کاملترین آموزش CCNA Wireless | دوره CWNA | آموزش شبکه وایرلس

در جامعترین آموزش CCNA Wirelss یا دوره آموزشی CWNA ما سعی داریم بصورت کامل و جامع به شما شبکه های وایرلس مبتنی بر سیسکو را به شما آموزش بدهیم ، این مجموعه مطالب بصورت کاملا مفهومی ، کلیه مفاهیم وایرلس در شبکه های مختلف را به شما آموزش می دهد و شما را برای ورود به دنیای شبکه های وایرلس سیسکو آماده می کند.

دوره های شبکه، برنامه نویسی، مجازی سازی، امنیت، نفوذ و ... با برترین های ایران
سرفصل های این مطلب
  1. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 1 : معرفی دوره CWNA
  2. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 2 : مفاهیم اولیه وایرلس
    1. تفاوت شبکه کابلی و شبکه بیسیم در چیست؟
    2. معرفی مفاهیم اولیه در شبکه های بیسیم | Wireless
  3. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 3 : مفهوم فرکانس و کانال
    1. فرکانس یا Frequency چیست؟
    2. Channel Spacing چیست؟
  4. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 4 : Overlapping و Phase
    1. Overlapping چیست؟
    2. Phase چیست؟
    3. تفاوت In Phase و Out of Phase در چیست؟
  5. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 5 : اندازه طول موج و RF
    1. اندازه طول موج ( Wavelength ) چیست؟
    2. تفاوت قدرت های RF و dB در چیست؟
  6. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 6 : دسیبل ( dB ) چیست؟
    1. تفاوت بین سطوح قدرت بین فرکانس ها در چیست؟
    2. دسیبل (dB) چیست؟
  7. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 7 : قوانین مهم دسیبل (dB)
    1. بررسی قوانین مهم dB یا دسیبل
  8. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 8 : مقایسه قدرت در قالب dB
    1. مقایسه قدرت بین Transmitter و Reciver ها با معیار دسیبل
  9. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 9 : EIRP چیست؟
    1. بررسی تغییرات نیروی سیگنال های رادیویی در طول مسیر
    2. EIRP چیست؟
  10. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 10 : dB-dipole چیست؟
    1. آنتن های Dipole چه هستند؟
    2. RSSI چیست؟ بررسی مفهوم Power-Level
  11. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 11 : انتقال داده در RF
    1. داده ها چگونه در بستر RF Signal منتقل می شوند؟
    2. هدف از RF modulation چیست؟
    3. FHSS چیست؟
  12. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 12 : DSSS چیست؟
    1. DSSS چیست؟
  13. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 13 : OFDM چیست؟
    1. OFDM چیست؟
  14. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 14 : جمع بندی اصطلاحات
  15. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 15 : نمونه سوالات آزمون
  16. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 16 : ITU-R چیست؟ FCC چیست؟
    1. اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU-R) چیست؟
    2. FCC چیست؟
  17. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 17 : FFC و ETSI چه هستند؟
    1. ETSI چیست؟
    2. معرفی نهادهای نظارت بر وایرلس در دنیا
  18. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 18 : IEEE چیست؟
    1. IEEE چیست؟
  19. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 19 : کانالهای 802.11
    1. کانالهای مورد استفاده در استاندارد 802.11
    2. معرفی کانال های مورد استفاده در باند های 5GHz
  20. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 20 : باند فرکانس 
  21. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 21 : استاندارد IEEE 802.11
    1. معرفی استاندارد های IEEE 802.11
    2. استاندارد 802.11-1997 چیست؟
    3. استاندارد 802.11b چیست؟
    4. استاندارد 802.11g چیست؟
  22. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 22: معرفی 802.11a و 802.1n
    1. استاندارد 802.11a چیست؟
    2. استاندارد 802.11n چیست؟
  23. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 23 : مفهوم SISO و MIMO
    1. MIMO و SISO چه هستند؟
    2. Channel Aggregation چیست؟
  24. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 24 : آمادگی برای آزمون
  25. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 25 : تسهیم فضایی چیست؟
    1. Spartial Multiplexing یا تسهیم فضایی چیست؟
  26. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 26 : انتقال اشعه چیست؟
    1. MAC Layer Efficiency چیست؟
    2. Transmit Beamforming یا انتقال اشعه چیست؟
  27. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 27 : MRC چیست؟
    1. Maximal-Ratio Combining یا MRC چیست؟
    2. 802.11ac چیست؟
  28. آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 28 : 802.11ac چیست؟
    1. Robust Channel Aggregation چیست؟

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 1 : معرفی دوره CWNA

من مهرشاد هماوندی ، در سری قسمت های آموزش CCNA Wireless قصد دارم شما رو با دنیای وایرلس که امروزه در سطح جهانی کاربرد های گوناگونی داره و به انواع مختلف همه ی مارو تحت تاثیر خودش قرار داده ، آشنا کنم . این سری قسمت های آموزشی صرف نظر از دانسته های پیشین شما از ابتدا تا انتهای دوره ی پیش رو که تحت عنوان CCNA Wireless 200-355 هست ، طبق سرفصل های مشخص ، شما رو با انواع مفاهیم : سیگنال های رادیویی ، تکنولوژی آنتن ها ، توپولوژی Wireless LAN ها و ... آشنا میسازد.

اگر در یادگیری سیسکو مشکل دارید ، به شما پیشنهاد می کنیم از طریق دوره های آموزش سیسکو حرفه ای سایت توسینسو و با دوره آموزش CCNA روتینگ و سویچینگ شروع کنید ، فراموش نکنید که پیشنیاز همه این دوره های آموزش شبکه ، دوره آموزش نتورک پلاس است ، فراموش نکنید توسینسو اولین و بهترین انتخاب شما در حوزه آموزش فناوری اطلاعات فارسی است.

قسمت های CCNA Wireless در سه سطح مقدماتی ، متوسط و پیشرفته با سرفصل های گوناگون ; خدمت دوستان و علاقمندان ارائه خواهند شد. مخاطبین این دوره آموزشی ، تمام علاقمندان به دوره های شبکه و سیسکو و متقاضیان آزمون CCNA Wireless WIFUND میباشند ، اما برای فراگیری بهتر مفاهیم این دوره آموزشی بهتر است قبل از شروع ، دوره های CCNA R&S یا CCENT را بگذرانید تا بتوانید بطور دقیق و مثمرثمر تری از این دوره استفاده کنید و بازده آن برای شما بهتر باشد.

سرفصل های این دوره بصورت زیر میباشد :

  1. فصل نخست ، سیگنال های رادیویی و مدولاسیون ( RF Signals and Modulation ) : این فصل به بررسی مفاهیم پایه فرکانس های رادیویی و متد های مورد استفاده برای جابجایی و انتقال اطلاعات و داده ها بصورت وایرلس میپردازد.
  2. فصل دوم ، استاندارد سیگنال های رادیویی ( RF Standards ) : این فصل به بررسی سازمان های تنظیم کننده ، استاندارد سازی و نحوه استفاده درست از دستگاه های شبکه های بی سیم میپردازد.
  3. فصل سوم ، استفاده سیگنال های رادیویی در دنیای واقعی ( RF Signals in Real World ) : این فصل به عوامل و شرایطی که در انتقال فرکانس های رادیویی و امواج وایرلس بین دیوایس موثر است ، میپردازد.
  4. فصل چهارم ، تکنولوژی آنتن ها ( Understanding Antennas ) : این فصل بسیاری از مفاهیم پایه مربوط به آنتن ها ، انواع آنتن ها و کاربر آنها را مورد بررسی قرار میدهد.

امید است این دوره بتواند برای دوستان و علاقمندان مفید واقع شود . به دنیای وایرلس خوش آمدید ....

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 2 : مفاهیم اولیه وایرلس

در شبکه های Wireless ، انتقال اطلاعات میان دو دستگاه یا اصطلاحا Device با استفاده از فرکانس های رادیویی ( RF ) انجام میپذیرد ; که در این تبادل اطلاعات ، فرستنده و گیرنده میتوانند در یک راستا و بصورت ثابت قرار گرفته باشند و یا بصورت آزادانه در جاهای گوناگون قرار بگیرند.در این فصل ما تئوری های پایه و قضایای پشت سیگنال های RF و متد های مورد استفاده برای جابجایی داده بصورت وایرلسی را مورد بحث قرار میدهیم.

تفاوت شبکه کابلی و شبکه بیسیم در چیست؟

  1. در شبکه های کابلی یا به اصطلاح Wired ، قاعدتا حداقل دو دیوایس برای تبادل اطلاعات با یکدیگر نیاز به کابل دارن و این نوع ارتباط های کابلی دارای محدودیت های بسیاری است که باعث اختلال در ارتباط و جلوگیری از یک ارتباط سالم و موفقیت آمیز میشوند.
  1. اگر بخوایم مثالی برای این محدودیت ها بزنیم ; نوع و سایز کابل ها ، تعداد Twist های کابل و حداکثر طول کابل ها باتوجه به استاندارد های اونا در ارتباط و تبادل اطلاعات تاثیر منفی بسزایی دارند اما اگه از تاثیرات منفی کابل ها بر تبادل اطلاعات بگذریم و به محاسن آن درنگی کنیم ، صد درصد ویژگی امکان ارسال و دریافت داده ها بصورت همزمان اون هم بخاطر بودن یه مسیر اختصاصی و مستقیم بین Transmitter و Reciever ، خودنمایی میکنه.
  2. اما ظاهرا نمیشه از معایب و ضعف های دیگه شبکه های Wired نسبت به Wireless به سادگی گذشت ; با کمی فکر در مورد شبکه های کابلی به این نتیجه خواهیم رسید که زمانی که Deviceی به کابل متصل است نمیشه اونو به راحتی جابجا کرد و حتما هم باید یه Connector یا پورت سازگار با کابلی که بهش متصل کنیم داشته باشه و همونطور که میدونید در دنیای امروز همه وسایل الکترونیکی داره به سمت کوچکتر شدن پیش میره بنابراین هرچقدر Device شما کوچکتر و جمع و جور تر بشه امکان وصل کردن کابل به اون کمتر میشه و تولید کنندگان اینگونه قطعات قاعدتا رو به تکنولوژی Wireless میارن !
  3. خب پس از مهمترین پارامتر های شبکه های Wireless اینه که به تولیدکنندگان Device های مرتبط با شبکه این قابلیت رو میده که دستگاه تولیدی رو کوچیک و کوچیکتر تر کنن و کاربر هم میتونه بطور همزمان چندین Device رو به شبکه مورد نظرش متصل کنه!
  4. بستر داده های Wirelessیی مورد بحث فضای آزاد یا بطور کلی هوا هست اما در این فضای آزاد هم عوامل مختلف زیادی وجود داره که میتونه بر روی داده ما تاثیر بذاره و تعضیفش کنه برای رسیدن به مقصد که برای کمرنگ کردن اینگونه اثرات مخرب دو راهکار پیشنهاد شد :
  • تمامی دستگاه های Wireless باید به یک استاندارد معین پایند باشند ; که در حال حاضر این استاندارد تحت عنوان IEEE 802.11 شناخته میشه.
  • پوشش Wireless باید در جاهایی باشه که انتظار میره دستگاهی هم وجود داشته باشه ; بدین معنی که Transmitter یا فرستنده تقریبا باید در محدوده ی Reciever یا گیرنده قرار داشته باشه.

معرفی مفاهیم اولیه در شبکه های بیسیم | Wireless

برای ارسال داده از طریف کابل بین دو Device ، سیگنال الکتریکی از یک طرف کابل به سمت دیگه منتقل میشه در واقع کابل خودش به تنهایی عامل تداوم و تضمین رسیدن اطلاعات به مقصد هست اما در شبکه های بی سیم چنین چیزی نیست که داده ها رو حمل کنه .

حالا سوالی که مطرح میشه اینه که شبکه های وایرلس چگونه میتونن باهم ارتباط برقرار کنن از طریق هوا ؟! برای پاسخ دادن به این سوال دو نفر رو تصور کنید که یه رشته طناب رو در دست دارن ، این دو نفر فرستنده ( Transmitter ) و گیرنده ( Receiver ) هستند و طنابی که یک طرفش به دست فرستنده و یک طرفش به دست گیرنده هست ، رو بعنوان فضای آزاد یا هوا تلقی کنید .

تصور کنید که فرستنده قصد داره اطلاعاتی رو به گیرنده ارسال کنه یا در کل چیزی بهش بگه ; فرستنده طناب خودشو بالا میگیره تا به گیرنده نشونه یا فرکانسی ارائه بده اما هیچگاه گیرنده اون پیام رو دریافت نخواهد کرد. برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Wireless Transmitter Receiever

قاعدتا فرستنده باید برای رفع این مشکل راهکاری پیدا کنه و راهی پیدا کنه تا بتونه با گیرنده ارتباط برقرار کنه ; زمانی که فرستنده دست خودشو با طور منظم و ثابت بالا پایین میبره و حرکت موج شکلی [ فرستنده با هر بار بالا پایین کردن دست خودش یک موج (Wave) میسازه ] در کابل ایجاد میکنه ، که این حرکت موج به گیرنده میرسه و گیرنده از پیام فرستنده آگاه میشه ، برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Transmitter and Receiver Wave Model

در فضای آزاد هم جابجایی یا انتقال اطلاعات بصورت وایرلس به همین نحو است ; فرستنده ( Transmitter ) یک سری امواج منظم رو بطور ثابت به گیرنده ( آنتن ) میفرسته که اینکار رو با تولید مجموعه ی امواج الکتریکی و مغناطیسی انجام میدهد که بطور پیوسته در حال بالا پایین رفتن هستند بطوری که امواج مغناطیسی برای جذب امواج مغناطیسی پایین میره و امواج مغناطیسی نیز برای جذب امواج الکتریکی بالا میره و هر باری که این عمل انجام میشه یک موج یا اصطلاحا Cycle ایجاد میشود. برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Wireless Cycle

امواج الکترومغناطیسی بگونه ای هستند که داده های خود را در یک خط مستقیم ارسال نمیکنند و اونا را به تمامی جهات پخش میکنند برای تفهمیم بهتر موضوع نحوه پخش شدن امواج الکترومغناطیسی توسط آنتن ها ، تصور کنید که شما یه سنگ رو داخل آب میندازید ، هنگامی که سنگ در داخل آب میوفته شما شاهد سطوح آب هستید که بصورت موج وار در تمامی جهات پخش میشن .

ایده آل ترین شرایط برای آنتن ها ( فرستنده ها ) این است که شمایی کروی شکل داشته باشن و امواج رو در تمامی جهات انتقال بدن اما نکته ی مهم اینجاست که ایده آل ترین آنتن ها در واقع اصلا وجود ندارند . در دنیای واقعی آنتن های در ابعاد و اشکال گوناگون ساخته میشن ، بنابراین هر کدام از آنها در فرم ها و اشکال گوناگون امواج رو انتقال میدن اما هرکدام از آنها محدودیت هایی در مسیر فرستادن امواج رو دارن و هیچکدوم از اونا ایده آل نیستند.برای درک بهتر انتقال داده در ایده آل ترین حالت ممکن برای آنتن ها به شکل زیر دقت کنید :

Wave Propagation

در پایان انتقال امواج و اطلاعات توسط آنتن ، زمانی که اونا به سمت گیرنده رسید ، دقیقا باید یه کپی از اطلاعات ارسال شده باشند . دلیل آن همانطور که در قبل توضیح دادیم این است که امواج الکترومغناطیسی که توسط آنتن فرستاده شد با توجه به مکانیزمی توسط امواج مغناطیسی و الکتریکی به حرکت در می آیند و تا رسیدن به مقصد این فرآیند تکرار میشود . در قسمت بعدی از سری آموزش های CCNA Wireless ، در ادامه همین فصل به بررسی دقیق و جزئی مفهوم " فرکانس " خواهیم پرداخت

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 3 : مفهوم فرکانس و کانال

در قسمت پیشین به بررسی و مقایسه شبکه های کابلی و وایرلسی پرداختیم و همچنین مختصر توضیحاتی درمورد مفهوم پایه Wireless و نحوه ارسال اطلاعات در شبکه های بی سیم خدمت دوستان ارائه کردیم .در این قسمت مباحث قبلی رو ادامه میدیم و به بررسی مفاهیم " فرکانس " تا حد امکان بصورت دقیق و جزئی میپردازیم به امید اینکه برای شما دوستان مفید واقع شود.

فرکانس یا Frequency چیست؟

همونطور که میدونید و در قسمت قبلی هم بصورت ساده توضیحاتی داده شد ، موج ( Wave ) در واقع به هربار جذب صفحات الکتریکی و مغناطیسی ( Electric and Magnetic Fields ) گفته میشه که توسط فرستنده ( Transmitter ) تولید میشد . همچنین باتوجه به مثال قبلی تقریبا به هربار بالا بردن و پایین اوردن طناب توسط فرستنده که بطور مداوم و ثابت تکرار میشد یک " موج " میگفتیم .

حالا این "موج"ی که ما ازش صحبت میکنیم به روش های گوناگونی سنجیده و توضیح داده میشه که یکی از ابتدایی ترین پارامتر های سنجش آن " فرکانس " است .تعریفی که از فرکانس در دنیای شبکه ارائه میشه اینه که : به تعداد دفعاتی که یک سیگنال [ ارسالی از سوی آنتن ها یا هر Transmitter دیگه ای ] در مدت یک ثانیه بصورت سینوسی بصورت کامل بالا و پایین میره ( به این بالا و پایین رفتنِ کامل سیگنال Cycle گفته میشه ) یک " فرکانس " گفته میشه . برای درک بهتر مفهوم فرکانس به شکل زیر دقت کنید :

Frequency

نکته قابل توجه اینه که برای سنجش یک Cycle از سیگنال مورد نظرمون ، اهمیتی نداره که سنجش از بالاترین نقطه هر موج ( Peak ) اون شروع شه یا وسط هرموج یا انتهای موج ; فقط سیگنال باید یک توالی کامل رو انجام بده و دقیقا همون مکانی که شروع شده ، در همون مکان در موج بعدی تموم شه یا به اصطلاحی یه دور کامل رو بزنه .

با کمی درنگ در شکل بالا به این نکته پی میبریم که فرآیند سیگنال در 4 Cycle کامل اتفاق افتاده ، بدین معنا که فرکانس آن ، 4 ثانیه/سیکل یا 4 هرتز است. هرتر (Hz) مرسوم ترین واحد اندازه گیری برای فرکانسه و اگه بخوایم بهتر بگیم ; در واقع 1 Cycle کامل در 1 ثانیه را هرتز گویند. " هرتز " میتونه محدوده بسیار گسترده ای رو دربر بگیره پس برای سهولت در کار برای هر تعداد سیکلی که در یک ثانیه انجام میشه واحد های مشخصی در نظر گرفته شده ، که در جدول زیر قابل مشاهده است :

Hertz Units

با توجه به جدول بالا ، برای مثال 1000 هرتز یعنی 1000 بار سیکل کامل در یک ثانیه انجام میشه ، که با واحد kHz اندازه گیری میشه و به همین روال ادامه پیدا میکنه تا انتها.شاید سوالی که براتون پیش اومده باشه اینه که خب ابتدا و انتهای این امواج کجاست ؟!! بطور مشخصی محدوده یا طیف فرکانس از 0 شروع میشه تا 10 به توان 22 ( یعنی 10 با 22 تا صفر ).

  • نکته : پایین ترین طیف های فرکانس برای گوش انسان قابل حس و شنیدن نیست.
  • نکته : از بالاترین طیف فرکانس ها میتوان به : اشعه ی X و اشعه گاما اشاره کرد.

