریبا تمام لیزرهای موجود در بازار هم علامت تایید EU را دارند.
Free Space Optics) FSO ) نسبت بهRF در مقابل تداخل امواج مقاومت بیشتری دارد.

نتیجه آزمون

بی‌سیم ثابت می‌تواند راه حلی برای بعضی از مشكلاتی باشد كه تاكنون غیر‌قابل حل بودند؛ مشكلاتی نظیر برقراری ارتباط دائم بین دو سایت كه موانع طبیعی در بین آن‌هاقرار گرفته‌اند و یا راهی سریع برای بازیابی شبكه در صورت قطع كابل. تابستان امسال در آزمایشگاه دانشگاه فلوریدا، هفت سیستم بی‌سیم ثابت را آزمایش كردیم: سیستم‌های FSO محصول Canon ،LaserBit Communications ،Light Point و Pav Data Systems و سیستم‌های RF محصول Adtran ،BridgeWave Communications و Orthogon Systems. ما امیدوار بودیم كه شرایط جوی ناپایدار شود تا تأثیر آن‌را بر این سیستم‌ها بررسی كنیم و خوشبختانه این اتفاق افتاد و طوفان دنیس از راه رسید. با توجه به پیش‌بینی سازمان هواشناسی مبنی‌بر احتمال 40 درصدی وزش بادهای گرمسیری در محل آزمایش، مجبور شدیم تمام سیستم‌ها را از پشت‌بام دو ساختمان مورد مطالعه پایین بیاوریم. در نهایت، OS-Spectra محصول Orthogon، به خاطر سهولت در نصب و راه اندازی، جایزه ویژه ما را برد. Canobeam، سیستم FSO محصول كانن، با فاصله اندكی در مقام دوم ایستاد. این محصول برای كسانی كه به عملكرد اهمیت می‌دهند، بسیار مناسب است. PavLihgt 155، محصول با قیمت 8995 دلار، جایزه بهترین قیمت (Best Value) را از آن خود كرد.


ولی حساسیت آن نسبت به جذب (كاهش انرژی تابشی)، در شرایط نامساعد آب‌و‌هوایی بالاتر است. باران شدید هم روی شبكه‌های RF و هم روی شبكه‌ها FSO تاثیر منفی می‌گذارد. ولی شبكه‌های FSO ممكن است در شرایطی مثل مه غلیظ، دود، یا بارش برف، به طور كامل از كار بیفتند. در مورد لیزرهای مادون قرمز قاعده كلی این است كه شعاع لیزر می‌تواند تا فاصله‌ای دو برابر میدان دید در شرایط مه یا دود را به هم مرتبط كند.

مسئله دیگر این است كه بعضی از افراد، با استفاده از لیزر چندان موافق نیستند. به‌ویژه لیزرهایی كه مرئی نیستند. یكی از نگرانی‌های عمومی، خطر تابش مستقیم اشعه به چشم است. نیازی به گفتن نیست كه لیزرها باید به‌گونه‌ای تابانده شوند كه قرار گرفتن چشم در مسیر آن‌ها به‌طور تصادفی غیرممكن باشد. علاوه بر این، مستقیم‌بودن شعاع لیزر باعث می‌شود كه نوسانات خفیف در ساختمان‌های بلند نقطه هدف، آن‌ها را تحت تاثیر قرار دهد. بعضی از انواع لیزرها برای رفع این مشكل به آینه‌هایی با ردیابی خودكار مجهز هستند. ولی به هر حال مسئله پایداری نقطه تابش لیزر هنوز به‌طور كامل حل نشده است. نسل جدیدی از سیستم‌ها هم ارائه شده است كه از RF به‌عنوان گزینه پشتیبان برای FSO استفاده می‌كنند تا اگر ارتباط FSO از كار افتاد یا ناپایدار شد، یك جایگزین رادیویی برای انتشار سیگنال‌ها وجود داشته باشد.

