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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

: (Physical Medium Dependent) PMD

 

 این زیر لایه کابل فیبر نوری و مسی و اجزا و کانکتورهایش را تعریف می کند.کابلهای فیبر نوری مورد استفاده در FDDI معمولا MultiMode(62.5/125 micron graded multimode fiber) و یا SingleMode(8-10 micron) می باشد.

 (Physical Sublayer Protocol) PHY : این لایه مدیریت   Encodingو  Decoding برای داده ها، تشکیل Frame و سنکرون کردن ساعت ایستگاههای LAN را بر عهده دارد. هر ایستگاه Clock مجزا دارد برخلاف توپولوژی Ring که یک ایستگاه یک Master Clock  برای کلیه ایستگاهها تولید می کند.

SMT: FDDI یک لایه مدیریت ایستگاه (SMT) Station Management به مدل OSI اضافه کرده است. که با زیر لایه های PMD و PHY و MAC در ارتباط است.

وظیفه آن کنترل حلقه ، راه اندازی حلقه,حذف و اضافه کردن ایستگاه به حلقه و جمع آوری یک مجموعه نتایج آماری و بطور خلاصه مدیریت حلقه می باشد.

) PCM (Physical Connection Management : قسمتی از SMT می باشد که مسئولیت کنترل پورتها را بر عهده دارد. به تعداد پورتهای هر نود یک PCM در آن وجود دارد که تنها یک پورت را کنترل می کند. برای ایجاد ارتباط بین دو نود در شبکه باید PCM های پورتهای آن نودها باهم ارتباط برقرار کنند.

 (Media Access Control) MAC

مسئولیت تعیین روش دسترسی به رسانه ، فرمت آدرس دهی فریم, تولید و مدیریت Tokenو محاسبات FCS را بر عهده دارد. حداکثر اندازه یک Frame 4500 بایت است. FDDI از Token passing که از پرتوکلهای لایه دوم می باشد, برای کنترل دسترسی به شبکه استفاده می کند., به این صورت که هرگاه ایستگاهی بخواهد اطلاعاتی ارسال کند در آن مدت Token که یک فریم سه بایتی است را نگه می دارد. زمان نگه داشتن  Token SAT    نامیده می شود که برای هر ایستگاه یا شبکه متغیر بوده و توسط مدیر شبکه تعیین می شود.

پس از اتمام ارسال فریم,ایستگاه فرستنده Token را دوباره تولید کرده و در شبکه قرار می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 19

 

FDDI همچنین با پروتکل های لایه های بالاتر مثل SNA,TCP/IP و Appletalk ارتباط برقرار می کند.

اجزای FDDI عبارتند از کابل فیبر نوری concentrator , حلقه (Ring) ایستگاهها یا Bridge های متصل به متمرکز کننده.

 Concentrator : یک نود FDDI می باشد که علاوه بر پورتهای لازم برای اتصال به FDDI شامل حداقل یک پورت اضافی نوع M برای اتصال به شبکه FDDI دیگری در یک توپولوژی درختی می باشد.

 

 

انواع ایستگاه در FDDI

دو نوع ایستگاه در FDDI مورد استفاده قرار می کیرند:

Dual Attachment Station) DAS ( یاA Class : ایستگاه DAS به هر دو حلقه اولیه و ثانویه متصل شده و دارای دو پورت A  و B که هر کدام به هر دو حلقه وصل می شوند می باشد.

Single Attachment Station ) SAS ) یا Class B و ایستگاه SAS به حلقه اولیه متصل می شود.

 

 پورتهای FDDI :

پورت نوع A که برای ایستگاه DAS بکار می رود و حلقه اولیه به آن وارد و حلقه ثانویه از آن خارج می شود

پورت نوع B که برای ایستگاه DAS بکار می رود و حلقه اولیه از آن خارج و حلقه ثانویه به آن وارد می شود.

پورت نوع M متمرکز کننده را به ایستگاه SAS وصل می کند.

پورت نوع S که ایستگاه SAS را به متمرکز کننده وصل می کند

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       

 

شکل20
FDDI

 از دو حلقه استفاده می کند که جهت مبادله داده ها در آنها مخالف یکدیگرند. چنانچه یک حلقه از کار بیفتد حلقه دیگر مدیریت ترافیک را به عهده می گیرد و اگر دو حلقه به طور همزمان از کار بیفتد آنگاه دو حلقه می تواند به یکدیگر وصل شده و تشکیل یک حلقه واحد داده و شبکه به کار خود ادامه دهد. این عمل Wrapping نامیده می شود.

اگر یک ایستگاه در سیستم حلقوی دوگانه از کار بیفتد عمل Wrapping انجام می شود و اگر دو ایستگاه از کار بیفتد Relay Optical برای جلوگیری از قطعه قطعه شدن حلقه بکار می رود و ایستگاهها را از حلقه خارج می کند. ایستگاههای DAS توسط Optical Bypass Switch به حلقه های اولیه و ثانویه متصل شده اند و از طریق آن می توان ایستگاهها را حذف یا اضافه کرد. Bypass توانایی یک نود در خارج شدن از FDDI می باشد, در حالیکه پیوستگی کابل را حفظ می کند .

به دلایل بالا FDDI یک شبکه Fault Tolerant می باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل21


               

                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

 

 

 

 

 



 

 

 

 

شکل22

 ارسال بیت در FDDI

 

در FDDI از پالسهای نوری برای ارسال اطلاعات استفاده می شود.FDDI تغییر بیت را توسط وضعیت نور در طرف گیرنده تعیین می کند.اگر وضعیت نور نسبت به آخرین نمونه تغییر کرده باشد ارزش یک خواهد داشت.  برای مشخص شدن تغییر , گیرنده هر8 نانو ثانیه یکبار از نور نمونه برداری می کند.

کاربرد FDDI

شبکه های مختلف توسط switch ,برای تبدیل سرعتهای مختلف به 100Mb/s, به  FDDIوصل می شوند و FDDI به عنوان Back bone  LAN در محیطهای دانشگاهی و شرکتهای بزرگ که دارای چندین ساختمان بوده ودر یک مرکز متمرکزند, استفاده می شود.

اغلب طراحان شبکه از Fast Ethernet  به عنوان Back bone  استفاده می کنند چون کارت شبکه آن ارزانتر از کارت شبکه FDDI است و از کابل UTP به عنوان رسانه انتقال استفاده می کند که از فیبر نوری ارزانتر است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شبکه هایمحلی بدون سیم

 

در این شبکه ها هیچ یک از Media ها کاربردی ندارند و برای انتقال  اطلاعات از امواج الکترو مغناطیسی مانند مایکرو ویو ، امواج رادیوئی ، امواج مادون قرمز و لیزری استفاده میشود.

WLAN( Wireless Local Area Network) می توانند جایگزین شبکه های کابلی شوند و انعطاف و قابلیت جابجائی بیشتری به شبکه می افزایند.

 

مزایای WLAN

  • 1- Mobility ) قابلیت حرکت(: با استفاده از WLANکاربرها می توانند در هر جائی از سازمان مربوطه ,بدون نیاز به پیدا کردن محلی برای وصل شبکه از طریق کابل, بصورت real time به اطلاعات دسترسی پیدا کنند.
  • 2- ازWLAN در هر جائی که امکان سیم کشی وجود ندارد استفاده میشود .
  • 3- Scalability (قابلیت گسترش): WLAN را می توان بدون کابل کشی گسترش داد.
  • 4- Roaming( بر قراری ارتباط در حین حرکت) WLAN : Roaming را پشتیبانی می کند.
  • 5- WLAN : Cost effectiveاز نظر اقتصادی مقرون به صرفه است چون جابجائی از نقطه ای به نقطه دیگر هزینه ای در بر ندارد و برای استفاده از سیستمهای wireless نیازی به پرداخت هیچ شارژ ماهیانه ای نیست.

 

توپولوژی WLAN

ساده ترین پیکر بندیPeer - to-  Peer WLAN  یاad- hoc  می باشد.

در این حالت هرPC  دارای کارت شبکه بدون سیم ( Wireless NIC) می باشد و می تواند با هر PC دیگری به شرطی که در محدوده یکدیگر قرار گرفته باشند ارتباط برقرار نماید و احتیاجی به AP ندارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل23

 در نوع دیگری که شامل استفاده از وسیله ای بنام AP (Access point  ) است کابرهای WLAN  قادرند به  شبکه دسترسی پیدا کنند. AP  از طریق یک پورت که روی آن قرار دارد بهswitch  وصل میشود و اطلاعات را ازclient  ها از طریق هوا دریافت کرده و از طریق آن پورت بهswitch  ارسال می کند. AP در حقیقت به عنوان یک پل ارتباطی بین LAN   و WLAN  می باشد.به این مدل Infrastructure Mode می گویند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل24

ناحیه ای که AP تحت پوشش قرار می دهدcell  نامیده میشود. با افزایشclient  ها درcell  باید تعدادAP  را در آنcell  افزایش داد. AP در حقیقت مانندhub  در یک Wired network  است . یک AP بطور معمول می تواند ناحیه ای باشعاع1000 متر در خارج ساختمان و 200 متر در داخل ساختمان را تحت پوشش قرار دهد.  

                                                                                   Access point

 

                           

شکل25

WLAN دارای استاندارد IEEE 802.11 می باشد که شامل استانداردهای لایه فیزیکی و زیر لایه                                                                            MACمی باشد و سرعتهای 1,2Mb/s را پشتیبانی می کند. استانداردهای جدید WLAN , IEEE 802.11b با سرعتهای 5.5,11Mb/s و IEEE 802.11a با حداکثر سرعت 54Mb/s می باشند.

وظیفه لایه فیزیکی دریافت و ارسال اطلاعات و مدولاسیون و کددهی ، پشتیبانی از سرعتهای مختلف برای مبادله داده ها و تشخیص حامل  برای اطلاع از اشغال بودن یا نبودن کانالها می باشد.

WLAN از امواج مادون قرمز یا فرکانسهای رادیویی برای انتقال اطلاعات استفاده می کند که فرکانسهای رادیویی پهنای باند بیشتری داشته,فضای وسیعتری را تحت پوشش قرار می دهد و قابل استفاده در فواصل

طولانیتر می باشد.  

امواج مادون قرمز (IR) :

رنج فرکانسی آنها بزرگتر از 300GHz است و بعلت فرکانس زیاد قابل عبور از دیوار ، سقف و سایر موانع نیستند.

انواع شبکه های مادون قرمز :

  • 1) شبکه های با مسیر های بدون مانع : چنانچه مانعی بین فرستنده و گیرنده وجود داشته باشد سیگنالها نمی توانند انتقال داده شوند.
  • 2) شبکه های مادون قرمز انتشاری : ( Diffused IR)

در این حالت داده ها از دیوارها و سقف ها عبور کرده و بالاخره به گیرنده برخورد می کند و سرعتی بسیار آهسته دارد.

  • 3) شبکه های بازتابی : در این شبکه گیرنده های نوری واقع در نزدیک کامپیوتر ها داده ها را بسوی محل عمومی انتقال داده و مجددآ داده ها به طرف کامپیوتر مناسب هدایت می شوند.

 

امواج رادیوئی : ( RF    )

 امواج رادیویی از باند فرکانسیGHz 2.4 استفاده می کند. این امواج می توانند از لابلای دیوارها و موانع عبور کرده منتشر شوند.