فرکانس هایی که در محدوده بین 3kHz تا 300GHz هستند معمولا تحت عنوان " فرکانس های رادیویی " شناخته میشوند ، که انواع گوناگونی رو شامل میشن از جمله : امواج تلویزیون ، امواج FM ، امواج ماکروویو و امواج رادار ها.

  • نکته : امواج های مورد استفاده برای ارتباطات شبکه های Wireless ، از نوع امواج مایکروویو هستند به به دو دسته تقسیم میشوند : 2.4 GHz و 5 GHz
  • نکته : در بعضی مواقع ممکن است یک محدوده فرکانس برای اهداف یکسان استفاده شود ، بنابراین محدوده فرکانس ها را میتوان دسته بندی کرد یا به اصطلاح آنها را " band " نامید.

برای مثال : طیف فرکانس میان 530 kHz تا نزدیک به 1710 kHz رو " پایگاه رادیویی AM " یا " AM Band " مینامند. بنابراین همونطور که گفتیم محدوده فرکانس شبکه های وایرلس یا Wireless LAN ها ، 2.4 و 5 GHz هست که به بیان دقیق تر : فرکانس های بین طیف 2,400 و 2,4835 GHz تحت عنوان " 2.4 GHz Band " شناخته میشه.

  • نکته : واضح است که باید توجه داشت مجموعه فرکانس های " 2.4 GHz Band " تمامی طیف های بین 2.4 تا 2.5 گیگاهرتز را پوشش نمیدهد.

یکی دیگه از محدوده های مورد استفاده برای ارتباطات وایرلسی تحت عنوان Band 5GHz شناخته میشه ، به دلیل این که طیف فرسکانسی اون بین 5,150 و 5,825 GHz هست . نکته مهم اینه که محدوده فرکانس های 5GHz Band ، خود به 4 قسمت مجزا تقسیم میشود ، بدیت ترتیب که :

  1. 5,150 تا 5,250 GHz
  2. 5,250 تا 5,350 GHz
  3. 5,470 تا 5,725 GHz
  4. 5,725 تا 5,825 GHz
  • نکته : اگر به تقسیم بندی طیف های بالا دقت داشته باشید ، به این نکته پی خواهید برد که فاصله ای میان محدوده 5,350 و 5,470 وجود دارد که نمیتوان از آن برای شبکه های وایرلس استفاده نمود.

Channel Spacing چیست؟

یک باند فرکانس ( Frequency Band ) که در قبل به اون اشاره کردیم ، شامل طیف وسیعی از فرکانس هاس ; حالا اگه در یک Wireless LAN دو دستگاه نیاز به یه تک فرکانس برای ارتباطاتت خودشون داشته باشن ، باید از کدوم فرکانس ها استفاده کنند؟ یا کلا چقدر فرکانس های منحصر به فرد برای هرکدوم از Device ها وجود داره؟

برای جواب دادن و یا در واقع حل این سوالات تکنولوژی Channel Spacing یا تخصیص کانال برای محدوده خاصی از فرکانس ها مطرح میشه که در ادامه به اون میپردازیم. برای مرتب بودن و بالابردن کارایی فرکانس ها ، باند ها به کانال های مجزایی تقسیم شدن که هرکدام از این کانال ها بر اساس شماره خاص خودشون شناخته میشن که هرکدوم از این شماره ها به Range خاصی از فرکانس ها اختصاص پیدا کردن. برای مثال : باند 2,4GHZ که در قبل بهش اشاره کردیم رو در نظر بگیرید .

طیف فرکانس های این باند از 14 کانال مجزا از شماره های 1 تا 14 تشکیل شده است که هرکدام به محدوده فرکانس خاصی اختصاص داده شدن.اولا ، تصور کنید چقدر آسون تره که تا با شماره کانال های یک باند کار کنیم تا با مقدار فرکانس اونا ، به خاطر سپردنشم راحت تره !

دوما ، شاید پرسشی که تو ذهنتون ایجاد شده باشه که اصلا چجوری محدوده فرکانس هابه کانال های گوناگون اختصاص داده میشه ، طبق چه معیار و یا قاعده ای؟! پاسخ این پرسش ها اینه که برای مثال باند 2,4GHZ که گفتیم از 14 کانال تشکیل شده رو در نظر بگیرید . فاصله بین این 14 کانال بطور مشخص 0.005 گیگاهرتز ( 5 مگاهرتز ) ، ( به جز برای کانال 14 ) است. برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

2.4GHz Channels

مباحث مربوط به فرکانس ها و مکانیزم های مربوط به اون رو در قسمت بعدی ادامه خواهیم داد .Channel Overlapping ، بررسی مفهوم Phase و بسیاری موارد دیگه ، مباحث مورد بحث در جلسه آینده خواهد بود

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 4 : Overlapping و Phase

در قسمت پیشین به بررسی مفهوم فرکانس ، موج ، هرتز و ... پرداختیم و بعد از آن بحث Channel Spacing رو مطرح کردیم و دلایل استفاده از این تکنولوژی در دنیای وایرلس رو شرح دادیم.در این قسمت در ادامه بحث گذشته ، بحث Overlapping در فرکانس ، Phase ، پهنای باند و ... رو به بحث میذاریم ، امید است که این قسمت برای شما دوستان مثمر ثمر و مفید واقع شود.

Overlapping چیست؟

سیگنال های رادیویی (RF) ، سیگنال هایی بی نهایت باریکی نیستن پس قاعدتاً این سیگنال ها قابلیت ترکیب شدن یا برخورد کردن یا اصطلاحا روی هم افتادن (Overlap) با سیگنال های دیگه عبوری در کنار خودشون رو دارن که در وایرلس به " نشت یا Spill " سیگنال معروفه پس با وجود این ، محدوده یک فرکانس مشخص در مکان های متفاوت باهمدیگه یکسان نیست ; بنابراین نمیتونیم یه مقدار ثابت برای " پهنای باند " داشته باشیم ، پس چجوری در مبحث فرکانس، ما مقدار پهنای باند رو مشخص میکنیم؟!

حالا قبل از پاسخ دادن به این سوال ، یه تعریف واسه پهنای باند بگیم تا بفهمیم اصلا در دنیای وایرلس مفهوم Bandwidth یا پهنای باند به چه معنیه ؟! محدوده واقعیِ مورد نیازِ فرکانس برای منتقل کردن سیگنال هارو " پهنای باند سیگنال " مینمامند ، به عبارت دیگه " پهنای پاند فضای مورد نیازیه که فرکانس در باند نیاز داره .

برای جواب دادن به سوالمون هم باید بگیم که برای اندازه گیری پهنای باند باید به " فرکانس وسط سیگنال " دقت کنیم و اونو به دو قسمت بالا و پایین تقسیم میکنیم . برای مثال : یه سیگنالی که 22 مگاهرتزه ، محدود میشه به 11 مگاهرتز سیگنال وسطی بالا و 11 مگاهرتز سیگنال وسطی پایین . برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Bandwidth
  • نکته : در حالت ایده آل ، پهنای باند " سیگنال " باید کمتر از پهنای باند " کانال " باشه ; بنابراین ، سیگنال های متفاوت و گوناگونی میتونن بر روی هر کانال ممکنه ، منتقل بشن بدون اینکه با یکدیگه برخورد کنن یا تداخلی پیش بیاد.

برای درک بهتر این موضوع ، به شکل زیر دقت کنید :

NonOverlapping

در شکل بالا ، نوعی از Channel Spacing نمایش داده شده که سیگنال ها بدون Overlap شدن در کنار کانال همسایه ( مجاور ) قرار گرفتن ؛ بنابراین ، یک سیگنال میتواند بر روی هر کانال موجود بدون Overlap شدن وجود داشته باشد.

Phase چیست؟

سیگنال های رادیویی بسیار وابسته به زمان هستند چرا؟ چون بطور دائم در حال حرکت هستن . طبیعتا این سیگنال هااز نیرو های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شدن که در طول یه دوره زمانی باهم متفاوت هستن.حالا Phase چیه؟! اندازه گیری تغییرات در زمان نسبت به آغاز یک Cycle رو Phase میگن.واحد اندازه گیری Phase ، " درجه " هست که اگه برایر با 0 باشه به منزله آغاز Cycle هست و درجه ی یک چرخه کامل ( Complete Cycle ) برابر است با : 360 هست .

  • نکته : از اونجایی که سیگنال یه نوسان چرخه ایه ، شما میتونید این تصور رو داشته باشید که Phase ، چندین و چند بار دور یه دایره داره میچرخه.

تفاوت In Phase و Out of Phase در چیست؟

زمانی که دو سیگنال همزمان دقیقا در یک زمان تولید میشن [ توسط آنتن یا هر Transmitter دیگه ای ] ، سیکل یا Cycle هاشون هماهنگ میشه و به هماهنگ شدن سیگنال های مثل هم که در یک زمان تولید میشن اصطلاحا In Phase گفته میشه به معنای دیگه ، اون دوتا سیگنال باهم هم فاز هستن.اما زمانی که یک سیگنال با کمی تاخیر از سیگنال دوم تولید شن ، اصلاحا Out of Phase گفته میشه . برای درک بهتر این موضوع ، به شکل زیر دقت کنید :

InPhase OutOfPhase
  • نکته : برای دریافت کردن سیگنال ها Phase نقش بسیار و پررنگ میباشد ، چرا که سیگنال هایی که In Phase هستند ، تمایل دارند تا خود را به دیگری ترکیب کنند و قدرت دوچندان داشته باشند ، اما برعکس سیگنال هایی که Out Of Phase باشند ، تمایل دارند تا یکدیگر را خنثی کنند و نقش همدیگر را کمرنگ تر کنند.

در قسمت بعدی در ادامه همین فصل ، به بحث های : اندازه گیری طول موج ، مفاهیم قدرت RF و dB خواهیم پرداخت

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 5 : اندازه طول موج و RF

در قسمت پیشین ، به مفهوم Overlapping ، و مباحث مربوط به Phase بطور کامل و مقدماتی پرداختیم اما مباحث مربوط به آنها به همین جا ختم نمیشه و ما در دوره پیشرفته CCNA Wireless به صورت کامل به اونا خواهیم پرداخت. در این قسمت کوتاه به بررسی نحوه " اندازه گیری طول موج" ها و محاسبه مقدار قدرت RF و dB میپردازیم

اندازه طول موج ( Wavelength ) چیست؟

سیگنال های رادیویی معمولا توسط " فرکانس " شناخته میشن ؛ اما خب سخته که بخوایم اندازه واقعی اونارو که از طریق هوا یا اصطلاحا free space درک کنیم. بهتره که طبق روال همیشه یه تعریفی از Wavelength داشته باشیم تا بتونیم درک بهتری از اون داشته باشیم.

طول موج یا Wavelength در واقع ، اندازه گیری فیزیکی است که موج در طول یک سیکل کامل دارد و معمولا توسط نماد یونانی لاندا (λ) ، تعیین میشود.برای درک بهتر ابعاد سیگنال های Wireless LAN ، فرض کنید که شما میتونید این سیگنال ها رو در مواقع انتقال در جلو خودتون مشاهده کنید ، در این هنگام سیگنال های 2.4GHz طول موجی معادل 4.92 اینج ( تقریبا 12.5 سانتی متر ) و سیگنال های 5GHz طول موجی معادل 2.36 اینچ ( تقریبا 6 سانتی متر ) میتونن داشته باشن.

DifferentWaveLength

اگه به شکل فوق دقت کنید ، طول موجِ سه موج متفاوت رو خواهید دید .موج ها از بالا تا پایین به ترتیب افزایش فرکانس مرتب شده اند.بدون در نظر گرفتن مفهوم " فرکانس " ، موج های RF با یک سرعت ثابت حرکات انتقالی خودشونو انجام میدن ، حالا سوال اینجاست که سرعت RF چقدره؟! سرعت فرکانس های رادیویی در خلاء دقیقا با سرعت نور برابری میکنه ، اما در هوا سرعتش کمی کمتر از سرعت نوره.

  • نکته مهم : در نظر داشته باشید که هرچقدر طول موج کاهش پیدا کند ، مقدار فرکانس افزایش پیدا میکند. و به عبارت دیگر ، هرچه طول موج بیشتر باشد مقدار مسافت قابل پیمایش افزایش می یابد اما مقدار قدرت آن کاهش می یابد و بالعکس! مقدار طول موج ، در طراحی و تعیین سطح آنتن ها بسیار موثر و مفید است.

تفاوت قدرت های RF و dB در چیست؟

برای انتقال یک سیگنال RF ، که از طریق هوا به نوعی پخش میشه ، برای اطمینان حاصل کردن از اینکه توسط مقصد دریافت شده باشه یا سیگنال ها توسط مقصد فهمیده شده باشه ؛ باید سیگنال ها با قدرت و انرژی کافی راهی این سفر طولانی بشن.

در قسمت نخست ، مثالی از تلاش دو نفر برای ارتباط باهم رو با استفاده از یه طناب مطرح کردیم .تصور کنید ، فرستنده بطور پی در پی دستشو بالا پایین ببره ، خب اون داخل طناب موج ایجاد میکنه ، اما این موج بعد از مدتی تعدیل میره و تموم میشه ؛ چرا؟!

چون فاکتور هایی مثل وزن طناب ، جاذبه و غیره بر روی موج های ایجاد شده تاثیر میذاره.برای اینکه موج های تعدیل نره و محدوده بیشتری رو پشتیبانی کنه ، فرستنده باید با قدرت بیشتر و فشار بیشتری دستشو بالا پایین ببره ! این قدرت در دنیای وایرلس به Amplitude یا دامنه و نوسان سیگنال معروفه !

  • نکته : Amplitude عبارتست از : طول بالاترین نقطه تا پایین ترین نقطه شکل موجیِ سیگنال.

برای درک بهتر مفهوم " دامنه سیگنال " به شکل زیر دقت کنید :

Amplitude
  • نکته : قدرت سیگنال RF معمولا با واحد وات (W) اندازه گیری میشود .

برای مثال :

  1. قدرت باند رادیو AM برابر است با : 50,000 وات
  2. قدرت باند رادیو FM برابر است با : 16,000 وات

اگر بخواهیم قدرت باند های فوق رو با فرستنده های وایرلسی مقایسه کنیم به عدد های به مراتب پایین تری برخواهیم خورد ؛ بطوری که قدرت این فرستنده ها معمولا بین 0.1 وات ( 100 میلی وات ) و 0.001 وات ( 1 میلی وات ) میباشد.* نکته : وقتی که قدرت سیگنال ها با " وات " و " میلی وات " اندازه گیری میشه ، تصور این بوجود میاد که این یه اندازه گیری مطلق و تامه ، به معنای دیگه چیزیه که برای اندازه گیری این که دقیقا چقدر انرژی در RF نهفته است.در قسمت بعدی به مقایسه و محاسبه انرژی سیگنال ها بین Transmitter های مختلف میپردازیم ، همچنین قوانین حاکم در dB را بطور کامل و مفصل بررسی خواهیم کرد. ...

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 6 : دسیبل ( dB ) چیست؟

در قسمت پیشین به بررسی نحوه اندازه گیری طول موج یا Wavelength ها پرداختیم و مسائل مربوط به اونا رو بصورت اجمالی مورد بحث قرار دادیم . همچنین بررسی قدرت RF و dB و در پی اون مفهوم Amplitude یا دامنه سیگنال ، از موضوعات مطرح شده در قسمت گذشته بود .در قسمت فعلی که از مهمترین قسمت های فصل نخست است ، قصد داریم به بررسی ، مقایسه و محاسبه انرژی سیگنال های خروجی که فرستنده ها از جمله : آنتن های وایرلس، اونا رو منتشر میکنن ، بپردازیم. ...

تفاوت بین سطوح قدرت بین فرکانس ها در چیست؟

گاهی اوقات به دلایل گوناگون مهندسان شبکه نیاز دارن تا سطح قدرت دو فرستنده متفاوت رو باهمدیگه مقایسه کنند.برای مثال , شکل زیر رو در نظر بگیرید و تصور کنید که T1 در حال انتقال سیگنال هایی با قدرت 1mW یا (1 میلی وات) هست ، در حالی T2 در حال منتشر ساختن سیگنال هایی با قدرت 10mW میباشد.با یه تفریق ساده ، به این نتیجه میرسیم که T2 ، به اندازه 9 mW قوی تر از T1 هست ؛ و همچنین میبینید که T2 به اندازه 10 برابری قوی تر از T1 هست.

ComparingPowerLevels

حالا بیاید و فرستنده های T2 و T3 رو باهم مقایسه کنید.همونطور که میبینید ، حاصل تفریق بین این دو فرستنده مقدار 90 میلی وات هست اما T3 دوباره 10 برابر بزرگتر از T2 هست . در هر دو مثال مشاهده میکنید که تفریق کردن نتیجه ای متفاوت از تقسیم کردن به ما میده .پس ما باید به کدوم روش برای پیدا کردن اختلاف بین فرستنده ها استناد کنیم ؟!

  • نکته : دوستان توجه کنید که کمیت هایی مثل مقدار نیروی مطلق ، با ترتیب بزرگی متفاوت است.

یک مثال دیگه همانند مثال فوق ، رو در زیر برای فهم بهتر مشاهده کنید :

Comparing Power Levels

در مثال بالا ، مشاهده میکنید که T4 برابره با 0.0001 میلی وات و T5 برابره با 10 میلی وات . اگه این دو مقدار رو از هم کم کنیم به عدد 9.99999 بر میخوریم در صورتی که T5 در واقع 1000000 برابر بزرگتر از T4 هست!!! چرا؟ چون به تعبیری مقدار قدرت یا نیروی مطلق میتونه در دامنه و طیف وسیعی سقوط داشته باشه

از یه عدد دودویی بسیار ریز گرفته تا صدها ، هزار ها یا مقدار های بسیار بزرگتر ، بنابراین ؛ ما نیاز به راهی داریم که دامنه تصاعدی رو به دامنه خطی تبدیل کنیم. راه حلی که پیشنهاد میشه استفاده از مکانیزم و اهرم " لگاریتم " برای این کاره. در یک کلام ، لگاریتم عملکردی داره که مقدار ها رو به ترتیب بزرگی میگیره و فضای اونارو بطور مساوی در محدوده های مناسب تقسیم میکنه.

دسیبل (dB) چیست؟

"دسیبل" یه عملکرد دم دستیه که از لگاریتم برای مقایسه یک اندازه گیری مطلق به دیگری استفاده میکنه. بطور کلی ، دسیبل برای مقایسه شدت سطوح صدا گسترش پیدا کرده اما بطور واضح و مستقیم برای مقایسه سطوح انرژی هم استفاده میشه.حالا عملکرد کلی dB به شکلی هست ؟! بعد از اینکه مقدار انرژی به مقیاس های لگاریتمی یکسانی تبدیل شد ، دو مقدار باید از هم کم شوند تا تفاوت هاش معلوم شه . برای درک بهتر مفاهیم توضیح داده شده در مورد دسیبل و عملکرد اون به مثال زیر دقت کنید :

Exp1

در مثال بالا P2 در مرکز توجه قرار داره اما P1 معمولا بعنوان مقدار مرجع یا منبع مقایسه شناخته میشه .تفاوت بین این دو لگاریتم رو به شکل دیگه ای هم میشه نوشت بدین صورت که با فقط یک لگاریتم و تقسیم P2 بر P1 ، مقدار dB بدست بیاد . به شکل و مثال زیر دقت کنید :

Exp2

در اینجا ، ابتدا نسبت دو نیروی مطلق محاسبه میشه ؛ بعد از اون این نسبت به دست اومده تبدیل میشه به مقیاس لگاریتمی که در قبل اشاره شد.