بدنه اصلی شبكه
همه فناوری‌هایی كه تا اینجا درباره آن‌ها بحث كردیم، برای ارتباط شبكه ای نقطه‌به‌نقطه به كار می‌روند. در مورد لیزر هم باید گفت كه این نقاط باید در میدان دید یكدیگر باشند. ولی در مواردی كه منطقه تحت پوشش، وسیع است یا در شبكه‌های MAN، تكنولوژی‌های یك نقطه به چند نقطه، یا چند نقطه به چند نقطه مناسب‌تر هستند. توپولوژی‌های Mesh كه با پوشش دادن گره‌های شبكه بی ‌سیم، متصل به یك زیر ساخت ساختمانی یا نقاط دسترسی802.11 a/g، ناحیه وسیعی را به‌وجود می‌آورند، بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. پیاده‌سازی‌های قوی‌تر و پرظرفیت‌تر مش از FHSS (طیف گسترده با جهش فركانسی) در محدوده‌های طیفی تحت مجوز و یا از روال‌های ارسال رادیویی اختصاصی استفاده می‌كنند.

به هر حال، از هر فناوری‌ای كه استفاده شود، قابلیت اطمینان Mesh ها نسبت به سایر انواع توپولوژی بیشتر است. چراكه هریك از نقاط یك Mesh با چندین نقطه دیگر در شبكه مرتبط است. اغلب، در ارتباط با پیاده‌سازی‌های شهری MAN از Mesh صحبت می‌شود و بسیاری افراد تصور می‌كنند كه زیرساخت مش، امكان دسترسی را برای كاربر نهایی فراهم می‌كند. در حالی‌كه Mesh یك فناوری بستر اصلی ا‌ست و كابران نهایی به یك نقطه دسترسی یا كابل شبكه داخل ساختمان وصل می‌شوند. البته در اكثر موارد، یك گره منفرد، هم وظیفه تامین دسترسی و هم وظیفه بازگرداندن داده‌ها (backhaul) را به عهده دارد.

و بالا‌خره، WiMax
بالاخره نوبت به WiMAX می‌رسد. WiMAX یك كنسرسیوم صنعتی است كه می‌خواهد محصولات "بی‌سیم باند پهن" كه با استاندارد 802.16 مطابق هستند را با هم سازگار كند. به نحوی كه بتوانند با هم كار كنند. درست همان كاری كه كنسرسیوم Wi-Fi با محصولات مبتنی بر استاندارد 802.11 كرد. استاندارد 802.16 و به تبع آنWiMAX، قطعات مختلف و زیادی را تحت پوشش دارد كه هریك كار خاصی انجام می‌دهند.

مطابق برنامه‌های تولیدكنندگان محصولات WiMAX، از این فناوری و قابلیت‌های چندگانه آن می‌توان برای تأمین سه نوع دسترسی باندپهن استفاده كرد: فناوری ستون فقرات بی‌سیم ثابت نقطه‌به‌نقطه، یك مكانیسم دسترسیِ مرحله آخر (last mile) جهت فراهم كردن دسترسی به اینترنت برای كاربران خانگی و تجاری، و خدمات باند پهن بی‌سیم برای كاربران در حال حركت. تاكنون فناوری‌های اختصاصی مختلفی برای تأمین این نیازها به بازار معرفی شده است. ولی مزیت و هدف WiMAX در استاندارد كردن، سازگاری و قابلیت كار با یكدیگر و كاهش هزینه‌های این تكنولوژی‌هاست.

WiMAX در ابتدا در قالب فناوری‌های ستون فقرات و راه حل مرحله آخر، با ظرفیت نظری معادل 75Mbps به بازار ارائه خواهد شد. البته در پیاده‌سازی‌های واقعی این فناوری احتمالا حداكثر ظرفیت حدود 45Mbps خواهد بود. این ظرفیت در مقایسه با 802.11 a/g بسیار خوب است. ولی نسبت به ظرفیت سیستم‌های اختصاصی بی سیم نقطه‌به‌نقطه كه امروز موجود است، به میزان قابل توجهی كم است. انتظار می‌رود كه WiMAX به عنوان جایگزینی برای كاریرها OC-3 پذیرفته نشود.