 

انواع سیگنالهای  RF:

  • 1) Narrow band : سیگنالهای Narrow band مثل امواج رادیویی FM وAM سیگنالهای با طیف باریک بوده و برای انتقال احتیاج بهlicense دارد.
  • 2) Spread spectrum : سیگنالهای Spread spectrum سیگنالهای با طیف گسترده بوده که روی دامنه ای از فرکانسها گسترده شده است. دارای power بسیار کمتر از سیگنالهای Narrow band می باشند و به همین دلیل به license احتیاجی ندارند. Spread spectrum شامل 2 تکنیک frequency hopping و direct sequence می باشند و روی باند فرکانسی GHz 2.4 تا GHz 2.48 که زیر مجموعه ای از باند ISM می باشد گسترده میشوند و امکان ارسال و دریافت اطلاعات بین دو شبکه محلی با فاصله 20Km را با سرعت 2Mb/s تا 11Mb/sفراهم می سازد.

 

 

Direct Sequence

در این تکنیک هر بیت داده به الگوئی از بیتها بنام چیپها تقسیم می شوند که در یک باند فرکانسی گسترده شده است.

هر بیت از اطلاعات با pseudo Random code  بوسیله مدارXOR یا مدار پیچیده تر ترکیب می شوند و خروجی آن chip  نامیده می شوند. این chip ها ابتدا مدوله شده و سپس ارسال می شوند که این روش منجر به مدولاسیونی با سرعت بالا خواهد شد.

استاندارد 802.11 توصیه میکند که هر  چیپ شامل 11 بیت باشد.

در حال حاضر DSSS از مدولاسیون DBPSK   با سرعت 11Mb/s استفاده می کند.

 

 

 

Frequency hopping

در این روش باند فرکانسی 2.4GHz تا 2.48GHz  به 79 کانال تقسیم شده که هر یک برابر 1MHz است. فرستنده هر بخش اطلاعات خود در روی کانالهای متفاوتی ارسال می کنند که ترتیب این کانالها بر اساس الگوی مشخصی است که هنگام نصب شبکه انتخاب می شود.

این روش بعلت استفاده از کانالهای مختلف برای ارسال اطلاعات نسبت به نویز از مصونیت بالائی برخوردار است ولی سرعت آن پایینتر از روش direct sequence می باشد.                                                   مزایای Spread spectrum  :

  • 1) امنیت بالائی دارد .
  • 2) نویز به روی آنها بسیار کمتر از سیگنالهای Narrow band اثر می کند.

بطور خلاصه اجزای شبکه  WLAN  عبارتند از :

کارت شبکه  WLAN ,  AP, آنتن , سیستم های عامل شبکه  NOS, Bridge  , کابلهائی که آنتن و Bridge  را به هم وصل کنند.

آنتنهای WLAN که برای دریافت و ارسال امواج الکترومغناطیسی بکار می روند,دارای چهار ویژگی زیر می باشند:

  • 1) فرکانس(Frequency) : برای عملکرد درست, فرکانس آن باید مطابق با فرکانس امواج مورد استفاده در WLAN باشد. به عنوان مثال فرکانس آنتن باید 2.4GHz طبق استاندارد IEEE 802.11b یا 5GHz طبق استاندارد IEEE 802.11a باشد.
  • 2) توان(Power): آنتن میزان معینی از توان خروجی فرستنده را می تواند در برگیرد و برای دربرگرفتن حداکثر توان AP یا کارت شبکه رادیویی توان آنتن معمولاً کمی بیش از 1 Watt است.