  • نکته : دقت داشته باشید که مدل معادله تفریقی یا نسبتی لگاریتمی که توضیح داده شد ، مرسوم ترین روش در دنیای مهندسی وایرلس میباشد.
  • نکته : دوستان دونستن این مفاهیم برای شرکت در آزمون CCNA Wireless 200-355 WIFUND الزامیه ، چون بخشی از سوالاتش مربوط به همین مباحث هست.

در قسمت بعد ، به قوانین مربوط به dB میپردازیم و در کل مفاهیم مربوط به دسیبل ها رو در دنیای شبکه بیشتر باز خواهیم کرد

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 7 : قوانین مهم دسیبل (dB)

در قسمت پیشین ، به بررسی سطوح قدرت بین Transmitter ها ، مفهوم دسیبل و ... پرداختیم .گفتیم که به لطف لگاریتم ما قادریم تا قدرت میان Transmitter ها را بطور دقیق محاسبه کنیم و مکانیزمی به نام دسیبل را معرفی کردیم که تقریبا بعنوان یک واحد تحت فرمان لگاریتم برای محاسبه و مقایسه نیروی فرستنده ها استفاده میشود.در این قسمت ، قصد داریم قوانین حاکم بر محاسبات مربوط به dBها و مسائل مختلف مربوط به این مکانیزم را بطور کامل بررسی کنیم . ...

بررسی قوانین مهم dB یا دسیبل

همونطور که در جلسه قبل هم اشاره کردیم ، برای مقایسه Power-Level باید یکسری محاسبات طبق روش های گفته شده ، انجام داد اما در این قسمت به معرفی سه مورد از قوانین مقایسه سطوح نیرو فرستنده ها بصورت ذهنی با استفاده از dB ، میپردازیم.اگه شما متقاضی آزمون CCNA Wireless هستید ، به خاطر سپردن این سه قانون که بر پایه تغییرات dB از 0 ، 3 و 10 هست ، برای شما حیاتیه چون قطعا شما باید بدون ماشین حساب و با دونستن این قوانین اقدام به حل معادلات کنید.

  • نکته : این قوانین تحت عناوینِ : 1. قانون صفر ها 2. قانون 3ها 3. قانون 10ها شناخته میشود ؛ که به بررسی آنها میپردازیم :

1. قانون صفرها : زمانی که dB برابر صفر شد ، یعنی 2 مقدار قدرت مطلقی که توسط Transmitter ارسال میشوند ، باهمدیگه برابرند.حالا وقتی دو مقدار نیرو باهمدیگه برابر باشند ، نسبت درون لگاریتم 1 میشه و log10(1) برابر 0 میشه. در دنیای وایرلس به این قانون " شهودی "( Intuitive ) هست و اگه دو سطح قدرت باهم برابر باشن ، یکی 0 dB از اون یکی بیشتره .

2. قانون 3ها : زمانی که dB برابر 3 باشه ، یعنی مقدار تغییرات قدرت آنتن ها ( قدرت مقدار مرجع ) در واقع دو برابر میشه ، بنابراین ؛ نتیجه میگیریم که اگه dB برابر 3- باشه مقدار تغییرات قدرت مرجع نصف میشه.

  • به تعبیری اگه P2 دو برابر P1 باشه ، نسبت بینش همیشه برابر 2 خواهد بود ، بنابراین ؛ 10log10(2) = 3 dB
  • پس اگه نسبت 12 باشه ، 10log10(12) = –3 dB
  • نکته : قانون 3 ها ، همانند قانون صفرها شهودی نیست اما یادگیری آن آسان است.

به طور خلاصه ؛ هرموقع Power Level یا سطح قدرت فرستنده دوبرابر شد ، اون به اندازه 3dB افزایش پیدا میکنه و هرموقع نصف شد ، به مقدار 3-dB کاهش پیدا میکنه.

3. قانون 10 ها : زمانی که dB برابر 10 باشه ، مقدار تغییرات قدرت آنتن ها در واقع به همون اندازه 10 برابر میشه ؛ بنابراین ، اگه مقدار dB برابر 10- بشه ، مقدار تغییرات نیروی فرستنده برابر 1/10 خواهد شد.

  • به تعبیری هنگامی که P2 ، ده برابر P1 باشد ، همیشه نسبت آنها برابرِ 10 است. بنابراین ؛ 10log10(10) = 10 dB
  • پس زمانی که P2 یک دهمِ P2 باشد ، نسبت 110 خواهد شد و داریم : 10log10(110) = –10 dB.

برای درک بهتر مفاهیم مربوط به قوانین dB به جدول زیر دقت کنید :

Power Changes

بنظرم برای بهتر متوجه شدن این مبحث ، بهتره یه مثال بزنیم تا بفهمیم که میتونیم دو سطح انرژی رو باهم مقایسه کنیم و یا خیر ! به شکل زیر دقت کنید :

ComparingPowerLevels

در مثال فوق ؛ A ، B و C در حال انتقال مقدار 4 ، 8 و 16 میلی وات انرژی هستند و این در حالی است که مقدار انتقالی B دوبرابر A هست ، بنابراین ؛ B باید 3dB بزرگتر از A باشد همچنین مقدار C دوبرابر مقدار B هست ، پس باید C هم باید 3dB بزرگتر از B باشد. همچنین میتونیم A و C رو مقایسه کنیم. برای رسیدن از A به C ما باید مقدار A رو دو دفعه ، دو برابر کنیم ؛ که هربار باید 3dB رو بهش اضافه کنیم پس یعنی: C = 6dB +A در قسمت آینده به بررسیِ مفهوم مقایسه سطوح انرژی فرستنده ها با استفاده از dBm میپردازیم و به توضیح چگونگی اتلاف نیرو در هنگام انتقال سیگنال ها و اینبار بجای مقایسه دو آنتن میان فرستنده و گیرنده قیاس خواهیم گذاشتم . ...

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 8 : مقایسه قدرت در قالب dB

در قسمت پیشین ، به بررسی قوانین دسیبل ها پرداختیم که برای مقایسه Power-Level بین Transmitterها بسیار مهمه و همچنین برای دانشجویانی که قصد ادامه مباحث وایرلس رو در سطوح پیشرفته دارن ، یادگیری کامل مفاهیم قسمت های پیشین از اهمیت بالایی برخوردار هستش. در این قسمت ، قصد داریم بحث رو از مقایسه قدرت میان Transmitter ها به سمت Transmitter و Receiverها سوق بدیم و مفهوم dBm رو شرح بدیم.بی هیچ درنگی بریم و مباحث رو شروع کنیم .

مقایسه قدرت بین Transmitter و Reciver ها با معیار دسیبل

فراتر از مقایسه دو فرستنده ( Transmitter ) ، برای مهندسی شبکه های وایرلس باید به سیگنال های رادیویی که از فرستنده به سمت گیرنده ( Receiver ) منتقل میشن هم دقت داشت. بهرحال ؛ فرستادن سیگنال برای فرستنده کارِ بیهوده و بی معنی هست تا زمانی که گیرنده ای وجود نداشته باشه تا سیگنال هارو دریافت کنه و ازشون استفاده کنه.برای اینکه شما دوستان یه تصور کلی از فرستنده و گیرنده و عوامل تاثیر گذار در سیگنال رد و بدل شده بین اونا ، داشته باشید ، به شکل زیر دقت کنید :

RFSignalLoss

شکل فوق ، یک سناریو ساده با Transmitter و Receiver رو نشون میده. هیچ چیزی در دنیای واقعی ایده آل نیست ، پس هنگام تبادل سیگنال بین فرستنده و گیرنده هم ، تلف شدن انرژی اتفاق میوفته که اصطلاحا در دنیای وایرلس به " Net Loss " یا " ضرر خالص " معروفه. تصور کنید که شما قادر به اندازه گیری انرژی فرستاده شده یا اصطلاحا رها شده توسط فرستنده هستید

در این صورت میتونید مشاهده کنید که Net loss چقدر بر روی سیگنال ها تاثیر میذاره . برای مثال : مثال بالا رو در نظر داشته بگیرید. اگه انرژی فرستنده رو اندازه بگیرید ، در موقع ارسال انرژی معادل 100 میلی وات خواهد داشت اما زمانی که سیگنال به گیرنده میرسه ، انرژی معادل 0.000031623 میلی وات خواهد داشت ؛ یعنی ، انرژی فوق العاده پایین تری نسبت به فرستنده.

قاعدتا این موضوع زیاد خوشایند نیست ، اما به هرحال راه های مختلفی برای بهبود بخشیدن به سیگنال دریافت شده توسط گیرنده وجود داره. راهکار های ساده ای مثل : تغییر موقعیت فیزیکی بین فرستنده و گیرنده و از بین بردن موانع بین اونا. البته این نکته بسیار حائز اهمیته که باید جوری مسیر سیگنال ها رو مهندسی کنید که قدرت سیگنال های دریاقتی در سطح مناسبی قرار بگیره.

حالا موضوعی که ما داریم راجبش بحث میکنیم ، موضوع مقایسه قدرت سیگنال های دریافتی و قدرت سیگنال های ارسالیه. در اینجا ما یه فرمولی رو معرفی میکنیم که شما با استفاده از اون میتونید نسبت اختلاف قدرت سیگنال های ارسالی و دریافتی رو بر حسب دسیبل (dB) بدست بیارید ... با توجه به مثال بالا ، به فرمول زیر دقت کنید :

Formula1

با توجه به رابطه فوق ، مقدار انرژی هدر رفته در مثال بالا برابر با 65- دسیبل هست. از روش های بهتر دیگه برای مقایسه قدرت هدر رفته در طول مسیر سیگنال اینه که بدون در نظر گرفتن مقدار قدرت مطلق ، شما میتونید فقط به مقدار تغییر نیرو که در مراحل مختلف در طول مسیر سیگنال رخ میده ، دقت کنید. به تعبیر دیگه ، هر سطح انرژی رو تبدیل به dB کنیم ، بعدش خیلی راحت مقدار بدست اومده رو در امتداد مسیر اضافه میکنیم.

  • نکته : در شبکه های وایرلس ، قدرت مرجع معمولا برابرِ 1mW هست ، بنابراین ؛ معمولا واحدِ اندازه گیری انرژی تلف شده میان فرستنده و گیرنده در دنیای وایرلس dbm ( dB-milliwatt ) هست.

اگه به سناریو یا مثال قبل برگردیم ، با توجه به توضیحات داده شده ، میتونیم مقدار انرژی کامل یا مطلقی که در Transmitter و Receiver وجود داره رو تبدیل dBm کنیم.به شکل زیر دقت کنید :

Exp2
  • نکته : همانطور که گفته شد ، مقدار dBm میتونه در امتداد مسیر اضافه بشه ، یعنی مقدار dBm فرستنده + مقدار dBm تلف شده = مقدار dBm سیگنال دریافتی توسط گیرنده

در قسمت آینده به تشریح بیشتر مفاهیمِ تغییرات نیروی سیگنال های رادیویی در طول مسیر و نحوه اندازه گیری اونا و بحث EIRP و محاسبات EIRP خواهیم پرداخت. .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 9 : EIRP چیست؟

مقایسه قدرت سیگنال Transmitterها و Receiverها ، Net Loss و موضوع مشخص dBm از موضوعات اشاره شده در قسمت هفتم از سری قسمت ها CCNA Wireless بود.در قسمت پیش رو ، به اندازه گیری تغییرات نیرو در طول مسیر سیگنال ، مفهوم EIRP و نحوه محاسبه آن خواهیم پرداخت.

بررسی تغییرات نیروی سیگنال های رادیویی در طول مسیر

تا اینجا ، خود فرستنده و آنتن اون رو تحت یک عنوان فرض کردیم ؛ که این فرضیه میتونه یه فرضیه منطقی باشه ، چون بسیاری از اکسس پوینت های وایرلس ، دارای آنتن داخلی هستند. اما در واقع ، فرستنده ، آنتن اون و کابلی که اونارو به هم متصل میکنه ، همگی اجزای مجزایی هستند که نه تنها RF سیگنال ها رو انتشار میدن بلکه روی سطوج کلی انرژی تاثیر گذارند.

  • نکته : زمانی که یک آنتن به یک فرستنده متصل میشود ، جدای از اهمیت تنها خود فرستنده ، تاثیر بسزایی در انتقال سیگنال های رادیویی به گیرنده دارد.
  • نکته : تنها زمانی که آنتن به فرستنده متصل میشود ، میتواند در انتقال امواج مثمر ثمر باشد ولی آنتن ها به تنهایی نمیتوانند هیچگونه انرژی تولید یا تقویت کنند.
  • نکته مهم : برای اندازه گیری مقدار امواجی که آنتن ها میتوانند تقویت کنند یا دریافت کنند ، باید آن را با عملکرد آنتن مرجع مقایسه کنند که نتیجه حاصله در قالب dB بیان میشود.
  • نکته : معمولا در دنیای وایرلس ، آنتن مرجع را " آنتن ایزوتروپیک یا همگرا (Isotropic)" مینامند ، که توانایی آن در تقویت سیگنال ها یا دریافت آنها بر اساس واحد dBi (dB Isotropic ) سنجیده میشود.

آنتن ایزوتروپیک ، در واقع آنتنیه که بتونه سیگنال ها رو در همه جهات منتقل کنه و زاویه 360 درجه ای رو پوشش بده ؛ که با کمی درنگ به این نتیجه میرسیم که همچین آنتن ایده آلی اصلا وجود نداره . چرا؟ چون سایز اون باید بسیار ریز باشه و ابعاد اون باید ابعادی شبیه یه کُره باشه و همچنین امواج رادیویی رو به طور مساوی در همه جهات منتشر کنه. هیچکدوم از آنتن های فیزیکی قادر به همچین کاری نیستند.* نکته : عملکرد آنتن های ایزوتروپیک میتواند بر اساس فرمول های RF سنجیده شود ، و بعنوان یک مرجع جهانی برای هر آنتن شناخته شود و عملکرد ، قدرت و بسیاری موارد از آنتن های دیگر بر اساس آنتن های ایزوتروپیک شناخته شود.

EIRP چیست؟

در برخی موارد ، بخاطر کیفیت فیزیکی کابلی که به آنتن متصله ، کمی تلف شدن سیگنال ممکنه رخ بده . فروشندگان کابل ها ، این تلف شدن انرژی کابل هارو بر اساس dBبر متر/ فوت ، با توجه به طول کابل بیان میکنن.وقتی که شما با ترکیبی از مفاهیمِ : سطوح قدرت فرستنده ، طول کابل و میزان دریافتی آنتن آشنتا باشید ؛ به راحتی میتوانید سطح مقدار نیرویی که اصطلاحا توسط آنتن متشعشع میشه رو بدست بیارید .

این عمل در اصطلاح به " توان تابشیِ موثر ایزوتروپیک " یا " Effective Isotropic Radiated Power ( EIRP ) " در دنیای وایرلس شناخته میشه.EIRP ، یک پارامتر بسیار مهمه ، بخاطر اینکه در اکثر کشورا EIRP تحت نظارت سازمان های دولتی قرار داره.در این موارد که EIRP توسط سازمان ها و مراکز دولتی کنترل میشه ، سیستم نمیتونه سیگنالی رو بیشتر از میزان Maxumum مقدار مجاز ِ EIRP ، متشعشع کنه.

حالا اینجا سوالی که احتمالا تو ذهنتون ایجاد شده اینه که چجوری اصلا میتونیم EIRP یک سیستم رو بدست بیاریم ؟! پاسخ خیلی سادس ؛ تنها کافیه سطح انرژی یا قدرت فرستنده رو با میزان دریافتی آنتن جمع کنیم و میزان اتلاف کابل رو از اون کم کنیم .

  • مثال 1 : به شکل زیر دقت کنید :
EIRP
  • مثال 2 : تصور کنید که ، یک فرستنده با میزان قدرت 10dBm یا به عبارتی 10mW داریم. یک کابل با اتلاف 5dB به فرستنده متصل شده و میزان دریافتی آنتن هم 8dBi باشد. با توجه به اطلاعات داده شده میزان EIRP را بدست بیاورید.

پاسخ مثال فوق عبارتست از : 10dBm - 5dB + 8dBi = 13dBm

  • نکته مهم : اگر به مثال های فوق دقت کرده باشید ، به این نتیجه رسیدید که EIRP با واحد های مختلفی از جمله : decibel-milliwatt ( dBm ) و "دسیبلی که مربوط به آنتن ایزوتروپیک" است (dBi) و مقدار خود dB ( که معمولا واحد مقدار اتلاف آنتن میباشد ) کار میکند و قاعدتا این تصور بوجود می آید که آنها باید به یک واحد خاصی برای محاسبه تبدیل شوند ولی این در صورتی است که برای محاسبه EIRP ، ما تمام واحد ها را با یکدیگر ترکیب میکنیم. اما تنها یک استثنا وجود دارد که در قسمت آینده مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت .در قسمت آینده در مورد مفهوم dBd توضیحاتی ارائه خواهیم داد و همچنین بحث های مربوط به سطوح قدرت رو از " فرستنده ها " به " گیرنده ها ( Receiver ) " منتقل خواهیم کرد

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 10 : dB-dipole چیست؟

در قسمت پیشین ، به آموزش اندازه گیری تغییرات نیرو در طول مسیر سیگنال ، از سمت Transmitter به سوی Receiver پرداختیم همچنین مجمل توضیحی درمورد EIRP و نحوه محاسبه آن ، ارائه کردیم.در قسمت فعلی ، سعی داریم به بررسی مفهوم dBd ( dB-dipole) بپردازیم و ادامه توضیحات مربوط به Power Level ها رو اینبار در طرف Receier (RSSI ) بررسی کنیم. .

آنتن های Dipole چه هستند؟

در انتهای قسمت پیشین ، مشاهده کردید که EIRP چگونه محاسبه شد ، و همچنین دیدید که در محاسبه مقدار EIRP از چندین واحد گوناگون (dB - dBi - dBm و ... ) استفاده شد.همچنین ، گفتیم که هیچ تفاوتی میان این واحد ها برای محاسبه EIRP نیست یعنی در واقع مفهوم " واحد " برای محاسبه EIRP مطرح نمیشه اما زمانی که میزان توانایی آنتن در دریافت سیگنال بر حسب -dBd (dB-dipole) سنجیده شود ، مفهوم واحد برای محاسبات مطرح خواهد شد.آنتن های dipole (دو قطبی) ، در گذشته بجای آنتن های ایزوتروپیک بعنوان مرجع استفاده میشده است .

یک آنتن دایپل ، قدرت دریافتی به میزان 2.14dBi را دارا میباشد ؛ بنابراین اگر در توپولوژی مربوط به شبکه های وایرلس ، آنتن دو قطبی را مشاهده کردید و قصد داشتید میزان اتلاف قدرت انتقالی یا بهرحال هرگونه محاسباتی را انجام دهید ، میتوانید بجای آن واحد dBi را استفاده کنید و برای آنتن دایپل میزان 2.14dBi را در نظر بگیرید .

بحث های مربوط به محاسبه Power-Level ، با EIRP به اتمام نمیرسد و شما باید به کل مسیری که سیگنال طی میکند دقت داشته باشید ، و برای اینکه مطمئن باشید که سیگنال انتقالی قدرت کافی برای رسیدن به گیرنده را داشته باید به مفهومی به نامLink Budget(که در مباحث پیشرفته CCNA Wireless توضیح خواهد داشته شد) دقت کنید.

RSSI چیست؟ بررسی مفهوم Power-Level

در قسمت گیرنده در انتهای مسیر نهایی انتقال ، گیرنده انتظار دارد تا سیگنال موثری را دریافت کند که از قبل پیش بینی و تعیین شده ، با انرژی کافی و همچنین فرکانس های دریافتی باید حامل اطلاعات مفید و قابل تجزیه تحلیل برای گیرنده باشد.گیرنده ها انرژی سیگنال ها را بر اساس dBm اندازه میگیرند که به Received Signal Strength Indicator ( RSSI ) معروف میباشد.زمانی که شما با دیوایس های Wireless LAN کار میکنید ، محدوده عادی انرژی EIRP سیگنال هایی که آنتن را به مقصد گیرنده ترک میکند معمولا از 1mW تا 100mW میباشد.

زمانی که این سیگنال ها ، به مقصد میرسند انرژی به مراتب پایین تری خواهند داشت بطوری که در سمت گیرنده ، انرژی سیگنال ها از 1mW تا عددی نزدیک به 0mW خواهد بود.اگر بخواهیم انرژی سیگنال های دریافتی توسط گیرنده ها را تحت میلی دسیبل که محور اصلی بحث ماست ، حساب کنیم ؛ میزان تغییرات آن از 0dBm تا 100-dBm خواهد بود.بنابراین ؛ RSSI سیگنال های دریافتی توسط گیرنده از 0 تا 100- میباشد. این در حالی است که 0 قوی ترین و 100- ضعیف ترین سیگنال میباشد.

  • نکته : مقادیر RSSI باید بر حسب dBm محاسبه شود.
  • نکته : مقادیر RSSI میتواند بین سخت افزار های گیرنده متفاوت باشد.

با فرض اینکه یک Transmitter سیگنال های RF را با انرژی کافی ارسال کند تا بتواند به Receiver برسد ، RSSI چه کاربرد مفیدی خواهد داشت؟! هر Reveiver یک sensitivity level یا سطح حساسیت دارد ، که سیگنال های قابل فهم را از سیگنال های غیرقابل فهم متمایز میکند.

  • نکته : هر چقدر قدرت سیگنال دریافتی از میزان Sensivity Level بالاتر باشد ، شانس فهمیدن داده های ارسال برای گیرنده بیشتر خواهد بود.

برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Sensivity Level

RSSI ، فقط بر روی این موضوع تمرکز دارد تا تنها سیگنال هایی را دریافت کند که انتظار دارد ، بدون دقت به اینکه ممکن است سیگنال های دیگری را نیز دریافت کند.تمام سیگنال های دیگری که بر روی همان فرکانس دریافت خواهند شد ، تحت عنوان " Noise " شناخته میشود.سطح Noise یا میانگین قدرت سیگنال های Noise در دنیای وایرلس به " Noise Floor " معروف میباشند.

نکته قابل توجه اینجاست که در صورتی میشود Noise Floor را نادیده گرفت که ، به اندازه کافی پایین تر از آنچه باشد که شما میشنوید.برای مثال ، تصور کنید شما در کتابخانه ای هستید و مشغول مطالعه میباشید ، و دو نفر به آرامی در حال پچ پچ هستند. در این صورت تاثیر چندانی بر میزان کیفیت مطالعه شما نخواهند داشت به دلیل اینکه میزان Noise Floor آن دو نفر بسیار پایین تر از میزان Sensitivity Level شما میباشد.

اما همان دو نفر بسیار آزردهنده خواهند بود اگر به بلندی شروع به صحبت کنند در حدی که شما نتوانید به فعالیت عادی خود بپردازید.در مورد RF Signal ها هم این مسئله صادق است ، فرکانس سیگنال های مورد انتظار باید بسیار بیشتر از میزان فرکانس Noise Floor باشند تا گیرنده بتواند به درستی آنها دریافت کند.

  • نکته مهم : تفاوت میان سیگنال مفید و Noise به Signal-to-noise ratio یا SNR معروف میباشد ، که با واحد dB اندازه گیری میشود.
  • نکته : قاعدتا با توجه به توضیحات فوق ، هرچقدر مقدار SNR بالاتر باشد ، بهتر است.

به مثال زیر دقت کنید :

SNR

در مثال فوق ، RSSI با مقدار Noise Floor دریافتی توسط گیرنده مقایسه شده است. میانگین RSSI دریافتی تقریبا 54-dBm میباشد. در سمت چپ از شکل ، میزان Noise-Floor برابر با 90-dBm میباشد.بنابراین ، نتیجه SNR برابر میشود با : -54dBm - (-90)dBm یا 36dB.در جلسه آینده از سری قسمت های CCNA Wireless به مفهوم شیرینِ ، منتقل کردن داده بر روی RF Signals و بحث FHSS بطور کامل و مفصل خواهیم پرداخت.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 11 : انتقال داده در RF

در قسمت پیشین ، به آنتن های dipole و اهمیت ، کاربرد و دلایل استفاده از اینگونه آنتن های پرداختیم . مختصر توصیحاتی هم در مورد RSSI ارائه کردیم ؛ با امید به اینکه این مطالب برای دوستان مفید واقع شوند.همه این موضوعات بصورت پیشرفته تر و به قولی جذاب تری در دوره پیشرفته CCNA Wireless توضیح داده خواهد شد.در قسمت فعلی ، قصد داریم بحث انتقال داده با استفاده از RF Signal_ را شروع کنیم و بصورت کامل در این دوره این مفهوم را توضیح دهیم. FHSS ، DSSS و OFDM را نیز در ادامه خواهیم داشت ، .

داده ها چگونه در بستر RF Signal منتقل می شوند؟

تا این قسمت از این سری قسمت های آموزشی ، فقط ویژگی و خصوصیت سیگنال های رادیویی و مسائل مربوط به آن مورد بحث قرار گرفته است.همانطور ک میدونید و اشاره کردیم ، RF Signalها در قالب یک شکل سینوسی میباشند ؛ و همانطور که میدونید ، فرکانس ، میدان نوسان (Amplitude) و Phase همه " ثابت " هستند.

  • نکته : ثابتِ فرکانس های قابل پیش بینی در دنیای وایرلس بسیار مهم و پر اهمیت هستند ، به دلیل اینکه گیرنده به یک " آهنگ " برای فرکانس های خود نیاز دارد تا بتواند سیگنال را در همان رده اول دریافت کند و هیچگونه Collision یا Noiseیی نتواند در امر فرستادن و دریافت سیگنال ها اختلال ایجاد کند.
  • مقدماتی و بیسیک ترین RF سیگنال ها تحت عنوان " Carrier Signal " یا " سیگنال حامل " شناخته میشوند ، به دلیل اینکه این سیگنال ها برای حملِ اطلاعات مفید دیگر استفاده میشد.

بنابراین ؛ با توجه به سیگنال های رادیویی AM و FM ، به این نکته میرسیم که سیگنال های حامل همچنین ، سیگنال های صوتی را نیز انتقال میدهند.

  • نکته : RF سیگنال های متعددی تحت عناوین گوناگون وجود دارند از جمله : "TV Carrier Signal" و " Wireless LAN Carrier Signal" ؛ که :
  • TV Carrier Signal : سیگنال هایی هستند که هم " صوت " و هم " تصویر " را میتوانند به سوی گیرنده هدایت کنند.
  • Wireless LAN Carrier Signalها : فقط سیگنال های حاملِ " داده " را انتقال میدهند که این داده میتواند هر چیزی باشد و محور اصلی بحث اصلی ما هم این نوع سیگنال ها میباشد.
  • نکته: برای اضافه کردن داده برای حمل بر روی Wireless LAN Carrier Signal ، فرکانس حامل سیگنال اصلی نیز باید حفظ شود ؛ یعنی فرکانس باید حاوی مکانیزم یا به قولی طرح هایی باشد که به سیگنال توانایی تشخصی یک 0 بیتی با یک 1 بیتی را بدهد.
  • نکته: آنچه بعنوان مکانیزم یا طرح برای تشخیص داده های 0 بیتی و 1 بیتی یاد شد ، باید هم در فرستنده و هم در گیرنده بطور یکسان پیاده سازی شود تا بیت های داده ارسالی به درستی توسط گیرنده تفسیر شود.

به شکل زیر دقت کنید :

Unappropriate Signals

شکل فوق ، سیگنال های حامل داده را نشان میدهد که با یک فرکانس ثابت در حال حرکت هستند. مقدار داده همانطور که مشاهده میکنید 1 0 0 1 میباشد ، و در حال انتقال بر بروی سیگنال های حامل هستند ، اما چگونه؟ یک ایده ساده و کلی و شاید اولین پاسخی به ذهن خطور کند ، این است که ، میتوانیم از مقادیر هر بیت از داده استفاده کنیم تا تا سیگنال حامل را فعال و یا غیرفعال کنیم تا همواره حرکات موجی خود را ادامه دهند.

  • با توجه به شکل بالا ، Bad Idea 1 چه چیزی را نشان میدهد؟

فرستنده ، تنها زمانی قادر است تا سیگنالی را مشاهده کند که مقدار آن سیگنال به درستی به __1 بیت تفسیر شده باشد ، اما هیچ سیگنالی وجود ندارد تا مقدار مشخص 0 بیت_ را دریافت کند. اگر سیگنال ضعیف شود یا به دلایلی برای مدت زمان مشخص در دسترس نباشد ( Transmitter سیگنال را منتشر نکند ) ، گیرنده به نادرستی فکر میکند که فرستنده مقدار 0 بیت را منتقل کرده است و به دلیل اینکه سیگنال بطور ناقص و نادرست ارسال میشود ، در روند تفسیر اطلاعات ارسالیِ فرستنده مشکلاتی به وجود می آید.

- Bad Idea 2 ، این موضوع را به تصویر کشیده است که پیچ و تاب های مختلفی ممکن است رخ دهد و تنها نیمه بالایی مقدار __1 بیت__ و نیمه پایینی مقدار __0 بیت__ را معین کند.در این زمان ، قسمت هایی از سیگنال بطور ممتد دائما برای فرستنده در دسترس می باشد ، اما در واقع سیگنال ها برای دریافت غیرعملی و نشدنی است ، به دلیل اینکه قسمت های مهم هر Cycle وجود ندارند .

  • نکته اینجاست که برای فرستنده هم بسیار مشکل است که RF را با سیکل های بی ربط منتقل کند .
  • نکته : امروزه برای انتقال سیگنال های حامل داده ، از چنین روش های ساده و بی تکلفی استفاده نمیشود .
  • نکته : برای انتقال درست سیگنال های حامل به بهترین و درست ترین روش ، از Modulation استفاده میشود.

Modulation ، در معنای لغوی به معنای " تعدیل کردن " است و فرستنده ها از این مکانیزم برای جلوگیری از رخ دادن مشکلات اشاره شده در فوق استفاده میکنند.

  • نکته : در طرف گیرنده ، فرآیند برعکس میشود و تفسیر های Demodulation انجام خواهد شد که یکسری اطلاعات را بر اساس تغییرات سیگنال در طی مسیر به سیگنال حاملِ دریافت شده اضافه میشود.

هدف از RF modulation چیست؟

  1. حمل یا انتقال داده بر اساس سرعت یا اصطلاحا ریتم از پیش تعریف شده
  2. بطور منطقی ، سیگنال ها را از Noise ها در امان نگه میدارد.
  3. بطور کلی ، بستر منطقی را برای ارسال و دریافت سیگنال های حامل داده فراهم میکند.

با توجه به خواص فیزیکی سیگنال های RF ، فرآیند Modulation فقط برای منتقل کردن ویژگی های زیر مناسب میباشد :

1- فرکانس ها . ( اما دقت داشته باشید که این کار را فقط تنها با تغییر کمی در بالا یا زیر فرکانس حامل انجام میدهد. )

2- Phase

3- موج ( Amplitude )

  • نکته مهم : در تکنیک modulation ، برخی از مقدار پهنای باند (Bandwidth) نیاز است ، که در محوریتِ فرکانس های حامل قرار بگیرد. این پهنای باند اضافی تقریبا با توجه به نرخ داده ها و همچنین کمی دستکاری فرکانس حامل مورد استفاده قرار میگیرد.
  • نکته : اگر داده انتقالی ، نرخ انتقال نسبت پایینی داشت ، همانند ؛ سیگنال های صوتی که از طریق باند های صوتی از جمله ، AM یا FM منتقل میشوند ، مکانیزم modulation میتواند اصطلاحا سر راست باشد و به به پهنای باند اضافه کمی نیاز دارد . این سیگنال ها تحت عنوان " Narrowband " ( باند باریک ) منتقل میشوند.

در مقابل ، Wireless LANها باید داده ها را در نرخ انتقال بالایی منتقل کنند ؛ بنابراین ، به میزان پهنای باند بیشتری برای عمل modulation نیاز دارد.

  • نکته : نتیجه نهاییِ استفاده از راه حل ها و مکانیزم های یاد شده ، این است که داده هایی که ارسال شده اند ، در سراسر دامنه ( طیف ) های فرکانش گسترش می یابند که تحت عنوان " Spread Spectrum " ( گسترش طیف ) شناخته میشوند.

در لایه فیزیکی ، Wireless LANها میتوانند به سه دسته بندی Spread-Spectrum متفاوت شکسته شود ( نقسیم شود ) که محور اصلی بحث های ما در مطالب بعدی میباشند.

  • این سه دسته Spread Spectrum به شرح زیر میباشند :
  1. Frequency-hopping spread spectrum (FHSS)
  2. Direct-sequence spread spectrum (DSSS)
  3. Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)

FHSS چیست؟

جدیداً در تکنولوژی Wireless LANها ، یک رویکردی بعنوان سازگاری میان جلوگیری یا اجتناب در زمان تداخل RF و نیاز برای مدولاسیون های پیچیده شناخته شده است.

باند وایرلس ، به 79 کانال یا کمتر با پهنای باندی برای هرکدام با عرض 1MHz تقسیم شده است.

  • نکته : در FHSS ، تداخلی به نام " Narrowband Interference " وجود دارد که در جایی رخ میدهد ، که سیگنال های تداخلی یا سیگنال های نامرتبط با فرکانس مورد نظر وجود داشته باشد ؛ اما این سیگنال های تداخلی تنها تعداد کمی کانال در یک زمان را تحت تاثیر خود قرار میدهند.

خب چگونه میشود از این تداخل جلوگیری کرد؟!

در فرآیند انتقال (که بصورت مداوم و مستمر انجام میشود) ، نیاز به یک "hop" (پریدن) در بین فرکانس هایی که در طول هر باند هستند ، داریم ؛ که اصطلاحا به "Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) معروف میباشد.

برای درک بهتر این موضوع ، به مثال زیر بعنوان " FHSS Channel-Hopping " دقت کنید :

ChannelHopping

مثال فوق ، نشان میدهد ، تکنیک FHSS چگونه کار میکند.

همانطور که مشاهده میکنید ، در Channel 2 توالی آغاز شده است ، سپس به Channel 25,64,10,45 رفته و به همین روال به کانال های مختلف منتقل میشود.

  • نکته : سوالی که احتمالا در ذهنتان مطرح شده ، این است که اصلا FHSS و فرآیند Hopping یا پریدن بین کانال ها چه فایده و مزیتی خواهد داشت؟! پاسخ اینست که پریدن میان کانال ها (Hopping between channels) ، منجر به ایجاد فواصل منظم خواهد شد ؛ بنابراین ، Transmitter و Receiver میتوانند با یکدیگر هماهنگ (Synchronized) بمانند؛ بعلاوه ، ترتیب پریدن ها باید از قبل معین شود که قرار بر این است که چگونه کار کند ، پس فرستنده ها همیشه میتوانند با آهنگ صحیح فرکانس ها در هر زمان ، کار کنند.
  • نکته : بازم احتمالا این سوال در ذهنتان مطرح شود ، که خب معایب FHSS چیست؟!

پاسخ اینست که :

  1. گفتیم که باند وایرلس ، به 79 کانال پهنای باندی عرض 1MHz تقسیم شده ؛ که خب همین محدودیت در عرض پهنای باند باعث خواهد شد تا نرخ داده های انتقالی را نیز تا 1 یا حداکثر 2Mbps کاهش دهد.
  2. محور صحبت ما در مورد گیرنده ها میباشد اما ممکن است چندین فرستنده در یک منطقه ، در کانال های یکسانی کار کنند و مکانیزم پریدنِ FHSS باعث خواهد شد، تا بالاخره سیگنال ها با یکدیگر تداخل پیدا کنند.

در قسمت آینده ، به ادامه این مباحث خواهیم پرداخت ؛ DSSS و OFDM از مباحث مورد بحث در جلسه آینده از سری قسمت های CCNA Wireless خواهد بود. با سپاس از توجهتون . .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 12 : DSSS چیست؟

در قسمت گذشته ، مباحث مربوط به حمل داده با استفاده از فرکانس های رادیویی ، بحث modulation و بالاخره مفاهیم مرتبط با spread-spectrum را آغاز کردیم و انواع آن را تحت سه عنوان مطرح کردیم که جلسه پیشین FHSS را مطرح کردیم و در این جلسه به ادامه انواع spread-spectrum ( انتشار یا گسترش طیف یا دامنه )ها یعنی DSSS و OFDM خواهیم پرداخت. .

DSSS چیست؟

DSSS یا Direct-Sequence Spread Spectrum ، بطور کلی یکی از تکنیک های مدولاسیونِ Spread-Spectrum میباشد ، که در جهت کاهش کلی تداخل سیگنال ها همانند FHSS مورد استفاده قرار میگیرد.این مکانیزم ، از یکسری کانال های عریض استفاده میکند ، که میتواند مدولاسیون های پیچیده را پشتیبانی کند.

  • نکته : موضوع جالب و قابل توجه در مورد DSSS این است که عرض یا در واقع پهنای باند هرکدام از کانال های آن 22MHz میباشد در صورتی همانطور که در قبل نیز اشاره کردیم ، حدااکثر نرخ داده 11Mbps میباشد.
  • نکته : این کانال های عریض ، با گسترش داده ها باعث تقویت آنها میشود و این انعطاف پذیری برای تقویت داده ها منجر به اختلال بیشتر میشود.

برای مثال : در باند 2.4GHz که در آن از DSSS استفاده شده است ، تعداد 14 کانال وجود دارد ، اما تنها 3 کانال با یکدیگر تداخل ندارند.

به شکل زیر دقت کنید :

DSSS Overlap

در شکل فوق مشاهده میکنید که کانال های 1 ، 6 و 11 تنها استفاده شده اند.

DSSS ، داده ها را تحت یک جریان سریالی ( زنجیره ای ) انتقال میدهد ، به نحوی که در یک زمان فقط 1 بیت از داده میتواند منتقل شود.

در این شیوه اینطور بنظر میرسد که یک روش بسیار ساده ایست که بیت های داده به ترتیب در فرستنده وایرلسی ذخیره میشوند ؛ اما همانطور که میدانید ، سیگنال های RF معمولا توسط عوامل بیرونی همانند : نویز یا اختلال های محیطی تاثیر میپذیرند .

برای همین ، فرستنده های داده های وایرلس چندین عملکرد را ارائه میکنند تا در جریان انتقال ، داده ها کمتر در معرض عوامل تضعیف کننده قرار بگیرند در طول مسیر که این مکانیزم و سازوکار ها عبارتند از :

1- Scrambler ( درهم سازی ) : در این روش ، داده ای (بیتی از داده) که منتظر تا ارسال شود ، برای اولین بار در یک شیوه ای از پیش تعیین شده با توجه به سازوکاری ، بجای توالی های طولانی که از بیت های 0 و 1 تشکیل شده اند ، بصورت تصادفی یا رندومی داده ها را بصورت رشته های 0 و 1 بیتی تشکیل میدهد که این کار از اختلال بیشتر ، جلوگیری میکند.

2- Coder ( رمز گذاری) : در این روش هر بیت از داده ، به نوعی تبدیل به بیت های چندگانه اطلاعات میشود که که شامل الگو هایی میباشد که با دقت تنظیم یا دستکاری میشوند ؛ این الگو ها میتواند استفاده شوند تا سیگنال هارا از خطاها ، نویز ها و اختلال ها محافظت کند.

  • نکته : هرکدام از این بیت های کد شده به " چیپ " معروف هستند.
  • نکته : گروه کاملی از این چیپ ها که در واقع بیت یک داده را نشان میدهند ، تحت عنوان " Symbol " شناخته میشوند.

DSSS ، از دو تکنیک برای رمزگذاری استفاده میکنند : 1. Barker codes و 2. Complementary Code Keying یا CCK

3- Interleaver ( برگ سفید لای صفحات کتابی گذاشتن ) : [ دوستان این مکانیزم را اگر بخوایم به فارسی ترجمه کنیم ، با مفهوم اصلیش هیچ سنخیتی نخواهد داشت. پس لطفا به معنای فارسی اون توجهی نفرمایید. ]

در این روش ، Symbolها که در قبل نیز اشاره شد ، به بلوک های جداگانه ای تقسیم میشوند . این چه مزیتی میتواند داشته باشد؟! مزیت آن در اینجا مشخص میشود که هرچقدر هم اصطلاحا انفجار پارازیت ها و نویز ها وجود داشته باشد ، فقط بر روی یک بلوک تاثیر خواهد گذاشت ، نه همه آنها .

4- Modulator ( تلفیق کننده ) : بیت های که در هر Symbol وجود دارد ، برای تغییر یا اصطلاحا Modulate کردنِ Phase های سیگنال حامل داده استفاده میشود. این روش به سیگنال های RF این امکان را میدهد تا مقادیر اندکی از داده های باینری را حمل کند.

شکل زیر ، کل تکنیک های فرستنده DSSS و فرآیند انتقال داده با استفاده از این تکنیک هارا نشان میدهد :

DSSS2
  • نکته : DSSS ، در طول زمان تکامل یافته است تا نرخ داده هایی را که در سیگنال های RF منتقل میشوند را افزایش دهد .

در جلسه آینده OFDM را باهم بررسی خواهیم کرد. .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 13 : OFDM چیست؟

در قسمت پیشین ، به بررسیِ DSSS بطور کامل پرداختیم . در این قسمت به OFDM خواهیم پرداخت . .

OFDM چیست؟

با درنگی به مفاهیم جلسه قبل خواهیم فهمید که DSSS ، چیپ های داده ای را در یک کانال عریض با عرضِ 22MHz پخش یا منتشر میکند که ذاتا به نرخِ 11Mbps محدود شده است. چرا؟ به دلیل اینکه نرخ چیپ (Chipping rate) در RF modulation مقدار ثابتِ 11-Mbps میباشد.

  • نکته : برای اندازه گیریِ فراتر از محدودیت ذکر شده ، راه های گوناگون مختلفی نیاز میباشد که از حوصله این بخش خارج است.

در مقابل ، Orthogonal Frequency-Division Multiplexing یا OFDM یا مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود برهم ؛ بیت های داده را بصورت موازی در طول چندین فرکانس ارسال میکند ، که همه آنها در یک کانالِ 20MHzیی قرار دارند.هر کانال به 3 زیرکانال (SubChannel) تقسیم میشود ، که با فاصله 312.5kHz تقسیم میشوند. این زیرکانال ها همچنین به انواع زیر تقسیم میشوند :

  1. Guard : در این مورد ، 12 زیرکانال استفاده میشود ، این زیرکانال ها به ما کمک میکنند تا یک کانال را از دیگری منفصل و مجزا کنیم ؛ بدین ترتیب ، فرستنده ها بر روی یک کانال قفل میکنند.
  2. Pilot : در این مورد ، 4 زیرکانال بطور مساوی تقسیم شده اند و همیشه برای ارزیابیِ وضعیت کانال برای گیرنده ها ارسال میشود.
  3. Data : در این مورد ، 48 زیرکانال موظف هستند تا داده ها را حمل کنند.

نکته مهم : گاهی مواقع ، ممکنه مشاهده کنید که بعضی تعاریف OFDM را با 52 زیرکانال ( 48 برای Data و 4 برای Pilot ) . دلیل آن اینست که 12 فرکانس از زیرکانال Guard در واقع اصلا منتقل نشدند ، اما هنوز بعنوان Channel Spacing شناخته میشود.

شکل زیر مثالی از OFDM را به تصویر کشیده است :

OFDM

در مثال فوق ، کانال 6 در باندِ 2.4GHz دارای پهنایِ باند 20MHz و 48 عدد زیرکانالِ data میباشد.

  • نکته : OFDM ، به دلیل نحوه گرفتن یک کانال و نحوه تقسیم کردن آن به گروهی از فرکانس های مجزا برای زیرکانال های خود ، به این نام ، نامگذاری شده است.
  • نکته : دقت کنید که ، زیرکانال ها با فاصله ای بسیار نزدیک به یکدیگر تقسیم شده اند ، که این امر باعث میشود تا آنها با یکدیگر تداخل پیدا کنند ؛ اما، در واقع، موضوع اینجاست که زیرکانال ها با یکدیگر تداخب پیدا نمیکنند. چرا؟! به دلیل اینکه ، قسمت های تداخلی تقریبا با یکدیگر تراز میشوند بنابراین ، آنها بسیاری از این تداخل های ناخواسته خنثی خواهند شد.

امیدوارم ، در طی فصل نخست از سری قسمت های CCNA Wireless از مطالب لذت برده باشید و مفید واقع شده باشه.جلسه آینده به جمع بندی فصل نخست طی این 12 جلسه و جلسه بعد از آن یکسری تست های مهم از مباحث RF Signals مطرح خواهد شد که امیدوارم برای علاقمندان به دنیای Wireless و داوطلبان آزمون بین المللی CCNA Wireless 200-355 جالب باشد. در پناه حق تندرست و شادکام باشید .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 14 : جمع بندی اصطلاحات

دوستان ، فصل نخست از سری آموزش های CCNA Wireless CWNA به پایان رسید .در این جلسه به جمع بندیِ اصطلاحات مهم و کاربردی که در این 12 قسمت آموختیم ، با بیانی متفاوت یا در واقع با تعاریف رسمی مطرح شده در مراجع رسمی وایرلس ، میپردازیم . امیدوارم مورد توجه واقع بشه. .

  • - Wavelength : " طول موج " در واقع به اندازه گیری فاصله میانِ قله های یکسانِ ( در پایین یا بالا ) یک موج سینوسی میباشد.
  • - Amplitude : به معنای " دامنه " میباشد ؛ و بطور کلی تغییرات دوره ایِ سیگنال در طی یک زمان واحد را Amplitude گویند.

شکل زیر ، مفهوم Amplitude و Wavelength را نشان میدهد :

Amplitude
  • Band : محدوده ای از فرکانس ها یا طول موج در فرکانس های رادیویی و رادار ها را Band گویند.
  • Bandwidth : در معنای لغوی به معنای " پهنای باند " میباشد ؛ و اندازه گیری عرض طیف وسیعی از فرکانس ها را پهنای باند گویند و با واحد hertz اندازه گیری میشود.
  • carrier signal : سیگنال یا موج حامل ، یک شکل موجی ( سینوسی ) میباشد ، که سیگنال های ورودی را به منظور " حمل اطلاعات " modulate یا به تعبیری ویرایش میکند.
  • decibel (dB) : یک واحد لگاریتمی برای بیان نسبت دو مقدار یک کمیت فیزیکی است.
  • dBi dB(isotropic) : واحدی است که ، وضعیت فعلی آنتن (یا هر Transmitter دیگری) یا مقدار انرژی قابل ارسال از یک آنتن یا (The Forward Gain of Antenna) را با آنتن ایزوتروپیک فرضی مقایسه میکند.
  • Isotropic Antenna : آنتن ایزوتروپیک ، آنتی است که انرژی را در همه جهات فیزیکی منتشر میسازد.

*شکل زیر ، یک آنتن ایزوتروپیک را نشان میدهد :

Isotropic Antenna
  • dBd dB(dipole) : واحدی است که ، مقدار انرژی قابل ارسال از یک آنتن را با یک آنتن دو قطبی نیم موج ( half-wave dipole antenna ) مقایسه میکند. 0 dBd = 2.15 dBi

*شکل زیر ، یک آنتن دایپل را نشان میدهد :

Dipole Antenna
  • Effective Isotropically Radiated Power (EIRP) : استانداری تعریف شده توسط IEEE است که در واقع مقدار قدرت مورد نیاز (موثر) برای انتقال سیگنال های RF به تمامی جهات را EIRP گویند.
  • نکته : دوستان بغیر از EIRP یک اصطلاح دیگر هم در دنیای وایرلس وجود دارد به نام ERP که برخی این دو اصطلاح را با یکدیگر اشتباه میگیرند. مراقب باشید!
  • DSSS ( Direct-sequence spread spectrum) : بطور کلی و خلاصه ، یک تکنیک مدولاسیون گسترش (پخش) طیف مورد نظر ، برای کاهش تداخل سیگنالها را DSSS گویند.
  • frequency-hopping spread spectrum (FHSS) : متد یا روشی از منتقل کردن سیگنال های رادیویی است که نحوه عملکرد آن بدین صورت است که ، به سرعت سیگنال های حامل را میان کانال های مختلف عوض ( Switch ) میکند که اینکار بصورت شبه تصادفی [ منظور از شبه تصادفی این است که باتوجه به الگوریتمی از پیش تعریف شده که برای فرستنده و گیرنده شناخته شده است عمل سوییچ کردن را انجام میدهد ] میان هم فرستنده و هم گیرنده انجام میشود.

*شکل زیر ، مفهوم FHSS و DSSS را به تصویر کشیده است :

FHSS&DSSS
  • Hertz : واحد اندازه گیری فرکانس میباشد و هر سیکل در یک ثانیه را 1 هرتز گویند ،که توسط SI تعیین شده است.
  • Noise Floor : به مجموع تمام سیگنال های ناخواسته و پارازیت [ در یک سیستم اندازه گیری ] ، Noise Floor گویند.

*مثال زیر Noise Floor را نشان میدهد :

Noise Floor
  • orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) : روشی است برای رمزگذاری بر روی داده های دیجیتال که بر روی فرکانس های حامل در حال منتقل شدن میباشند. این مکانیزم بر روی تلویزیون های دیجیتال ، داده های صوتی ( Audio Broadcasting ) و شبکه داده های همراه 4G پیاده سازی شده است.
  • received signal strength indicator (RSSI) : به اندازه گیریِ نیروی موجود در سیگنال های رادیویی دریافت شده ، RSSI گویند.

نکته : بسیار واضح است که ؛ RSSI ، بسیار بسیار در عملکرد و قدرت شبکه های وایرلس تاثیر دارد. برای مثال در شبکه های Wi-fi ، نزدیکی یا دوریِ مودم روتری که وظیفه پخش سیگنال ها را برعهده دارند ، به کلاینت که وظیفه دریافت سیگنال ها را دارد باعث افزایش یا کاهش RSSI میشود و در نتیجه تاثیر بسزایی در عمکرد سیگنال ها خواهد داشت.

  • signal-to-noise ratio (SNR) : نسبتِ قدرت سیگنال به قدرت نویز را SNR گویند.

نکته : در صورتی که نسبت به دست آمده بیشتر از 0dB باشد ، بدین معناست که سیگنال ها بر نویز غلبه میکنند.

شکل زیر SNR را نشان میدهد :

SNR
  • Spread Spectrum : متدی است که در سیگنال های الکتریکی ، الکترومغناطیسی و سیگنال های صوتی استفاده میشود ؛ و در واقع ، یک شکل از ارتباطات Wireless است که فرکانس سیگنال های انتقالی عمدا [ در دامنه سیگنال ] متفاوت است ؛ بنابراین ، سیگنال پهنای باند قوی تری (پهن تری) خواهد داشت.

نکته : اگر بخواهیم برای Spread Spectrum مثالی بزنیم ، Frequency hopping (FHSS) که در قبل به آن اشاره کردیم از تکنیک هایی است که در انتقال سیگنال از Spread Spectrum استفاده میکند.

این اصطلاحاتِ تخصصی ، پرکاربرد ترین مفاهیم در دنیای وایرلس میباشد که یادگیری آنها خالی از لطف نیست. در جلسه آینده به بررسیِ گزیده سوالات طرح شده در امتحانات بین المللی CCNA Wireless CWNA خواهیم پرداخت که مفاهیم آنها را در فصل نخست آموختیم. .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 15 : نمونه سوالات آزمون

جلسه گذشته به جمع بندی فصل RF Signals ها اختصاص داشت . در این جلسه که در واقع آخرین قسمت از فصل نخست میباشد ، قصد داریم گزیده سوالات آزمون بین المللی CCNA Wireless 200-355 را مطرح کنیم و نکات مهم آنها را بررسی کنیم . .

1. کدامیک از گزینه های زیر ، استانداردی است که شبکه های Wireless را بیان میکند؟

  • الف- IEEE 802.1
  • ب- IEEE 802.11x
  • ج- IEEE 802.11
  • د- IEEE 802.3

پاسخ مورد ج میباشد.

  • استاندارد IEEE 802.11 ، شبکه های وایرلس ( Wireless LANs ) را مطرح میکند ؛ اما این در حالی است که استاندارد IEEE 802.11x به بیان برخی زیرقسمت های IEEE 802.11 میپردازد.
  • دقت داشته باشید که مهمترین تفاوت استاندار IEEE 802.11 با IEEE 802.11x ، در کنترل دسترسی به شبکه های مبتنی بر پورت میباشد.

2. کدامیک از باند های فرکانس زیر ، مشخصاً برای شبکه های وایرلس استفاده میشود؟ (دوگزینه را انتخاب کنید)

  • الف- 2.4MHz
  • ب- 2.4GHz
  • ج- 5.5MHZ
  • د- 11GHz
  • ه- 5GHz

پاسخ موارد الف و ه میباشد.

3. فرض کنید ، یک فرستنده در حال استفاده از Powel Levelیی معادل 100mW میباشد. بنابر دلایلی میزان Powel Level آن به 40mW تغییر پیدا میکند. اختلاف سطح قدرت این فرستنده را برحسب dB کدام است؟

  • الف- 2.5dB
  • ب- 4dB
  • ج- 4-dB
  • د- 40-dB
  • ه- هیچکدام از گزینه های فوق درست نیستند . از ماشین حساب چخبر؟! :)

پاسخ مورد ج میباشد.

  • توضیحات مربوط به این پرسش و پرسش های تبدیلی از این نوع و نحوه محاسبات آن در فیلم آموزشی داده خواهد شد.

4. یک سناریو را تصور کنید که در آن ما یک Transmitter و یک Receiver را با فاصله از هم قرار دادیم. فرستنده از سطح قدرتِ 20dBm استفاده میکند ، و آنتن نیز با استفاده از یک کابل به فرستنده متصل شده است. همچنین گیرنده نیز با استفاده از یک کابل به آنتن خود متصل شده است. میزان اتلاف مربوط به کابل های نامرده حدودا 2dB میباشد. قدرت ارسال کردن و دریافت کردن آنتن ها هم مقدار 5dBi میباشد.با توجه به اطلاعات داده شده ، EIRP کدام گزینه میباشد؟

  • الف- 20+ dBm
  • ب- 23+ dBm
  • ج- 26+ dBm
  • د- 34+ dBm

پاسخ مورد ب میباشد.

  • همانطور که در جلسات پیشین توضیح داده شد برای محاسبه EIRP باید قدرت Transmitter و قدرت Receiver و میزان اتلاف را باهم جمع کنیم .

بدین ترتیب که : EIRP = (20+5) + (-2) = 23

5. فرض کنید که ، یک گیرنده RF سیگنال های خود را از فرستنده ای دریافت میکند که از خودش دور است. کدامیک از گزینه های زیر بهترین کیفیت سیگنال دریافتی برای گیرنده را نشان میدهد. (مقادیر نمونه در پرانتز مشخص شده اند).

  • الف- SNR پایین (10dB) و RSSI پایین (75-)
  • ب - SNR بالا (30dB) و RSSI پایین (75-)
  • ج- SNR پایین (10dB) و RSSI بالا (30-)
  • د- SNR بالا (30dB) و RSSI بالا (30-)

پاسخ مورد د میباشد. *

  • بطور کلی هرچه SNR بالاتر باشد بهتر است ، بدین معنا که قدرت سیگنال دریافت شده (RSS) بیشتر از Noise Floor میباشد. همین موضوع برای RSSI نیز صدق میکند. هرچقدر مقیاس RSSI بالاتر باشد ، کیفیت و قدرت سیگنال دریافتی بهتر است.
  • نکته : محدوده مقیاس RSSI از 0 (بالاترین) تا 100- (پایین تر) میباشد.

6. دو Transmitter را تصور کنید کنید ، که هرکدام در حال کار کردن با Powe Levelیی معادل 100mW میباشد. اگر بخواهیم این دو فرستنده را با یکدیگر مقایسه کنیم ، تفاوت آنها در dB کدامیک از مقادیر زیر میباشد؟!

  • الف- 0dB
  • ب- 20dB
  • ج- 100dB
  • د- نمیتوان Power Level را در dB بدست آورد.

پاسخ مورد الف میباشد

  • روش 1 : زمانی که دو سطح قدرت باهم مساوی هستند ، نتیجه معادل 0dB میباشد . چرا؟! اگر قوانین dB ها را که در جلسات ابتدایی مطرح کردیم را به خاطر بیاورید ، پاسخ دادن به اینجور سوالات مثل آب خوردن میشود.
  • روش 2 : دقت داشته باشید که : 10log10 (100 mW / 100 mW) = 10log10 (1) = 0 dB

ادامه سوالات مربوط به RF Signalها ، به دلیل اینکه نیاز به توضیحات تشریحی و ارائه یکسری فرمول جهت محاسبات دارند ، بهتر است در قالب فیلم های آموزشی ارائه شوند تا یادگیری بهتر انجام شود و بازده بهتری داشته باشد.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 16 : ITU-R چیست؟ FCC چیست؟

برای ارتباط موفقیت آمیز ، دیوایس های وایرلسی میباست از روش های مرجع و استانداردی استفاده کنند که بین تمام دیوایس ها مشترک و سازگار باشد. این متد ها باید پارامتر ها و ویژگی هایی را دارا باشند که بدون کوچکترین تداخل شرایطی را ایجاد کنند تا دستگاه های وایرلس با یکدیگر تعامل داشته باشند و عملیات های مورد نظرشان را انجام دهند.فصل دوم ، از سری آموزش های CCNA Wireless 200-355 CWNA به بررسی و معرفی این استاندارد ها ، نهاد های استاندارد گذاری و انواع متد ها خواهد پرداخت .در قسمت پیش رو ، قصد داریم مفهوم ITU-R و FCC را باهم بررسی کنیم. .

itu

اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU-R) چیست؟

وظیفه یک اداره نظارتی ارتباطات و مخابرات اینست که تعیین کند یا تصمیم بگیرد که کدام قسمت از موج های سیگنال رادیویی میتواند برای کدام هدف مشخص ، استفاده شود و بعلاوه چگونه میتواند استفاده شود. یک کشور ، ممکن است ارگان تعیین کننده مقررات خود را داشته باشد که موج های RF مربوطه را در مرز های مشخص خود کنترل میکند.

اما ، بعضی از سیگنال های رادیویی با توجه به خصلت خود و فاکتور های مغیر متعددی میتوانند به مسافت های گسترده تری پخش (Spread) شود. برای مثال ، یکی از اهدافِ ایستگاه های رادیویی این است که امواج خود را بصورت Broadcast از یک کشور به تمام کشور های دنیا منتقل کنند.