با وجود این، به عنوان پشتیبان خط حامل موجود، و یا برای ارتباط با دفتری در خارج از سایت اصلی مناسب هستند. به عنوان فناوری مرحله آخر برای كاربران خانگی یا شركت‌های كوچك، مثلا به‌‌عنوان جایگزین برای ADSL یا مودم كابلی، می‌توان WiMAX را به‌عنوان بهبودی نسبت به وضع موجود در نظر گرفت. البته نباید فراموش كرد كه به خاطر این‌كه WiMAX یك فناوری چندنقطه‌ای است، هیچ كدام از كاربران نمی‌توانند به حداكثر ظرفیت دست پیدا كنند.

اولین محصولات WiMAX كه به بازار می‌آیند، تجهیزات بی‌سیم ثابت یا بی‌سیم باندپهن، خواهند بود. مانند سایر اجزای WiMAX این محصولات هم از مدولاسیون Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) COFDM)، استفاده خواهند كرد كه نمونه تغییر یافته مدولاسیون 802.11 است. WiMAX كه به عنوان ابزاری برای خدمات شبكه ای در سطح كاریر و با قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است، از طیف‌های مجوزدار و آزاد در باندهای 5/2، 5/3، و 8/5 گیگاهرتز استفاده خواهد كرد. شركت‌ها می‌توانند از لینك‌های WiMAX برای ارتباط با كاركنان یا دفاتر پراكنده خود استفاده كنند و خدمات دسترسی مبتنی بر WiMAX را برحسب شرایط و منطقه‌شان از شركت‌های دیگر خریداری كنند. در اكثر كشورها و سازمان‌های مسئول قانونگذاری، باید حداقل یك باند آزاد و یك باند مجوزدار موجود باشد.

قسمتی از طیف كه به WiMAX اختصاص داده شده است، به كانال‌های مختلف تقسیم می‌شود؛ خیلی شبیه تقسیم‌بندی‌ای كه در Wi-Fi انجام می‌شود. ولی در نحوه استفاده از كانال‌ها تفاوت‌های اساسی بین این‌دو تكنولوژی وجود دارد. اول این‌كه COFDM امكان می‌دهد كه باند فركانسی WiMAX به 256 كاریر سیگنال تقسیم شود كه داده‌ها به طور همزمان روی چند حامل توزیع می‌شوند. WiMAX این حامل‌ها را در قالب كانال‌ها جمع می‌كند، درست همان‌طور كه 802.11 به كانال‌هایی تقسیم شده است. ولی برخلاف 802.11، در WiMAX این كانال‌ها می‌توانند از نظر عرض باند و تخصیص كوچك‌تر یا بزرگ‌تر شوند. به این‌ترتیب بعضی از كانال‌ها می‌توانند عرض باند و به دنبال آن ظرفیت بالاتری داشته باشند. این قابلیت Scalable OFDM Multi-Access) SOFDMA)خوانده‌می‌شود.

WiMAX را می‌توان استاندارد و پیشرفتی مهم در پیاده‌سازی‌های شبكه بی‌سیم به حساب آورد. البته بهبودهای اصلی آن در مقایسه با تكنولوژی‌های 802.11a/b/g آشكار می‌شود. برای معماری‌های شبكه‌ای كه به یك ستون فقرات قوی با ظرفیت 100مگاهرتزی تا یك گیگاهرتزی نیاز دارند، سیستم‌های RF و FSO موجود تا مدت‌ها، بهترین گزینه باقی خواهند ماند.

http://ml.blogfa.com/post-189.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :