امروز و روزهای آتی قصد دارم مطالب مفیدی را در زمینه ی شبکه های Wirelees و بخصوص Wi-Fi خدمتتون عرض کنم، برای فهمیدن بهتر Wi-Fi ابتدا باید بدانیم منظور از Wireless چیست و چگونه می شود ارتباط Wireless را بسترسازی کرد و سپس بریم سراغ اینکه Wi-Fi چیست .برای فهمیدن اتصالات بدون سیم ما شروع می کنیم با :
"اتصالات Wireless " لغت جدیدی نیست چون از سال 1813 بوده و رواج داشته یعنی شما هر اتصالی که بین تلفن همراه تون و هدست (بی سیم) شخصی تون ، هر نوع گجت با AP منزل تون دارید و همچنین تمام این اتصلاتات را اگر در یه خانه فرض کنید ممکن است از طریق امواج با ماهواره ها هم ارتباط داشته باشید ، همه ی این ارتباطات و اتصالات از نوع Wireless است ولی همه ی این ها در دسته یWi-Fi نمیگنجند .
بعضی ها کلاس بندی شبکه های Wireless را بر اساس Throughput یا توان عملیاتی انجام می دهند ولی چون قرار است بر طبق قوانین IEEE و Wi-Fi Alliance پیش بریم بهتر است از کلاس بندی این دو سازمان پیروی کنیم که اون کلاس بندی از طریق فاصله است .
نکته : Wi-Fi که اساس صحبت ما هست در محدوده ی WLAN جا می گیرد ، این ارتباطات بر دو پایه Power و Frequency میزان سنجی بر روی نمودار می شوند ، فرکانس ها برای فرستنده و گیرنده باید استاندارد باشد تا ارتباط خوب و کاملی داشته باشیم برای مثال برای انتقال صدا از طریق امواج رادیو نیز به Peak Frequency یا حداکثر فرکانس پایین تری نسبت انتقال تصویر هستیم که این مهم مستلزم تغییر Power بر روی نمودار است یعنی اگر power بالایی به فرکانس مان اختصاص دهیم می توانیم به امواج رادیویی با طول موج بلند دست پیدا کنیم و اگر کمتر اختصاص بدیم بخ امواج با طول موج کوتاه دست پیدا می کنیم.
-------------------------------------------------
برای دسترسی به مجموعه بهترین دوره های آموزش شبکه های کامپیوتری ( مبانی شبکه ، نتورک پلاس ، مانیتورینگ و ... ) مقدماتی تا پیشرفته با ارائه گواهینامه و فیلم رایگان همین الان کلیک کن
--------------------------------------------------
چگونگی پخش کردن فریم ها توسط AP را Distribution System یا DS می گویند ، توجه داشته باشید که DS یک نوع اتصال نیست بلکه نحوه ی پخش فریم ها در شبکه ی بی سیم است.ناحیه ای که هر دستگاه می تواند داخل آن به AP متصل شود Basic-Service-Area یا BSA نامیده می شود و به سرویس هایی که یک AP در ناحیه BSA خود ارائه می کند Basic-Service-Set یا BSS می گویند یا بعبارتی بهتر BSA ناحیه ی متعلق به AP و BSS کارهایی که AP باید برای برقراری ارتباط کلاینت انجام دهد.
اگر از Wi-Fi استفاده کرده باشید به اصطلاح SSID بیشتر از BSA و BSS برخورد کرده اید ، ولی برای کسانی که برخوردی نداشته اند سوال بوجود میاید که SSID چیست ؟ وقتی یک دستگاه در یک BSA قرار می گیرد در واقع تلاش نمی کند که به AP متصل شود ، بلکه تلاش می کند که به یک network name متصل شوند.