مثال مشابه دیگر این است که یک کارخانه سازنده رادیو احتمالا تجهیزات خود را بصورت جهانی به فروش برساند در این صورت مهم نیست که فرستنده و یا گیرنده در کدام نقطه از کره زمین وجود داشته باشند و کارخانه با توجه یک استاندارد معین تجهیزات خود را تولید میکند.

خب برای مدیریت امواج سیگنال های رادیویی در سطح جهانی ، سازمان ملل ؛ بخش بین المللی مخابرات اتحادیه ارتباطات رادیویی ( International Telecommunication Union Radio Communication Sector ) را تاسیس کرد.ITU-R امواج و فرکانس های رادیویی را در 3 ناحیه مجزا تعریف میکند :

  • ناحیه 1 : اروپا - آفریقا و آسیای شمالی
  • ناحیه 2 :شمال و جنوب آمریکا
  • ناحیه 3 : آسیای جنوبی و استرالیا

ITU-R وظایف متعددی دارد که در زیر به برخی از مهمترین آنها اشاره خواهیم کرد.علاوه بر اینکه ITU-R تلاش میکند تا امواج RF برای تمام کشور ها قابل استفاده باشد ،همچنین سعی میکند تا مطمئن شود تا سیگنال هایی که از یک کشور به بیرون مخابره میشود با سیگنال های کشور های دیگر تداخل نداشته باشد. از وظیفه های ITU-R میتوان به کوشش برای تعیین کردنِ کاربرد مورد انتظار از هر قسمت از امواجِ RF نام برد.

ITU-R ، حتی مدار مربوط به ماهواره ها و فرکانس ها را ردیابی میکند ؛ بنابراین ، سیگنال های مربوط به ماهواره های یک کشور با سیگنال های ماهواره های کشور های دیگر تداخل پیدا نخواهد کرد.بسیاری از باند ها در سیگنال های رادیویی شدیدا کنترل میشوند ، بدین منظور که شما باید قبل از استفاده از یک فرکانس خاص از یک نهاد نظارتی درخواست مجوز کنید.نهاد های نظارتی ، معمولا نوع اجازه انتشار را تعیین میکنند و مجموعه ای از محدودیت ها را بر روی چیزهایی مانند منبع انتشار سیگنال ها و همچنین قدرت آنها ، اعمال میکنند.

  • نکته : فرض کنید که شما نرم افزار یا سخت افزاری را طراحی کرده اید که میبایست از فرکانس های رادیویی استفاده کند ، برای استفاده از فرکانس هایی که در باند های مجوز دار هستند ، باید نرم افزار را به نهاد های نظارتی ارائه دهید تا آنرا با توجه محدوده فرکانس های حاکم در کشور منطبق کنند ، سپس منتظر تایید شوید و پس از آن به تمام محدودیت های اعمال شده پایبند بمانید.در مقابل ، ITU-R ، برای مثال ، تنها دو محدوده فرکانس زیر را برای نرم افزار های صنعتی ، علمی و پزشکی ارائه کرده است که در اصطلاح به این نرم افزار ها ISM Applications ، میگویند. industrial, scientific, and medical (ISM) دو محدوده فرکانس (ISM Bands) نامبرده که میتوانند بدون محدودیتی بر روی Wireless LAN ها پیاده سازی شوند عبارتند از :
2.400 تا 2.500 GHz

5.725 تا 5.825 GHz

دسترسی این محدوده از باند ها برای هرکسی که قصد دارد از آنها استفاده کند ، آزاد است.به معنای دیگر ، میتوان از محدوده فرکانس باند های ISM بدون هیچگونه مجوز یا اجازه ای برای انتقال داده های مورد نظر استفاده کرد.نکته قابل توجه در این است که ، در حالی که استفاده از باند های بدون مجوز بسیار راحت تر میباشد ؛

اما بسیار آسیب پذیر تر میباشند و میتوانند مورد سوء و دخالت قرار بگیرند. برای مثال ، به دلیل اینکه ISM Bands قابلیت دسترسیِ بدون هیچگونه محدودیتی برای همگان دارد ، هکر ها میتوانند بر روی این بستر های ارتباطی ، شنود (Sniffing) انجام دهند و بیت های مربوط به داده های انتقالی را ببینند.

یا برای مثالی دیگر ، تصور کنید که شما تصمیم دارید برای اداره خود یک فرستنده وایرلس نصب کنید که از یک فرکانس [حالا هرچی!] استفاده میکند. روز بعد ، در اداره همسایه یک فرد دیگر فرستنده وایرلس خود را نصب میکند ، که از طرفی دقیقا در همان فرکانس شما سیگنال ها را Broadcast میکند یا حتی از فرکانسی استفاده میکند که با فرکانس شده Overlapping میشود.

خب راه حل چیست؟راه حل بسیار سادس . بخاطر اینکه هیچگونه مجوز و اعمال فاکتور های خاصی (unlicensed) در کار نیست ؛ شما میتوانید زحمت بکشید و transmitter خود را به فرکانس دیگری تغییر بدید یا قدری دیپلماسی به خرج بدهید و همسایه خود را راضی کنید تا او transmitter خود را به فرکانس دیگری منتقل کند.

  • نکته : تمام فرکانس باند هایی که برای شبکه های وایرلس (Wireless LANs) ، استفاده میشود ؛ از نوعِ بدون مجوز میباشد.بنابراین ؛ کار برای ما بسیار راحت است ، چرا که میتوانیم یک دیوایس وایرلس تهیه کنیم و بلافاصله شروع به استفاده از آن کنیم.* نکته : فرستنده هایی که بصورت بدون مجوز هستند (Unlicensed Transmitter) باید تنها باید میان محدوده فرکانس های تایید شده بمانند و سیگنال ها را در بین ماکسیمم Power Levelای که تایید شده است ، ارسال کند.خب شاید این سوال پیش بیاد که نام این سازمان های نظارتی ملی چیست؟! و در کجا فعالیت دارند و طی چه چارچوبی کار میکنند؟! در ادامه به پاسخ به این سوال و بررسی مفصل آنها خواهیم پرداخت.


FCC

FCC چیست؟

در ایالات متحده ، کمیسیون فدرال ارتباطات یا The Federal Communications Commission وظیفه دارد تا مقررات مربوط به فرکانس های رادیویی ، کانال های رادیویی و تعیین میزان قدرت انتقالی را بر عهده دارند.

  • نکته : برخی کشور های دیگر نیز ، از قوانین FCC بعنوان استاندارد اصلی استفاده میکنند.

همانطور که گفتیم ، ISM Band از محدوده فرکانس 2,4-2,5 GHz استفاده میکند که توسط ITU-R معرفی شده است.

  • نکته : FCC به Unlicensed National Information Infrastructure (U-NII) ، فضای فرکانس 5GHz را برای تهجیزات شبکه اش ، اختصاص داده است .

U-NII ، در واقع به 4 زیر-باند تقسیم میشود :

  • U-NII-1 (Band 1): 5.15 to 5.25 GHz
  • U-NII-2 (Band 2): 5.25 to 5.35 GHz
  • GHz 5.725 تا U-NII-2 (Band 3): 5.47 (گسترش یافته)
  • GHz 5.825 تا U-NII-3 (Band 4): 5.725 ( همانند ISM )
  • نکته : از این پس ، زمانی که صحبت از باند های 5GHz میشود ، مقادیر مختلف آن تحت عناوین مختلف بیان میشود ؛ مانند ، U-NII-1, UNII-1, U-NII و ... .

در جلسه آینده به ادامه FCC خواهیم پرداخت ؛ همچنین ETSI نیز محور بحث قسمت بعدی خواهد بود . .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 17 : FFC و ETSI چه هستند؟

جلسه پیشین ، به بررسی مفهومِ ITU-R و FCC اختصاص داشت. در این قسمت به ادامه FFC و ETSI خواهیم پرداخت . .همه تجهیزات منتقل کننده اطلاعات ( و یا اطلاعات خامی که به داده معروف است ) ، قبل از اینکه به کاربران فروخته شوند و مورد استفاده قرار بگیرند ، بایستی توسط FCC تایید شوند.برای باند های 2.4 و 5 گیگاهرتزِ غیرقانونی ، FCC متوصل به محدودیت های بسیار سختی برای EIRP میشود.

  • نکته یادآوری : همانطور که در فصل گذشته اشاره کردیم ، EIRP یا Effective Isotropic Radiated Power ، سطح قدرت خالصی است که از آنتنی که به فرستنده متصل است ، منتقل میشود ( رو هوا پخش میشه! ).

باید به این نکته دقت داشت که شما بعنوان مصرف کننده یا مهندس شبکه های وایرلس باید به محدودیت های EIRP توجه داشته باشید ، برای اینکه بطور کلی در دنیای وایرلس و به طور جزئی برای FCC ، فاکتور EIRP بسیار حائز اهمیت است ؛ همچنین باید مطمئن شوید که تجهیزات وایرلس شما از محدودیت های تعیین شده ، تجاوز نکند و باید همواره به پارامتر های تعیین شده دقت کرد.

پس ، FCC علاوه بر اینکه ، بعنوان یک نهادیست که وظیفه نظارت بر تجهیزات شبکه های وایرلس را دارد ؛ به میزان ماکسیممِ EIRP که هرکدام از این تجهیزات میتوانند منتقل کنند ، نیز نظارت دارد.

اینجا ، این سوال مطرح میشود که چه لزومی دارد که مقدار EIRP نیز تحت یک چارچوب و محدودیت خاص قرار بگیرد؟! پاسخ این است که در بازار ، اغلب فرستنده های وایرلس ( مثل مودم! ) ، بدون هیچگونه آنتی فروخته میشود ، پس من و شما آزادیم تا آنتن را خودمان تهیه و بر روی مودم نصب کنیم ؛

بنابراین اگر محدودیتی برای ماکسیمم مقدار EIRP تعیین نشود ، هرکسی میتواند آنتن هایی را بر روی فرستنده خود نصب کند که قدرت سیگنال ها را چندین برابر کند و EIRP را به مقدار فزاینده ای افزایش دهد که میزان توازنِ دستگاه های وایرلس نزدیک به فرستنده را تحت تاثیر قرار خواهد داد.

در تلاش برای محدود کردن و جلوگیری کاربران برای دسترسی بیش از اندازه به EIRP ، نهاد FCC برای تمام آنتن های جداشونده (Removable) یکسری استاندارد هارا در قالب کانکتور های منحصر به فرد معرفی کرده است که با توجه به آن تمام شرکت های تولید کننده دیوایس های وایرلس ، بر روی تجهیزات خود باتوجه به استاندارد های FCC انواع گوناگونی کانکتور عرضه میکنند.

برای مثال ، شرکت سیسکو کانکتورِ TNC یا Threaded Neill-Colcelman را طراحی و بر روی تجهیزات خود پیاده سازی و در واقع استاندارد سازی کرد. که در شکل زیر این کانکور به تصویر کشیده شده است :

TNC Connector
  • نکته : در شکل فوق ، شما یک کانکور TNC را مشاهده میکنید اما با پلاریته یا قطبیت معکوس ، که قسمت نر و مادگی کانکور را نشان میدهد.
  • نکته : اصطلاح پلاریته معکوسی که در نکته بالا اشاره شد اصطلاحا به Reverse Polarity TNC یا RP-TNC معروف میباشد.

کانکتور های گوناگونی از شرکت های متنوعی در بازار موجود میباشد ، TNC نمونه ای از آن میباشد که باید دقت داشت که کانکتور ها در همین حد محدود نمیشوند.

  • نکته مهم : فرستنده هایی که در باند 2.4GHz کار میکنند ، هم میتوانند indoor باشند و هم outdoor ؛ و قدرت ارسال سیگنال اینگونه فرستنده ها در این باند خاص با توجه به استاندارد FCC ، باید حداکثر 30dBm باشد و حداکثر EIRP آنها 36dBm باشد.
  • نکته مهم : فرستنده هایی که در باند 5GHz و زیر-باند های آن کار میکنند ، برای پیروی از قوانین محدود کننده تعیین شده توسط FCC باید از جدول زیر پیروی کنند :
5GHz Bands

در شکل فوق ، همانطور که مشاهده میکنید دو زیر-باندِ U-NII-2 , U-NII-2 Extended ، از لحاظ پارامتر های گفته شده یکسان میباشند ؛ اما این دو دارای یک تفاوت عمده میباشند. تفاوت این دو زیر-باند در این میباشد که ، زمانی که سیگنال از یک دیوایس تایید یا تصویب شده توسط FCC ، از جمله دیوایس های مرتبط به ارتش یا رادار های هواشناسی بر روی فرکانس های این زیر-باند شناخته شود ؛ تمام فرستنده های دیگر موظف هستند با توجه به مکانیزمی مسیر تمامی سیگنال های خود را تغییر دهند. این مکانیزم در دنیای شبکه های وایرلس به DFS یا Dynamic Frequency Selection معروف میباشد.

ETSI چیست؟

تا به اینجا تنها به استاندارد های کمیسیون فدرال ارتباطات ایالات متحده آمریکا یا FCC پرداختیم . اما قوانین و محدودیت های گفته شده در FCC قاعدتا تنها در حوزه کشور ها و ایالات های کشور آمریکا صادق است ؛ اما در اروپا و بسیاری از کشور های دیگر این قواعد و محدودیت ها به چه صورت میباشد؟!

موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا ( The European Telecommunication Standards Institute ) یا ETSI ، همانند FCC یکسری مقرراتی برای فرستنده های رادیویی دارد. نکته مهم : ETSI ، مقدار حداکثرِ انرژی انتقالی فرستنده را تعیین نمیکند و امکان تنظیم کردن قدرت ارسال و دریافت آنتن را آزاد میگذارد ؛ اما در صورتی که EIRP از مقدار تعیین شده بیشتر نشود.*

مقررات و محدودیت های ETSI در جدول زیر شرح داده شده اند :

ETSI Standards
  • نکته : مقررات مربوط به ETSI نیز از مکانیزم DFS پشتیبانی میکند.

معرفی نهادهای نظارت بر وایرلس در دنیا

تجهیزات وایرلسی که تحت قوانین اروپا و آمریکا عمل میکند ، تنها محدود به این ناحیه نمیباشند ، بدین منظور که حتما لزومی ندارد که هرکشوری قوانین مخصوص به خود را داشته باشد و شرکت های تولید کنندگان تجهیزات شبکه در هر کجای دنیا باشند ، میتوانند از قوانین FCC و ETSI استفاده کنند.

  • نکته : کشور های گوناگون از یک مجموعه مشترک از قوانین مربوط به سیگنال های رادیویی استفاده میکنند که به Regularity Domain یا دامنه مقررات معروف میباشند.مثلا ، تجهیزات شرکت سیسکو که با Regularity Domain آمریکا سازگار است ، میتواند در کشور همانند کانادا ، کشور های آمریکای جنوبی و بسیاری از کشور های دیگر نیز استفاده شود.
  • نکته : شرکت سیسکو از حداقل 13 Regularity Domain گوناگون در دیوایس های وایرلسی خود استفاده میکند ؛ که عملیات های پایه و اساسی در همه آنها یکسان میباشد اما تفاوت آنها در محدوده فرکانس ، کانال ها و میزان ماکسیمم قدرت انتقال میباشد.

در جلسه آینده به بررسیِ ، نهاد های استاندار گذاریِ IEEE در دنیای شبکه های وایرلس خواهیم پرداخت. توسینسو باشید.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 18 : IEEE چیست؟

در قسمت پیشین ، ادامه بحث FCC را دنبال کردیم ؛ همچنین ETSI و دیگر نهاد های ناظر بر فرکانس های رادیویی را بررسی کردیم . در این جلسه ، نهادِ مشخصِ IEEE و استاندارد های این انستیتو بطور کامل ، محور اصلی بحث ما خواهد بود . .

IEEE چیست؟

IEEE

بطور کلی همانطور که میدانید ، برای گذرِ داده بر روی بسترِ وایرلس ، پارامتر های بسیاری باید تعیین و استاندارد سازی شوند.شبکه های وایرلس یا اصطلاحا Wireless LANs ، به ندرت فقط از یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل شده ، و بطور معمول تعداد زیادی دیوایس در یک شبکه هستند تا با فرکانس های رادیویی درگیر هستند.موسسه مهندسین برق و الکترونیک یا The Institute of Electric and Electronic Engineers ، در میان بسیاری دیگر ، استاندارد های صعنتی که در Wireless LAN ها مورد استفاده قرار میگیرد را بیان میکند.

IEEE یک بعنوان یک ارگان حرفه ای شناخته میشود ، که جذب مهندسین آن از تمام دنیا صورت میگیرد.IEEE مجموعه ها و کالکشن های سازمان یافته بسیاری در زمینه های مختلفی را دارا میباشد که تحت عنوانِ "Societies" یا جامعه شناخته میشود.تمرکز هر کدام از Societies های یاد شده در IEEE ، بر روی قسمتی خاص از دنیای مهندسی میباشد.برای مثال ، جامعه کامپیوترِ IEEE ، به توسعه و بیانِ استاندارد های مختلف مربوط به کامپیوتر از جمله : Ethernet ، Wireless LANs و ... میپردازد.

استاندارد IEEE 802 ، تماما به بررسیِ LAN ها و MAN ها میپردازد که بصورت مشخص به به لایه های فیزیکی و data link از مدل OSI میپردازد.* نکته جالب : دوستان شاید براتون جالب باشه که چرا 802 اصلا ؟! کمیته استانداردهای شبکه ها محلی در IEEE ، برای اولین بار در فوریه 1980 شروع به کار بر روی " پروژه 802" که اولین استاندارد های LAN را عرضه کرد ، کردند. شماره 802 ، از سال 80 و ما فوریه که دومین ماه از سال است ، نشعت گرفته است.

برای توسعه ی استاندارد های شبکه ، IEEE به گروه های کاری مجزایی سازماندهی شد که هرکدام از این گروه های کاری ، با توجه به عدد شاخصی که به عدد 802 که تحت عنوان عددِ خانواده استاندارد ها قلمداد میشود ، شناخته میشود .برای مثال ، 802.1 به اولین گروه کاری اشاره دارد ، که به توسعه استاندارد های مربوط به شبکه های Bridge اشاره دارد.جدول زیر ، گروه های کاریِ خانواده 802 اشاره دارد.

IEEE WG
  • نکته : لازم به ذکر است که ، استاندار شبکه های وایرلس با گروه 802.11 شناخته میشوند و همین گروه محور اصلی بحث ما در این دوره آموزشی میباشد.در بحث تکنولوژی 802.11 یکسری مفاهیم مهم و بسیار کاربردی و جالب وجود دارد که در ادامه خواهیم داشت.زمانی که بحث از تکامل و بهبود و یا به نوعی به روز کردنِ میشود ، یک گروه مطالعاتی یا Study Group ( SG ) موضوعی را که نیاز به تغییر یا بروزرسانی دارد ، را بررسی میکند.

زمانی که فعالیت SG به پایان میرسد ، گروهی دیگر تحت عنوان گروه وظیفه یا Task Group (GT) وارد عمل میشود تا آن موضوع پیشنهادی را توسعه دهد یا اصلاح کند.گروه وظیفه ، در هر تغییری که در تکنولوژی 802.11 ایجاد میکنند ، ورژن جدید یا اصلاح یافته آن را با ترتیب الفبایی نامگذاری میکند.

برای مثال ، اصلاحاتی که توسط TG معرفی شده اند ، تحت عنوان : 802.11a و 802.11b و 802.11c و ... ارائه شده اند.*نکته : در برخی موارد عناوین اصلاحات ارائه شده با توجه سال تصویب استاندارد شناخته میشود ؛ برای مثال ، 802.11 در سال 1997 ارائه شد ، بنابراین تحت عنوان 1997-802.11 نیز در برخی تعاریف شناخته میشود. یا در مثالی دیگر 802.11a در تعاریف مهندسی وایرلس به 1999-802.11a معروف میباشد.در جلسه آینده به Channel های مورد استفاده در 802.11 میپردازیم. .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 19 : کانالهای 802.11

در جلسه پیشین ، نهاد IEEE را بصورت اجمالی توضیح دادیم . در جلسه فعلی ، کانال های مورد استفاده در 802.11 IEEE و مسائل مهم مرتبط به اون رو آموزش خواهیم داد. .