توان سیگنال ارسال شده عبارتست از:

Radiated signal[dBm]=Transmitter power[dBm]-Cable loss[db]+Antenna gain[dBi]

  • 3) الگوی انتشار(Propagation Pattern):میزان زاویه ای که آنتن در جهت عمودی و افقی دربرمیگیرد را مشخص می کند. پایه ای ترین الگوی انتشار به صورت isotropic می باشد و به این معناست که آنتن امواج رادیویی را در همه جهتها و به اندازه یکسان پخش می کند البته چنین آنتنی وجود خارجی نداشته و آنتن isotropic تنها بصورت یک تئوری می باشد . یک آنتن Omni directional امواج را در همه جهتها ارسال می کند در صورتیکه آنتن directional بخش اعظم سیگنال را در یک جهت معین ارسال می کند.
  • 4) بهره(Gain): میزان تقویت کنندگی آنتن را مشخص می کند که برحسب دسی بل (dB) است و 10 برابر لگاریتم توان ورودی به آنتن به توان خروجی از آن می باشد. بیشتر تولید کنندگان آنتنهای رادیویی بهره آنتن را بصورت dBi بیان می کنند. dBi تعیین کننده میزان تقویت کنندگی آنتن نسبت به آنتن isotropic می باشد. آنتنهای directional به علت متمرکز کردن توان خروجی خود در یک زاویه کوچکتر , بهره (میزان تقویت کنندگی) بیشتری دارند و به همین علت دارای قابلیت انتشار سیگنالهای مدوله شده در فواصل طولانیتر و مقاومت بیشتر در برابر interference می باشند. به طور کلی هرچه پهنای طیف سیگنال ارسال شده باریکتر باشد بهره آنتن بیشتر است.

آنتنهای رادیویی شرکت Cisco شامل انواع زیر می باشند:

  • a) آنتن Solid Dish آنتن directionalکه برای برقراری ارتباط در فواصل دور بکار گرفته می شود. بهره آن معمولاً 21dBi می باشد.

 

 

 

                                                   شکل26

  • b) آنتن yagi آنتن directional که استوانه ای شکل بوده و برای برقراری ارتباط در فواصل نه چندان زیاد بکار می رود. بهره آن معمولاً 13.5dBi می باشد.

 

                                                 

شکل27

  • c) آنتن patch wall mount به روی دیوار نصب شده و کامپیوتر های اطراف را تحت پوشش قرار می دهد ( برای شبکه های داخل ساختمان می باشد. بهره آن معمولاً 8.5,6 dBi است.

 

                          

شکل28

  • d) آنتنهای Omni Directional یک آنتنه همه جهته 360 درجه می باشد و به شکل یک میله است و در نقاط مرکزی جهت ارتباط بین دوBridge و یا یکBridge با چندBridge بکار برده میشود. بهره آن معمولاً 5.2,2.2 dBi می باشد.

 

 

 

شکل29

 

ارتباط آنتنها با یکدیگر به صورت Line of Sight (دید مستقیم)  می باشد و طول دکل مورد نیاز جهت نصب آنتنها و دید مستقیم بین آنها , به موقعیت جغرافیایی نقاط و موانع موجود بستگی دارد که این اطلاعات از طریق عملیات Site Survey و بوسیله تجهیزات موقعیت یاب (GPS) بدست می آید.

از رادیو Bridge جهت ارتباط شبکه داخلی با آنتن مربوطه استفاده می شود.

کابلهای مورد استفاده در این شبکه ها دارای تلف توان کم low loss  می باشد و از یکطرف Bridge   و از طرف دیگر آنتن را به یکدیگر وصل می کند. کابلهای شرکت Cisco در سه اندازه 15 , 23 و 30 متری موجود است.

استاندارد IEEE 802.11   برای دریافت و ارسال اطلاعات از تکنیک Spread spectrum استفاده می کند.

وظیفه زیر لایه MAC پشتیبانی از روشهای کنترل دسترسی , سرعتهای مختلف تا 54Mb/s و استانداردهای آینده مثل Security(802.11icur) Roaming(802.11f),Qos(802.11e), و پشتیبانی از چند نوع لایه فیزیکی و تقسیم packet   به تکه های کوچکتر می باشد  و در هر قسمت CRC محاسبه می گردد. تقسیم packet   به تکه های کوچکتر 2 مزیت دارد:

اول اینکه با زیاد شدن طول packet  احتمال خرابی در آن بیشتر می شود که با این کار احتمال اینکه packet احتیاج به انتقال مجدد داشته باشد از بین می رود.