برای مثال دستگاه ما سراغ اسم" Memphis "میگردد برای پیدا کردن AP که به آن متصل شود. به این network name در اصطلاح Service-Set-Identifier یا SSID می گویند.در محیط های اداری و تجاری معمولا ممکنه است که دو دستگاه دارای دو SSID یکسان باشند ، با این وجود دستگاه ما از کجا تشخیص می دهد که به کدام یکی باید متصل شود؟
ممکنه شما فکر کنید که "خب چون دو تا AP دارای SSID های یکسانی هستند دستگاه ما دچار سردرگرمی شود" ولی در واقعیت اینطور نیست ، چون همانند اکثر سخت افزار ها AP ها نیز دارای MAC Address هستند در نتیجه اگر از یک BSA به BSA دیگر برویم در واقع ممکنه ما متوجه نشویم که تغییری در اتصالات ما ایجاد شده ولی دستگاه ما متوجه اختلاف بین دستگاه ها می شود ، به این Mac-Address که به هر AP اختصاص داده شده Basic-Service-Set-Identifier یا BSSID می گویند.
همانند Mac-Address برای هر سخت افزار BSSID نیز منحصر به فرد است. ممکن است در دنیا تعداد بسیار زیادی از AP ها دارای SSID یکسانی باشند ولی AP های بسیار کمی وجود دارند که BSSID یکسانی داشته باشند . برای رفع همین ایراد که احتمالش هم بسیار کم است ، تعدادی از برند ها استاندارد جدیدی به نام Multiple-Basic-Service-Set-Identifier یا MBSSID معرفی کردند
که قابلیت تعریف 8 تا حداکثر 16 Mac یا BSSID را برای ما فراهم کرده ، Roaming : در ارتباطات بی سیم به معنای گسترش سرویس اتصال در مکانی غیر از مکانی که آن سرویس ثبت شده است، می‌باشد. یعنی همان جا به جایی از یک BSA به BSA دیگر... ESS : یا بعبارت دیگر WLAN Extended Service System وظیفه اش ارتباط میان چندین BSS در کنار هم دیگر است که می تواند شبکه های Wire . Wireless را کنار هم دیگر جمع کند.
در ادامه می خوام به این دو مطلب بپردازم :
دستگاه های شبکه ای که ما تا الان شناختیم عبارتند از :
حالا می خواهیم با نوع دیگری از AP ها آشنا شویم به نام Repeater ولی چگونگی کار آن با AP های عمولی مفاوت است ، به شکل زیر دقت کنید ، فرض کنید AP در BSA به نام کانال 1 و شما در خارج از محدوده این BSA در یک BSA دیگر قرار دارید که سیگنالی از سوی AP در کانال 1 دریافت نمی کند .
گاهی اوقات امکان جا به جایی به BSA هدف ممکن نیست یا امکان اتصال به صورت سیم و سوییچ میان این دو نیست در نتیجه بهترین کاری که می شود انجام داد قرار دادن یک AP از نوع Repeater در میان این دو BSA است که وظیفه ی آن تقویت سیگنال کانال 1 و رساندن سیگنال به BSA ای که کلاینت در آن قرار دارد.
نوع دیگر از سری دستگاه های این سری که میتوان به آن اشاره کرد Work-Group-Bridge ها یا WGB ها هستند. فرض کنید ما یک AP در اختیار داریم که علاوه بر دوری نسبت به دستگاه های فاقد کارت شبکه ی Wireless ما امکان جا به جایی آن نیز وجود ندارد ، در نتیجه بهترین بهره وری که می شود کرد این است که از WGB ها استفاده کنیم
به این صورت که دستگاه هامون را به یک سوییچ وصل کرده و سوییچ مان را نیز به یک AP دیگر متصل نموده ایم و از طریق AP که به سوییچمان متصل است با AP اولیه ارتباط برقرار میکنیم. بدیهی است که WGB وسیله نیست و عملی است که به وسیله مجموعه ای از دستگاه ها صورت می گیرد . مفهوم دیگه ای می شود برداشت کرد از WGB ها ، اتصال شبکه های Wire به شبکه های Wireless است.
برای معرفی دستگاه های دیگر از این قبیل می توان به Bridge اشاره کرد ، که می توان آنها را خارج از فضاهای بسته پیدا کرد و اغلب بر روی بالای ساختمان ها برای اتصال بین آنها استفاده می شود. ارتباط بین AP ها می تواند به صورت Point-to-Point باشد یا به صورت Point-to-Multipoint باشد ، اگر به صورت Multipoint باشد AP هایمان به دو دسته ی Root bridge و non-Root Bridge تقسیم می شوند ، AP مرکزی Root و باقی non-Root هستند و هرگز بدون واسطه ی Root Bridge به صورت جدا نمی توانند به هم متصل شوند.
Mesh Networks : فرض کنید سناریویی حاوی تعداد زیادی Root Bridge داریم که در این میان 2 تا از آنها به شبکه های Wire متصل اند و باقی آنها هیچ اتصالی به شبکه های Wire ندارند . برای اینکه ما اتصالات خودمان را بین همه ی این دستگاه ها به اشتراک بذاریم کافیست تا از Mesh Topology و WGB ها و Root Brdge و non-Root Bridge ها استفاده کنیم. تمامی دستگاه های بالا برای آشنایی بیشتر بود و ما در ادامه ی آموزشمون از Wireless Client و AP ها استفاده میکنیم.
IEEE مخفف Institute Electrical and Electronics Engineers است و از اقداماتی که در حوزه ی Wi-Fi انجام داده است تعریف کردن سری پروتکل های 802.11 است ، به صورت اختصاصی تعریف شده اند برای Media Access Control یا MAC و لایه فیزیکی و همچنین WLAN ها و در مطلب قبل بیان شد که Wi-Fi از Application های آن به حساب می آمد. برای اطلاعات بیشتر راجع به سری پروتکل های 802.11 می توانید به لینک زیر مراجعه کنید :
https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11
در دو مطلب آتی در مورد توان_قدرت سیگنال و ارسال سیگنال صحبت کنم ، و اما سرفصل مطالبی که قرار است در این سری خدمتتون عرض کنم :
همیشه این تصور وجود داشته و هست که افزایش قدرت و توان سیگنال باعث بهتر شدن ارتباط ما می شود ولی در این مطلب قصد دارم به بررسی موشکافانه تر حول برخی دیدگاه ها بپردازم. برای شما از این جهت بهتر است که وقتی میخواهید ارتباط Point-toPoint داشته باشید و سیگنال تون ضعیف است برای بهتر شدن ارتباط توان سیگنال را زیاد یا به عبارت دیگر سیگنال را تقویت کنید ولی این افزایش توان سیگنال سه ایراد کلی دارد :
1) شما از تجیزات سخت افزاری استفاده می کنید که محدودیت های خودشون را دارند و اگر توان سیگنال را بیشتر کنید ممکن است به تجهیزات تون آسیب برسد.
2) علاوه بر این توان_قدرت بیشتر مساوی است با اختلال و بازتاب و انعکاس (Noise , Reflection , Echo) بیشتر و این باعث می شود کیفیت سیگنال دریافتی از سمته دریافت کننده کاهش یابد .
3)همچنین همه ی دستگاه هایی که در همان ناحیه هستند با سیگنال برابر ،افزایش سیگنال شما ممکن است باعث ایجاد تداخل در ارتباط آنها نیز بشود. همه ی مطالب بالا برای محیط سرباز و بیرون از محیط های بسته است و حالا به بررسی محیط بسته میپردازیم و میبینم افزایش توان سیگنال و همچنین ارسال سیگنال در فضاهای بسته چگونه است .
بحثی که در محیط های بسته وجود دارد این است که اگر توان سیگنال بسیار کم باشد باعث می شود سیگنال به نقطه ای که باید توسط AP پوشش داده شود نرسد و اگر بسیار زیاد باشد ممکن است که باعث تداخل در رسیدن امواج میان AP هایمان بشود که در هر دو صورت ارتباط خوب و کاملی برقرار نمی شود ، پس مهندسی کردن ارتباط در داخل نیز در نوع خود مفید است که چگونه توان را زیاد کنیم که حالات بالا رخ ندهد و پگونه پوشش خوبی را براد مجموعه و محیط بسته ی خود فراهم کنیم
در این قسمت می خوایم با هم واحد های رایج برای مقایسه ی توان رو بررسی بکنیم ، دو معیار برای سنجش توان داریم که عبارتند از :
1) توان مطلق
2) توان نسبی
برای بیان توان مطلق که خیلی هم مفید است از اعداد دقیق برای نسبت دادن به توان مون استفاده می کنیم ، برای مثال میگیم توان ما 10mW ، 20mW یا 100mW است که دیده بسیار کاملی را به ما میده . ولی از آن طرف ما توان نسبی را هم داریم که برای بیان آن اعداد دقیق گفته نمی شوند
و فقط یک حالت مقایسه ای برای بیان توان به ما ارائه می کند برای مثال اگر ما یک سیستمی داشته باشیم که توان آن 10mW است و بخواهیم توان نسبی سیستم دیگرمون که توانش 20mW است را بیان کنیم.از لفظ "2 برابر قدرت بیشتر نسبت به قبلی استفاده میکنیم" که زیاد در زمینه ی سنجش تنهای توان ما مفید نیست چون یه حالت مقایسه ای داره.
یک واحد خیلی رایج برای اندازه گیری توان دسیبل یا dB هست ، که در اوایل قرن بیستم توسط آزمایشگاه بل تعریف شد . اون ها آزمایش شون را با یک تلفن شروع کردن ، به این صورت که چقدر باید از منبع ایجاد صوت (تلفن) فاصله داشت تا نصف صدایی که باید شنید را بتوان شنید و همچنین دو برابر شدن ها و بررسی اینکه چقدر توان صدا نسبت به قبلی نصف می شود ، بعد متوجه شدن که مقیاس خوبی نمی تواند باشد چون ممکن است طرف فرستنده خیلی بلند یا خیلی آروم صحبت کند و سوال بهتر اینه که چقدر توان گذاشته می شود برای ادا کردن حرف X
به نتیجه ای که رسیدند به این شرح است که دسیبل در ابتدا برای مقایسه ی میزان صدا بود ولی بعد ها توانستند به وسیله ی آن هر قدرتی رو با یکدیگر مقایسه کنند ، و به همین منظور آنها واحد dB را برای نقطه گذاری به عنوان مرجع انتخاب کردند. نکته : در مقیاس های Wireless و به صورت دقیق تر آن Wi-Fi یا AP ها ما برای اندازه گیری از میلی دسیبل یا dBm استفاده می کنیم .
و حالا وارد بحث شیرین بازی ریاضی با مفهوم دسیبل می شیم :) در ابتدا باید اشاره کرد که نمودار دسیبل _ توان یا dB_Power به صورت لگاریتمی است (مطابق شکل) و در نتیجه شکل آن به صورت منحنی است نه به صورت خطی. گاهی اوقات محاسبات دسیبل می تونه خیلی پیچیده بشود ولی برای راحتی کار سه قانون وجود دارد که با به خاطر سپردنشون می توانیم این محاسبات را به صورت کامل در ذهن انجام بدیم.
1) ابتدا اینکه ما یک نقطه مرجع نام گذاری می کنیم برای خودمون و باقی توان های خودمون را با آن می سنجیم و برای مثال اگر توان ما دقیقا برابر صفر بود می گوییم که توان ما دقیقا برابر با توان مرجع مان است.
2) قانون دوم ، قانون "عدد 3 "هست ، به این صورت که است که اگر توان ما نسبت به توان مرجع ما 2 برابر شده باشد می گوییم که توان ما مثبت 3dB بالاتر از توان مرجع مان قرار می گیرد و همینطور اگر توان ما نسبت به توان مرجع ما نصف شده باشد می گوییم که توان ما منفی 3dB نسبت به توان مرجع ما پایین تر است .
3) قانون سوم ، قانون "عدد 10" هست ، به این صورت که است که اگر توان ما نسبت به توان مرجع ما 10 برابر شده باشد می گوییم که توان ما مثبت 10dB بالاتر از توان مرجع مان قرار می گیرد و همینطور اگر توان ما نسبت به توان مرجع ما 1/10 شده باشد می گوییم که توان ما منفی 10dB نسبت به توان مرجع ما پایین تر است .
نکته : همیشه اگر می توانید با قانون عدد 10 شروع کنید و با قانون عدد 3 شوع نکنید .
خب حالا بیاید با یک مثال بحث های بالا رو خوب درک کنیم :
با توجه به بحث های قبل تر که بیان شد ، مقیاس اندازه گیری توان AP ها dBm هست ، اگر ما بخواهیم توان کابل مون رو بررسی کنیم و ببینیم که 1mW است به این نتیجه می رسیم که این دقیقا با نقطه مرجع ما برابر است که همان 0dB است . حالا اگر به مقدار 2mW دقت کنیم می گیم
"خب این مقدار 2 برابر مقدار قبلی ما یا مقدار مرجع ما هست" در نتیجه طبق قانون "عدد 3" می گوییم که توان ما دقیقا مثبت 3dB بالای نقطه مرجع ما هست و اگر بخواهیم مقدار 4mW را با نقطه ی مرجع مان بسنجیم می گوییم "خب 2 بار نسبت به نقطه ی مرجع 2 برابر شده " در نتیجه 2 بار مثبت 3dB به مقدار مرجع خودمان اضافه می کنیم .
حالا مثال مان رو ترکیبی می کنیم از همه ی قوانین و میگیم اگر 4W یا 4000mW باشد چی ؟ طبق نکته ای که بالاتر قبل از مثال گفته شد ابتدا بهتر است با قانون "عدد 10" شروع کنیم در نتیجه میبینیم که ما در اینجا عدد 1000 رو داریم ضربدر 4 پس اول 1000 رو بررسی می کنیم و سپس 4 را و نتایج را با هم جمع می کنیم.
مرتیه ی عدد 1000 نسبت به عدد 10 3 است و این یعنی توان ما ابتدا نسبت به 1mW ده برابر شده و سپس نسبه به 10mW ده برابر شده و باز هم نسبت به 100mW ده برابر شده است که این یعنی 10+10+10 =30dB در اینجا ، حالا کارمون با قانون "عدد 10" تموم شد و می رویم سراغ قانون "عدد 3" و بررسی 4mW همانطور که بالاتر بررسی کردیم 4mW نیز برابر است با 6dB در نتیجه با تمام محاسبات بالا به عدد 36dB برای 4W می رسیم . و یک سری تمرین مانند برای ذهن خودتون :
نکته : یک سری اعداد مانند 35mW وجود دارند که خیلی اوقات غیر جالبی را برای شما رقم میزنند برای محاسبه کردنشان :D ، در نتیجه برای چنین اعدادی جداولی در اینترنت موجود است که برای محاسبه کردنشان موی سپید نکنید . (35mW,15dB)
در این قسمت ما بیشتر سر و کارمون با آنتن هاست ، در قسمت های قبل گفته شد که AP ها از مقیاس dBm برای اندازه گیری توان سیگنال استفاده می کنند ولی آنتن ها از این مقیاس استفاده نمی کنند ، چون آنها الکتریسیته ارسال نمی کنند و بجای آن سیگنال های با فرکانس رادیویی ارسال می کنند .
و اما اگر بخواهیم توضیحات بیشتر حول آنتن ها بدیم .اغلب آنتن ها از سنجش مقایسه ای برای خودشون استفاده می کنند ، به این صورت که "توان آنتن چند برابر نسبت به آنتن دیگری است" یا "توان آنتن نسبت به قبل خود دو برابر شده است " .
به این آنتن ها که برای مقایسه ی توان خود از یک نقطه ی مرجع استفاده می کنند Isotropic Antenna می گویند . نقطه ای که در شکل زیر مشاهده می کنید همان آنتن ما است که در همه ی جهات به صورت برابر بر روی سطح کره ی نشان داده شده امواج رسانی می کند ، البته این یک شماتیک از شکل آنتن ها است
و در دنیای واقعی وجود خارجی ندارد چون اگر به آنتن واقعی نگاه کنید متوجه می شوید که از یک نقطه خیلی بزرگتر است و دلیل دیگه این هست اش که آنتن ها از مواد ساخته شده اند و هر کدام از این مواد می تواند در جهت هایی که آنتن باید امواج ارسال کند باعث بازتاب شود که آنتن ما به صورت کامل در همه ی جهات ارسال امواج ندارد
ولی این اصلا مهم نیست چون که هدف اصلی ما مقایسه ی قدرت آنتن مان است که برای رسیدن به این منظور از واحد سنجش توان dBi برای آنتن ها استفاده می کنیم. دقیقا مثل AP ها که مهم نیست ما چقدر بیشتر یا کمتر توان داریم ، چیزی که مهمه مقایسه ی توان آنتن ها با یکدیگر است . راستی ، قوانین عدد 3 و عدد 10 در آنتن ها و بصورت ویژه تر در مورده dBi نیز صادق است .
عکس زیر یک آنتن دو قطبی را نشان می دهد و این آنتن ساده ترین نوع از انواع آنتن هاست . تعداد زیادی از برندهای دنیا مرجع مقایسه کردن خودشان را با dBd بیان کردند که مختص این آنتن دو قطبی است و رابطه ی رو به رو dBi و dBd را با معادله ی رو به رو به هم ربط می دهد . 0 dBd برابر است با 2.14 dBi که از این طریق می توان هر دو را بهم تبدیل کرد و به سادگی مقایسه ی بین توان آنتن ها را انجام داد ، نمودار توان آنتن ها (dBd) نیز مانند AP ها ساختار لگاریتمی دارد . برای مثال 5 dBd برابر است با 7.14 dBi .
اولین سوالی که با توجه به متن بالا و متون قبل پیش میاد این هستش که توان ارسالی ما چه میزان است ؟ ، برای بدست آوردن جواب این سوال ما باید بتونیم EIRP را حساب کنیم ولی برای حساب کردن EIRP ما باید بدونیم که تعریف آن چیست .EIRP مخفف Effective Isotropic Radiated Power است . محاسبه ی توان موثر سیگنال ارسالی بسیار مهم است چون هر کشور به صورت محلی برای خود در این حوزه قوانین و محدوده ای را مشخص کرده است و این یعنی اگر ما یک آنتنی تهیه کردیم باید به میزان توان ارسالی آن دقت کرده و با مقدار مجاز در سطح کشور مقایسه کنیم .
برای شروع محاسبه ی EIRP ما ابتدا میزان توان ارسالی یک AP به dBm را مشاهده می کنیم ، سپس این انرژی ممکن است از طریق کابل منتق شود که خود این کابل نیز انرژی را جذب می کند که انرژی از دست رفته با واحد dB حساب می شود و در نهایت این سیگنال به یک آنتن می رسد که این آنتن سیگنال ما را به جهت های مختلف با بهره تقویت متفاوت ارسال می کند ، این آنتن نیز برای سنجش توان خود از واحد dBi استفاده می کند . برای مثال اگر توان ارسالی ما 20 dBm ، توان از دست رفته 3 dB و بهره تقویتی آنتن 6 dBi باشد EIRP ما برابر است با 23 dBm .
مثال جامع : فرض کنید ما یک AP با توان 50mW و بدون کابل و بصورت مستقیم به آنتنی وصل شده ایم که بهره ی تقویتی آن 38dBd است ، حالا سوال ما این است که /آیا می توانیم از این آنتن استفاده کنیم اگر حداکثر EIRP منطقه ما 50dBm باشد ؟ ابتدا باید 50mW را به dBm تبدیل کنیم ، با توجه به مطالب قبل و رابطه های گفته شده 50mW برابر است با مثبت 17dBm ،
حال چون کابل نداریم در نتیجه انرژی از دست رفته ما در فرموا بالا صفر است ، حالا باید dBd را به dBi تبدیل کرد در نتیجه 38dBd برابر است با 40.14dBi ، در نتیجه EIRP برابر است با 17dBm + 40.14dBi که مساوی است با 57.14dBm که از مقدار حداکثر EIRP در منطقه ی ما که 50dBm است بیش تر است و این به آن معناست که ما مجاز به استفاده از این آنتن در این منطقه نیستیم . برای حل این مشکل دو راه موجود است :
بسیاری از مفاهیم و تکنولوژی ها و اصطلاحاتی که در این مقاله به شما آموزش داده شد ، در دوره آموزش نتورک پلاس مهندس نصیری و قسمت شبکه های بیسیم یا وایرلس به بهترین شکل آموزش داده شده است که می توانید به آن مراجعه کنید.