کانالهای مورد استفاده در استاندارد 802.11

در باند 2.4 ، فرکانس ها به 14 کانال متفاوت ( از 1 تا 14 ) تقسیم شده است. این تقسیم بندی از کانال 1 تا 13 بصورت 5MHz میباشد ، اما کانال 14 بدین صورت نیست . برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

802.11 Channles

*نکته : در استاندارد 802.11 ، و در باند 2.4GHz ، از مادولاسیون و طرح رمزگذاریِ OFDM و DSSS استفاده میشود.

در DSSS نیاز است تا هر کانال حداقل پهنایِ (Bandwidth) ، مقدار 22MHz باشد. و در OFDM حداقل مقدار 20MHz برای پهنای باند نیاز است.با اینکه این باند از 14 کانال تشکیل شده است ، همه آنها لزوما در استاندارد همه کشور ها استفاده نمیشود.برای مثال ، FCC که در قسمت ها گذشته به آن اشاره شد ؛ تنها از کانال های 1 تا 11 استفاده میکند. ETSI از کانال های 1 تا 13 استفاده میکند . اما مثلا ژاپن از تمام 14 کانال ( با کمی محدودیت ) استفاده میکند.شاید پرسشی در ذهنتان مطرح شده باشد مبنی بر اینکه آیا این کانال های همسایه با یکدیگر تداخل ندارند؟

چون همانطور که گفته شد در باند 2.4GHz فاصله بین کانال ها 5MHz میباشد اما از طرفی مثلا DSSS مقدار 20MHz پهنای باند نیاز دارد پس قاعدتا در این میان تداخلی بین کانال ها وجود خواهد داشت.تنها راهی که برای جلوگیری از تداخل فرستنده هایی که در کانال های مجاور و همسایه یکدیگر فعالیت میکنند

وجود دارد این است که کانال هارا با فاصله بیشتری از هم تقسیم کنیم تا با کانال های مجاور خود برخوردی نداشته باشند.رایج ترین ترتیبی که کانال ها از آن استفاده میکنند تا با یکدیگر تداخل نداشته باشند به این ترتیب است : 1 ، 6 و 11 .برای درک بهتر این مکانیزم به شکل زیر توجه کنید :

2.4 Channels

اما قطعا مشکلاتی هم وجود دارد . مشکلات از اونجا خودنمایی میکنند که شما چندین فرستنده وایرلسی در اختیار دارید و آنها در یک ناحیه عمومی یا کانال کار میکنند. شما میتوانید سه تای اول را جوری تنظیم کنید که هرکدام از کانال های متفاوت استفاده کنند.

اما چهارمین یا پنجمین فرستنده باز از یکی از آن کانال ها استفاده یا اصطلاحا reuse میکند.reuse کردن کانال ها توسط فرستنده در صورت بزرگ شدن شبکه های وایرلس باعث ایجاد یک پازل میشود که باید توسط ادمین یا مدیر شبکه مدیریت و حل شود. ( در فصل هفتم از سری قسمت های CCNA Wireless پیشرفته ، بطور دقیق به این مسئله پرداخته میشود. )

معرفی کانال های مورد استفاده در باند های 5GHz

در قسمت های پیشین ، به این موضوع اشاره کردیم که باند 5GHz به باند های کوچتری که تحت عنوان زیر باند میباشد ، تقسیم شده است ؛ که عبارتند از : U-NII-1 و U-NII-2 و UNII-2 پیشرفته یا Extended و U-NII-3. این باند ها به فرکانس هایی با فاصله 20MHz تقسیم شده است.برای درک بهتر این مطلب به شکل زیر دقت کنید :

5GHz SubChannels

با نگاهی به جدول بالا ، به این نکته پی خواهید برد که تقسیم بندی کانال ها در باند 5GHz چقدر گیج کنندس !!! از همه بدتر شماره گذاریش !! برای مثال ، چرا شماره اولین کانال در U-NII-1 عدد 36 هست بجای 1؟! یا اصلا چرا فاصله ی کانال های همسایه از یکدیگر 4 تا 4 تاست؟! پاسخ تمامی پرسش های فوق در قسمت آینده موجود است . ITPRO باشید.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 20 : باند فرکانس 

جلسه پیشین به کانال های مورد استفاده در 802.11 اشاره داشتیم ؛ و به کانال های مورد استفاده در باند های 2GHz و کانال های مورد استفاده در باند های 5GHz پرداختیم.در پایان جلسه گذشته ، سوالاتی در مورد تقسیم بندی کانال ها در باند 5GHz و شماره گذاری آن مطرح شد. در ادامه با تفصیل به پاسخ دادن آنها خواهیم پرداخت.

پاسخ این که چرا باند 5GHz به چهار باند متفاوت تقسیم شده است و پرسش هایی در مورد شماره گذاری این کانال ها را باید در ماهیت خودِ استاندارد 802.11 جستجو کرد. بدین منظور که ؛ بطور کلی ، کل فضای فرکانس 5GHz بعنوان دنباله ای از کانال هایی شناخته میشود که با فاصله 5MHz از یکدیگر منفصل شده اند (که از کانال 0 در 5.000GHz آغاز میشود.)بنابراین ؛ اولین کانالِ U-NII-1 در 5.180 واقع شده است (که اگر دقت کنید به کانال شماره 36 مربوط میشود.)

  • نکته : همانطور که میدانید ، عرض هر کانالِ U-NII ، مقدار 20MHz میباشد ، بنابراین ؛ یک کانال همسایه 4 کانال با عرض 5MHz تعیین میکند.FCC ، در اصل 3 باند مجزا را [همونطور ک گفتیم] تحت عنوانِ ؛ U-NII-1 ، U-NII-2 و UNII-3 معرفی کرد ، که هرکدام 4 کانال با پهنا یا عرضِ 20MHz دارد . اما اگه کمی دقت کنید این سوال تو ذهنتان نقش میبندد که خب پس باند U-NII-2 Extended* چی؟! در سال 2004 ، FCC باند U-NII-2 Extended را اضافه کرد که 11 کانال 20MHz بیشتری را پیشنهاد میدهد.

برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید تا بحث را ادامه دهیم :

Channels Layout in 5GHz

دوستان شکل فوق لایه های کاملِ فرکانس این 4 باند که راجب آنها صحبت میکنیم را نشان میدهد. مشاهده میکنید که باند های U-NII-1 و U-NII-2 بصورت پیوسته و هم جوار هستند اما باند های U-NII-2 Extended و U-NII-3 با طیفی از فرکانس هایی که [ تا به این لحظه که قسمت نوشته میشه ] غیر قابل استفاده هستند از یکدیگر جدا شده اند.

نکته : دوستان همانطور که میدانید ، هرکدام از باند های U-NII-1 و 2 و 3 ، 4 کانال دارند* اما گاهی اوقات ممکن است در هنگام کار با دیوایس های وایرلسی با دستگاهی مواجه شوید که کانال 5امی را نیز در باند U-NII-3 ، تحت عنوان کانال 165 پشتیبانی کند.

*نکته : استانداردِ 802.11 ، تنها به مدولاسیون OFDM [ که در جلسات پیشین به آن مفصل اشاره شد] ، اجازه میدهد تا در باند های U-NII استفاده شود.

حالا چرا ؟! به دلیل اینکه ، OFDM به کانال با پهنای باند 20MHz نیاز دارد ، که کاملا متناسب است با فاصله گذاری 20MHzی که در باند های U-NII وجود دارد ؛ به معنای دیگر ، کانال های همسایه میتوانند از Areaی یکسان بدونِ اصطلاحاً Overlap یا تداخلی استفاده کنند.

همانطور که میدانید ، استاندارد 802.11 مکانیزم هایی را مشخص میکند تا دیوایس ها بتوانند بصورت وایرلسی از طریق سیگنال های رادیویی ، مدولاسیون ، باند ها ، کانال ها و ده ها مفهوم دیگر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. جلسه آینده مقوله تازه ای از تکنولوژی و استاندارد 802.11 را باز خواهیم کرد و نگاه دقیق تری به این استاندارد مهمِ IEEE خواهیم انداخت . ITPRO باشید.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 21 : استاندارد IEEE 802.11

جلسه پیشین باند های 5GHz را ادامه دادیم و توضیحات تکمیلی در مورد این باند را ارائه دادیم . جلسه پیش رو موضوعِ استاندارد های IEEE 802.11 را تا حدِ امکان بطور کامل توضیح خواهیم داد. .

معرفی استاندارد های IEEE 802.11

از زمانی که تکنولوژی و استاندارد IEEE 802.11 در سال 1997 طراحی شد ، تعداد بسیار زیادی اصلاحات در آن صورت گرفت. این اصلاحات تقریبا تمامِ جنبه هایی از شبکه های وایرلس که قابل تصور باشد را پوشش میدهد ؛ از جمله : Quality of Service یا QOS ، بحث امنیت ، پارامتر های مربوط به اندازه گیری RF ، مدیریت وایرلس , ... .در حال حاضر ، کلیه این اصلاحات بطور کلی تحت عنوان استاندارد 802.11 شناخته میشود .

  • نکته : در برخی موارد این اصلاحات با نام گروهی اصطلاحاً وظیفه اصلی را بر عهده دارد (Task Group Name) ، در صنعت شناخته میشود. برای مثال تایید اصلاحیه 802.11b در سال 1999 انجام شد اما در واقع در سال 2007 این اصلاحیات به 802.11 اضافه شد و تحت عنوان 802.11b در صنعت بکار گرفته شد.
  • نکته : منظور از کار گرفته شدن در صنعت این است که ؛ زمانی که شما قصد خرید دستگاه های وایرلسی را دارید ، قطعا در جزئیات مشخصات سخت افزار مورد نظر به اصطلاحاتی همانند 802.11a,b,g و n بر خواهید خورد.

اگر تا به امروز مشتاق دانستنِ جزئیات این اصلاحیه های 802.11 بودید ، پس تا در ادامه بصورت جزئی به تشریح آنها بپردازیم.

  • نکته : در طول زمانی که این اصلاحیه ها به 802.11 اضافه گردید ، پارامتر های گوناگون تغییر و قاعدتا بهبود پیدا کردند که شما در مقطع CCNA Wireless بایستی با آنها آشنایی داشته باشید که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.
802.11abgnac

استاندارد 802.11-1997 چیست؟

استاندارد 802.11 اصلی و ابتدایی ، نخست در سال 1997 تصویب شد که شامل دو نوع اصلی انتقال که در آن زمان وجود داشت ، میشد که عبارتند از : FHSS و DSSS. این دو نوع انتقال تنها برای باند 2.4GHz استفاده میشد.

  • نکته : بصورت تئوری نرخ انتقال داده در این استاندارد ، 1 و 2 Mbps بود.

برای درک بهتر این موضوع به جدول زیر توجه کنید :

802.11 1997

استاندارد 802.11b چیست؟

برای افزایش توان عملیاتیِ استاندارد 1997-802.11 ، استاندارد 802.11b در سال 1999 معرفی شد.حال آیا تفاوت این استاندارد با استانداردی که دو سال قبل از آن معرفی شد تنها در توان عملیاتی است؟ استاندارد 802.11b نرخ انتقال داده 5.5 و 11 Mbps را با استفاده از مکانیزم کد مکمل کلیدزنی Complementary Code Keying یا CCK ارائه کرد.

  • نکته : به دلیل اینکه 802.11b بر پایه DSSS بود و در باند 2.4GHz نیز استفاده میشد ، اصطلاحاً سازگاری برگشتی با استاندارد اصلی یا قبلی پیدا کرد ؛ بدین معنا که دیوایس ها میتوانستند از سرعت 1 ، 2 ، 5 ، 5.5 یا 11 Mbps ، با تغییر دادن مدولاسیون و طرح های رمزگذاری یا Coding استفاده کنند.

برای درک بهتر این موضوع به جدول زیر توجه کنید :

802.11b

استاندارد 802.11g چیست؟

همانطور که اشاره کردیم ، در 802.11b ، ماکسیمم نرخ انتقال 11Mbps میباشد. برای افزایش نرخ انتقال ، طبیعتاً یک نوع انتقال جدید نیاز است. اصلاحیه یا استاندارد 802.11g بر پایه OFDM در سال 2003 معرفی شد. * نکته مهم : در برخی تعاریف مفاهیم وایرلس ، بجای استاندارد 802.11g ، از واژه Extended Rate PHY یا ERP و همچنین ERP-OFDM ، استفاده میشود. بنابراین ، هرجا واژه ERP را مشاهده کردید ، منظور 802.11g در باند 2.4GHz میباشد. برای درک بهتر این موضوع و مشاهده انواع مدولاسیون ها و نرخ های انتقال در استاندارد 802.11g به جدول زیر و توصیحات تکمیلی مربوطه دقت کنید :

802.11g

با انتخاب یکی از 8 طرحِ مختلف مدولاسیون ، دستگاه های وایرلس میتوانند نرخ انتقالی معادل 6 ، 9 ، 12 ، 18 ، 24 ، 36 ، 48 و 54 Mbps داشته باشند.

  • نکته : نرخ انتقالی بالاتر زمانی میسر است که قدرت سیگنال و نسبت سیگنال به نویز (SNR) بصورت کاملا بهینه و مطلبوب باشد.

بنابراین ؛ واضح است که 802.11g ، توان [ عملیاتی ] به مراتب بالاتری نسبت به 802.11b را به ارمغان میگذارد و خب بنظر منطقی میرسد که با این ویژگی های برتری که این استاندارد دارد ، در همه جا از 802.11g استفاده شود و از نرخ انتقال بالایی که دارد استفاده کرد. اما در برخی مواقع غیرممکن است تا از این ویژگی ها بهره برد . چرا؟

به دلیل اینکه ؛ در شبکه های Wireless LAN هنوز تنها از استاندارد 802.11b استفاده میشود و همچنین این نکته را نیز در نظر داشته باشید که 802.11g و 802.11b کاملا از انواع مختلفی از متد ها های انتقال استفاده میکنند ( OFDM در مقابل DSSS ) ، بنابراین ؛ این بدین معناست که دیوایس های مربوط به 802.11g و 802.11b نمیتوانند مستقیما با یکدیگر ارتباط برقرار کنند ، زیرا ؛ این دستگاه ها نمیتوانند سیگنال های رادیوییِ (RF Signals) مربوط به یکدیگر را ببینند و تشخیص دهند.

اجازه دهید تا برای فهم بهتر ، این موضوع را بصورت موشکافانه تر باهم بررسی کنیم. دوستان استاندارد 802.11g بگونه ای طراحی شده است تا همانند 802.11b که در قبل توضیح دادیم ، از ویژگیِ سازگاری برگشتی با استاندارد قبلی پشتیبانی کند ، بنابراین ؛ میتواند با دستگاه های 802.11b سازگار باشد.

به بیان دیگر ، دیوایس هایی که از 802.11g و OFDM استفاده میکنند ، این قابلیت را دارند تا برای فهمیدن پیام های 802.11b و DSSS ، خود را اصطلاحا downgrade کنند. اما قاعدتا واضح است که برعکس این ماجرا به هیچ وجه امکان پذیر نیست به دلیل اینکه دیوایس های 802.11b به DSSS محدود شده اند ، بنابراین ؛ آنها قادر نیستند تا داده های OFDM را متوجه بشوند.

شاید این پرسش در ذهنتان نقش بسته باشد که خب این یک ضعف بزرگی در انواع شبکه های وایرلس میباشد که استاندارد ها با یکدیگر سازگار نباشد و دستگاه های وایرلسی که از استاندارد های گوناگون پشتیبانی میکنند نتوانند یکدیگر را ببینند و تبادل اطلاعات انجام دهند !!

این پرسش در ذهن مهندسان IEEE نیز مطرح شد و راهکاری را مطرح کردند تا OFDM و DSSS اصطلاحاً بتوانند با یکدیگر "همزیستی یا Coexist" داشته باشند.راهکار ارائه شده و مکانیزم ارتباطی که ارائه شد و همچنین توضیحات دیگر اصلاحیات و استاندارد های IEEE 802.11 از جمله : 802.11a و 802.11n را در آموزش آینده دنبال کنید . با تشکر از توجهتان . ITPRO باشید.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 22: معرفی 802.11a و 802.1n

در جلسه گذشته استاندارد های IEEE 802.11 و انواع اصلاحیه های آنرا توضیح دادیم اما آنها را به اتمام نرساندیم . در این قسمت با ادامه استاندارد 802.11 . قسمت پیشین در بخش استاندارد 802.11g به آنجا رسیدیم که OFDM و DSSS قادر نیستند پیام های یکدیگر را تشخیص دهند و گفتیم که خب این یک ضعف بسیار بزرگی است .

اما راه چاره چیست؟ برای اینکه تجهیزاتی که OFDM و DSSS را پشتیبانی میکنند ، با یکدیگر در شبکه های Wireless LAN ارتباط برقرار کنند ؛ 802.11g یک مکانیزمی را تحت عنوان " Protection Mechanism " پیشنهاد کرد.کاری که این این مکانیزم میکند این است که ، در واقع پیام های OFDM با flag یا برچسبِ DSSS به دیوایس های 802.11b فرستاده میفرستند تا این دستگاه ها بتوانند پیام ها را متوجه شوند. خب حالا چگونه؟! دوستان به شکل زیر دقت کنید :

802.11ProtectedVSNactive

شکل فوق را که مشاهده میکنید ، در بالا توالیِ اولیه را از رویداد هایی که تحت عنوان بلاک هایی از " داده " است و در اصطلاحاً 802.11g OFDM فعال یا native بصورت عادی در حال منتقل شدن میباشند ، را مشاهده میکنید ؛ و در پایین آن 802.11g را در حالت Protection Mechanism مشاهده میکنید

زمانی که دستگاه 802.11g آماده انتقال داده در مکانیزم محافظت میباشد ، در ابتدا یک درخواستی تحت عنوان Request to Send (RTS) و پس از آن پیامی تحت عنوان Clear to Send (CTS) با استفاده از DSSS ( و یک نرخ داده کم ) ارسال میکند ، که این CTS به تمام دیوایس های 802.11b اطلاع میدهد که انتقال OFDM قرار است انجام گیرد .

  • نکته : هرکدام از دستگاه های 802.11b که برای دریافت اطلاعات در حالت آماده باش هستند ، باید یک زمانی ( که از قبل مشخص شده است ) صبر کنند تا عملیاتِ انتقال کامل شود ، زیرا ؛ انتقال های OFDM بگونه ای است ، که تا تمامی Packet ها ارسال نشده اند اطلاعات بصورت نامفهوم ( Unintelligible ) هستند.
  • نکته : در نظر داشته باشید که ، حالت محافظت یا Protection mode در صورتی اجرا خواهد شد که دستگاهی که از استاندارد 802.11b در شبکه Wireless LAN ، پشتیبانی کند و در صورتی که دیوایسی در شبکه وایرلس وجود نداشته باشد که 802.11b باشد ، Protection mode در حالت disable قرار خواهد گرفت و بازم در صورتی که فرضاً درصورتی که دستگاه 802.11b هم وجود داشته باشد اما اتصال آن با شبکه وایرلس مذکور قطع شود ، Protection mode نیز فوراً قطع خواهد شد و عملیات انتقال بصورت عادی دنبال خواهد شد.
  • نکته مهم : در حالی که مکانیزم محافظت در دیوایس های 802.11b و 802.11g فعال باشد و در حال تبادل اطلاعات باشند ، توان عملیاتی بطور قابل توجهی کاهش می یابد ( نصفِ حالت معمول یا حتی بیشتر ) .
  • توجه داشته باشید که بطور کلی 802.11g محدودیت های زیر را در بر دارد :

- 802.11g تنها از باندِ 2.4GHz استفاده میکند ، که این باند تنها 3 باند را پیشنهاد میکند که با یکدیگر تداخل ندارد .