دوم اینکه در صورت بروز خطا بجای کل packet تنها قسمت کوچکی که درآن خطا رخ داده است مجددآ ارسال می شودکه نتیجه آن ارسال سریعتر اطلاعات می باشد..

زیر لایه MAC از پروتکل CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) استفاده می کند که به آنDistributed Coordination Function)  DCF( نیز می گویند.

این پروتکل به این صورت است که هر ایستگاه قبل از ارسال کانل را چک می کند که در صورت آزاد بودن به ارسال اطلاعات می پردازد در غیر اینصورت تا زمانیکه دریافت کننده سیگنال ACK  را ارسال نکرده, از ارسال اطلاعات خودداری می کند. در اینحالت ایستگاهها مدت زمان نا معینی که مقدار آن تصادفی است به منظور جلوگیری از collision  روی کابل صبر کرده و پس از آن به ارسال اطلاعات می پردازند.

در توپولوژی که شامل AP می باشد, هر ایستگاه قبل از ارسال آزاد بودن AP را مورد بررسی قرار می دهد که در صورت آزاد بودن به ارسال اطلاعات می پردازدو در غیر این صورت مدت زمان نامعینی به صورت تصادفی صبر می کند.چنانچه دو ایستگاه به طور همزمان اطلاعات خود را به AP بفرستند collision  رخ خواهد داد.

در شبکه بدون سیم فرض بر اینست که تمام ایستگاهها یکدیگر را می بینند و در این زمینه مشکلی بنام  hidden node problem  وجود دارد و به این صورت است که طبق شکل A,B,C هر سه می توانند AP  را ببینند .A  و B و همچنین  B و C می توانند یکدیگر را ببینند ولی C و A  نمی توانند یکدیگر را دیده و سیگنالهای ارسالی از یکدیگر را تشخیص دهند که احتمال ارسال همزمان در اینحالت وجود داشته که بوقوع collision می انجامد. برای رفع این مشکل, هر ایستگاه قبل از ارسال یک سیگنال (request to send) RTS می فرستد. در صورت آزاد بودن کانال AP یک سیگنال (cleare to send)CTS از طرف AP به آن فرستاده می شود. چون تمام ایستگاههای دیگر با  APدر ارتباطند سیگنال CTS باعث تاخیر آنها در هر گونه ارسالی می شود که به فرستنده اجازه می دهد اطلاعات خود را ارسال کرده از گیرنده سیگنال Acknowledgement  مبنی بر دریافت صحیح فریم, دریافت کند

 

 

 

         

 

      

 

شکل30

 

WLAN security

 

محصولات WLAN  معمولآ از تکنیک DSSS استفاده می کنند که در برابر Interference و دسترسی  بدون اجازه مقاوم است. و همچنین آنها از SSID code  استفاده می کنند و هیچ wireless client  نمی تواند بدون داشتن این کد امنیتی به شبکه دسترسی پیدا کنند. این محصولات ازWEP  پشتیبانی می کند.

Wired equivalent privacy  که برای  encrypt  ( پنهان کردن )  data packet  می باشد به منظور جلوگیری از استراق سمع در شبکه و نیز دسترسی بدون اجازه به دستگاههای موجود در شبکه می باشد.

 Wep :

در این روش داده ها قبل از ارسال معمولآ با 40 بیت یا 128 بیت کد می شوند و در گیرنده تنها بسته هائی که به درستی encrypt   شده اندdecrypt  می شوند.

پیاده سازی  WEP  در سخت افزار است که حد اقل اثر منفی در کار آئی را دارد.البته برای حفاظت WLAN پیاده سازی WEP به تنهایی کافی نیست و راهکارهای دیگری نیز برای حفاظت از شبکه لازم می باشد.

 

 

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 :