- دستگاه هایی که از OFDM پشتیبانی میکنند ، ماکسیمم قدرت انتقالی که دارند 15dBm میباشد ، در حالی که DSSS قدرتی بیش از 20dBm را میتوانند در بر بگیرند .

استاندارد 802.11a چیست؟

جفتِ 802.11b و 802.11g یک مشکل یا ایراد مشترک دارند. آنها از باند 2.4GHz استفاده میکنند که تنها 3 باند دارند که باهم تداخل ندارند (Non-overlapping channel) و قابل استفاده هستند . طبیعتاً بخاطر این موضوع گسترشِ محدوده Wireless LAN کار دشواری خواهد شد.

  • نکته : دوستان موضوع به اینجا هم ختم نمیشود ، ISM Band که فقط محدود به دیوایس های 802.11 نمیشود ؛ یک گستره زیادی از فرستنده ها و حتی مایکروویو و فر های دیجیتال را نیز در بر میگیرد ، بدون کوچکترین توجه ای به کانال هایی هایی که استفاده میشود.

با این تعداد محدودِ کانال و درصد بالای احتمال تداخل ، اصلاحیه 802.11a به هدف استفاده از باند 5GHz U-NII برای شبکه های وایرلس معرفی شد.

اصلاحیه 802.11a تنها و تنها به دیوایس های خود اجازه میدهد تا از OFDM بهره بگیرند.

  • نکته : دوستان ، 802.11a در نحوه مدولاسیون و نرخ انتقال ، دقیقا مشابه آنچه است که 802.11g از آن بهره میبرد ، اما با احتمال پایینتری برای تداخل و همچنین فضای بیشتری برای گسترش .

برای درک بهتر این موضوع به جدول زیر دقت کنید :

802.11a
  • نکته : 802.11a بگونه ای طراحی نشده است که با هیچ کدام از اصلاحیه های دیگر قابلیت سازگاری بازگشتی داشته باشد ، بنابراین ؛ دیگر نیازی نیست تا از نرخ انتقال داده ی پایین تر از 6Mbps یا از DSSS پشتیبانی کند.
  • نکته : در 802.11a ، دستگاه های مجهز به این استاندارد میتوانند یکی از 8 طرح های مدولاسیون را برای بهره بردن از نرخ های انتقالِ 6 ، 9 ، 12 ، 18 ، 24 ، 36 ، 48 یا 54 Mbps(مگابیت بر ثانیه) ، انتخاب کند.

802.11a بر پایه کانال های OFDM طراحی شده است که پهنای باند آن 20MHz میباشد. از طرفی با اینکه باند های U-NII کانال هایی دارند که با فاصله 20MHz از یکدیگر فاصله دارند ، 802.11a پیشنهاد میکند تا فاصله فرستنده ها حتی در یک محدوده جغرافیایی باید بیش از یک کانال باشد . به عبارت دیگر ، یک فرستنده ممکن است از کانال شماره 36 استفاده کند اما فرستنده دیگری [ که شاید در یک محدوده جغرافیایی با فرستنده قبلی هم باشد ] ، باید بجای استفاده از کانال 40 باید از کانال 44 استفاده کند . این کار برای جلوگیری از روهم افتادن (Overlap) ، سیگنال ها یا فرکانس ها یا هر عامل دیگری است.

  • نکته مهم : حالا بعد از اینا ، شاید سوالی که پیش بیاد این باشد که اگر اصلاحیه های 802.11 قرار باشد به ترتیب حروف الفبایی باشد ؛ چگونه ممکن است 802.11a که عملکردِ بالاتری از 802.11b دارد ، بعد از 802.11b مطرح شود که عملکرد ضعیف تری داشت؟! واقعیت این است که در واقع ، مفهوم تداخل در باند 2.4GHz در ISM band بسیار متداول و مرسوم بود ، چه برسد به باندِ 5GHz !! اما 802.11a قبل از 802.11b در سال 1999 مطرح شد اما OFDM که به باند 2.4GHz سرایت کرد و بعد از آن هم در سال 2003 ، 802.11g مطرح شد ولی کارآمدتر کردنِ 802.11a که از 5GHz استفاده میکرد و مهاجرتِ صنعت به سمت آن ، مستلزمِ سرمایه گذاری بر روی سخت افزار های جدید است.

استاندارد 802.11n چیست؟

تا به اینجا ، 802.11g و 802.11a قادرند تا نرخ انتقال حدااکثر 54Mbps را ارائه دهند. هرکدام از اصلاحیه هایی که مطرح شد در دورانی معرفی شد که دستگاه های کابلیِ Ethernet از اتصالاتِ 10 یا 100Mbps استفاده میکردند. زمانی که سرعت اتصالات Ethernet پیشرفت کرد و تکامل پیدا کرد ، 802.11 نیز باید اصلاحیه ارائه میکرد تا قدم به قدم با این تکامل گام بردارد.

اصلاحیهِ 802.11n ، در سال 2009 معرفی شد. 802.11n هدفی که دنبال میکرد این بود که عملکرد شبکه های وایرلس را به حدی برساند تا با 600Mbps کار کند. 802.11n از تعدادی تکنیک استفاده میکرد که آن تکنیک ها به HT یا High Throughput (توان بالا) معروف میباشد. HT میتواند بر روی هر دو باندِ 2.4 و 5 گیگاهرتز اعمال شود.

  • نکته : 802.11n قابلیت " سازگاری برگشتی " را دارد و میتواند با OFDMیی که در 802.11g و 802.11a استفاده شده است ، سازگار باشد.

در جلسه آینده به بررسی SISO ، MIMO ، Channel Aggregation و Spatial Multiplexing خواهیم پرداخت.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 23 : مفهوم SISO و MIMO

در جلسه پیشین ، تا استاندارد 802.11n پیش رفتیم . محور بحث این جلسه ما SISO ، MIMO ، Channel Aggregation و Spatial Multiplexing است که سعی بر این است تا در حد امکان بصورت جامع و کامل به بررسی آنها بپردازیم . .

MIMO و SISO چه هستند؟

Single-in,Single-out ، Multiple-input,Multiple-out :  دوستان قبل 802.11n ، دستگاه های وایرلسی از یک فرستنده منفرد(تکی) و یک گیرنده منفرد استفاده میکردند . به بیان دیگر ، اجزای اطلاعاتی متشکل از یک RF و در نتیجه یک رشته زنجیر وارِ تکی بود.

این در دنیای وایرلس به سیستم Single-in , Single-out یا SISO معروف است.خب این سیستم در واقع نمیتواند پاسخوی شبکه های وایرلس گسترده باشد و بطور کلی سیستمی است که نه تنها عملکرد بالایی ندارد ، بلکه شبکه های ما را هم محدود میکند.

برای دستیابی به عملکرد و بازده بالاتر ، در 802.11n بهتر است که از چندین RF حاویِ اجزای اطلاعاتی و در نتیجه چندین رشته زنجیروارِ رادیویی استفاده کنیم. برای مثال ؛ یک دیوایسِ 802.11n میتواند چندین آنتن ، چندین فرستنده و چندین گیرنده در اختیار داشته باشد.

که این سیستم در دنیای وایرلس به Multiple-input , Multiple-output یا MIMO معروف است.بطور کلی ، دستگاه های 802.11n با توجه به تعدادِ زنجیره های رادیوییِ موجود مشخص میشوند. برای توضیح و تشخیص بهتر این موضوع آنرا در قالب (T×R) مطرح میکنند. بدین معنا که ؛ T تعداد فرستنده(Transmitter) و R تعداد گیرنده(Receiver) میباشد.

  • برای مثال ؛ یک دستگاه MIMO 2×2 ، دارای دو فرستنده و دو گیرنده میباشد . یا مثلا یک دستگاه 3×2 ، دارای دو فرستنده و 3 گیرنده میباشد.
  • نکته : استاندارد 802.11n ، حداقل به دو زنجیره رادیویی (2×2) و حداکثر چهار زنجیره رادیویی (4×4) نیاز دارد.

برای درک بهتر SISO قدیمی و ابتدایی و حالت های مختلف MIMO به شکل زیر دقت کنید :

SISO , MIMO

خب دوستان چندین زنجیره های رادیویی میتواند در چندین مسیر اصطلاحاً اهرم باشد. در واقع ، 802.11n مجموعه ای غنی و کامل از ویژگی هایی را دارد که میتواند در ابعاد و لحاظ مختلفِ شبکه های وایرلس بسیار کارآمد و موثر باشد.

نکته : شما بعنوان مهندس شبکه های وایرلس ، باید بتوانید توان عملیاتیِ شبکه مورد نظر را تا حد امکان بهبود ببخشید. برای این کار مهم است تا با ویژگی ها و مفاهیم زیر آشنایی داشته باشید :

  • - مفهومِ اجتماع کانال ( Channel aggregation )
  • - مفهومِ تسهیم فضایی ( Spatial multiplexing یا SM )
  • - نحوه بهره وریِ لایه MAC یا ( MAC layer efficiency )

نکته : همچنین شما علاوه بر توانایی برای افزایش توان عملیاتی ، بازده و عملکرد شبکه های وایرلس ، باید قادر باشید تا قابلیت اطمینان یا Reliability در سیگنال های رادیوییِ 802.11n را نیز بهبود دهید . برای این امر نیز بایستی به مفاهیم زیر مسلط باشید :

  • - مفهومِ انتقال پرتو یا Transmit beamforming یا (T×BF)
  • - بحثِ حداکثر نسبت ترکیب یا Maximal-ratio combining یا (MRC)

هر کدام از این موضوعات ، در ادامه بصورت کامل و جامع توضیح داده خواهد شد.

Channel Aggregation چیست؟

بصورت عادی یک دستگاهی که از 802.11a یا 802.11g پشتیبانی میکند ، یک فرستنده و یک گیرنده دارند که بر روی یک کانالِ 20MHz عملیات های خودشان را انجام میدهند.

  • اما دوستان این موضوع را به اشتباه استنباط نکنید ؛ چرا که فرستنده و گیرنده میتوانند بر روی کانال های گوناگونی در فواصل زمانی گوناگونی ، در یک باند تنظیم شوند و یا عملیات های خود را فعال کنند ، اما تنها یک کانال در یک زمان مشخص میسر میباشد.
  • نکته : هرکدام از کانال های OFDM با پهنای 20MHz ، برای حمل و انتقال داده بصورت موازی و همزمان ، دارای 48 زیرحامل یا Subcarrier میباشد.

حالا استاندارد 802.11n برای افزایش توانِ پهنای 20MHzیی کانال ؛ تعدادِ زیرحامل هارا به عدد 52 افزایش داد. علاوه بر این ، امواج رادیویی ای را معرفی کرد که میتوانند بصورت تنها هم بر روی کانال 20MHz و هم بر بروی کانال 40MHz عملیات انجام دهند.

  • نکته : قاعدتا با دوبرابر کردن پهنای کانال از 20MHz به 40MHz ، توان انتقال و در کل بازده عملیاتی نیز دو برابر میشود.

اجتماع کانال ها (Aggregated Channels) ، باید همیشه و در همه حال دو کانالِ مجاورِ 20MHz را به یکدیگر ارتباط دهد ، متصل کند و در کنار هم قرار دهد.

به شکل زیر دقت کنید :

20MHz Channels and 40Mhz Channels

شکل فوق ، مقایسه ای میان دو کانال 20MHzیی و 40MHzیی میباشد ، که از کانال 36 و 40 در باند 5MHz ، شکل گرفته است.

  • نکته : توجه داشته باشید که کانال های 20MHz ، یک فضای کمی در بالا و پایین دارد که فاصله ای میانِ کانال ها ایجاد میکند. زمانی که دو کانالِ 20MHz با یکدیگر ترکیب ، متصل یا اصطلاحاً Bond میشوند ؛ این فضا های بالا و پایین باقی میماند و کانال های 40MHz را با یکدیگر جدا میکند. اما فاصله کمی که که برای قرار گرفتنِ دو کانالِ 20MHz استفاده میشود ، میتواند بعنوان زیرحاملِ اضافی در کانال 40MHz مورد استفاده شود که در مجموعه معادل 108 میباشد. بنابراین ؛ همانطور که میدانید هرچه زیرحامل بیشتری وجود داشته باشد ، داده بیشتری در طول زمان میتواند انتقال پیدا کند.

زمانی که کانال ها با یکدیگر ترکیب میشوند ، طبیعتاً مجموعِ کانال های موجود در یک باند کاهش می یابد. برای مثال ؛ باند 5GHz از 23 کانالِ 20MHzیی تشکیل شده است که با یکدیگر تداخل ندارند یا اصطلاحاً non-overlap میباشد. حال اگر از کانال های 40MHzیی ترکیب شده ( که از ترکیب دو کانال 20MHzیی تشکیل شده اند ) بجای آن استفاده کنیم ، تنها 11 کانال باقی میماند که با یکدیگر تداخل ندارند . خب حالا که چی؟! این موضوع باعث میشود تا تعدادی کانالِ بیکاری که با هم تداخل هم ندارند ، برای کار با آنها باقی بماند.

حال به باندِ 2.4GHz فکر کنید ، که تنها 3 تا کانالِ non-overlap دارد. حتما با این تئوری های گفته شده این موضوع در ذهنتان مرور میشود که خب پس برای کارایی و بازده بالاتر ، بهتر است در باندِ 2.4GHz نیز کانال ها را با یکدیگر ترکیب کنیم تا بتوانیم از کانال های non-overlap باقیمانده استفاده کنیم ؛ اما دوستان در نظر داشته باشید که ، این موضوع در باندِ 2.4GHz نمیتواند پیاده سازی شود .بهتر است تا مفهوم تسهیم فضایی یا Spatial Multiplexing و موارد دیگر را در جلسه آینده بررسی کنیم تا بتوانیم بهتر به این موضوعات بپردازیم و جزئیات آنها را با دقت بررسی کنیم.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 24 : آمادگی برای آزمون

با تشکر از تمام دوستانی که وقت گذاشتند و دوره CCNA Wireless رو مطالعه کردن ، امیدوارم که تا به اینجای کار مطالب مورد پسندتون واقع شده باشه.قبل از هرچیزی ممنون از دوستانی که پیام های محبت آمیز و خوب ارسال کردن . اما یکسری از دوستان در موردِ آزمون های CCNA Wireless و سرفصل های اون سوالاتی مطرح کردن که لازم دونستم تا توضیح مختصری در مورد آزمون WIFUND یا CWNA بدم.

  • دوستان نکته اولی که وجود داره اینه هرکدوم از فصل هایی که توضیح داده میشه ، منفصل از فصول قبلی نیست ؛ و به نوعی ادامه فصل قبلیه . برای مثال مفاهیمی که در فصل نخست توضیح داده شد ، بعنوان پایه شبکه های وایرلس شناخته میشه و دونستن اونا برای ادامه کار الزامیه .
  • نکته دوم ؛ مفاهیمی که تا به الان توضیح داده شد ، بروز ترین اطلاعات وایرلسی است که تا به این لحظه در مراجع رسمی منتشر شده است ، اما همونطور که میدونید تکنولوژی وایرلس روز به روز در حال پیشرفت و تکامل هست و ممکنه در سنوات آینده مطالب ، قوانین و ساختار های جدیدتری از دنیای وایرلس منتشر بشه ؛ اما بیس و پایه مفاهیم در این دوره آموزشی بطور کامل توضیح داده خواهد شد.

بهتره قبل از اینکه برای آزمون اقدام کنید ، سری به سایتِ Cisco CCNA Wireless Refrence بزنید و از قسمت Sample Content ، سرفصل هارو با قسمت هایی که هر جلسه منتشر میشه مطابقت بدین تا مطمئن بشید همه مطالب و جزئیات در قسمت ها این دوره توضیح داده شده . این سایت ، سایت اصلی رفرنسی است که برای این دوره آموزشی استفاده میشه .

  • نکته سوم ، دوستان هرجا خوندید که مثلا برای فلان امتحان سیسکو موضوعات سوالات رو مشخص کرده کلا اون سایت رو ببندید . بخاطر اینکه اینا تخمینی بیش نیست و نمیشه از قبل مطالبی که در آزمون میاد رو پیش بینی کرد پس باید به تمام مطالب واقف باشیم تا بتونیم نمره لازم رو کسب کنیم.
  • نکته چهارم ، اگر براتون مقدور بود و تونستید جایی رو پیدا کنید که بصورت عملی بتونید مفاهیمی که توضیح داده شده رو در محیط سخت افزاری ببینید ، بطور قطع تاصیر بسزایی در یادگیری شما خواهد داشت . برای مثال اگه بتونید به LAN Controller یا AP ها یا انواع و اقسام محصولات مدیریتی وایرلس دسترسی داشته باشید و تحولاتی که رخ میده رو بصورت زنده ببینید ؛ بسیاری از مفاهیم در آن واحد در ذهنتون تثبیت میشه.
  • نکته پنجم : دوستان ، همانطور که میدونید برند سیسکو در سطح جهان برند شناخته شده ایه و در مراکز تجاری و علمی برند سیسکو از احترام و به قولی اعتبار بالایی برخورداره. و یاد گرفتن مباحثی از سیسکو مثل وایرلس کمی تلاش میخواد و به راحتیِ بقیه شاخه ها نیست . از طرفی ما در این دوره داریم در مورد وایرلس سیسکو بصورت جزئی صحبت میکنیم و بغیر از فصل نخست که یجورایی آسون بود ، از این به بعد مفاهیم کمی پیچیدگی پیدا میکنه . توصیه من به دوستانی که به وایرلس و مفاهیم اون علاقمندن اینه که قطعا سعی کنن مفاهیم رو بیشتر از یکبار بخونن تا ملکه ذهن بشه ، بنابراین ؛ میتونن در ادامه هم به راحتی همه جزئیات وایرلس رو درک کنن.
  • نکته ششم : باز برمیگردیم به آزمون WIFUND . این آزمون نزدیک 60-70 تا سوال چهار گزینه ای داره ، که نمونه سوالات این آزمون هارو با تفکیک فصول بزودی بعد از تکمیل قسمت ها ، در ویدئو های آموزشی پوشش میدیم. اما زمان این آزمون 90 دقیقس و بعد از این مدت سیستم شما قفل میشه و اجازه پاسخ دادن به سوالی رو نخواهید داشت.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 25 : تسهیم فضایی چیست؟

مفاهیم جلسه پیشین و این جلسه از مهمترین بحث های مربوط به فصل دوم از این مجموعه هستند ، امید است با توجه و دقت نظر کافی بتوانید تمام مفاهیم مربوط به آنرا فرا بگیریددر جلسه پیشین گفتیم که ما بعنوان مهندس شبکه باید بتوانیم توان عملیاتی شبکه مورد نظرمان را به اندازه منطقی و قابل قبولی بهبود ببخشیم ، و برای اینکار باید با :

مفهومِ اجتماع کانال ( Channel aggregation ) ، مفهومِ تسهیم فضایی ( Spatial multiplexing یا SM ) و نحوه بهره وریِ لایه MAC یا ( MAC layer efficiency ) ، آشنایی داشته باشیم . جلسه گذشته به اجتماع کانال پرداختیم ، این جلسه حاوی توضیحات و نکات تکمیلی در مورد تسهیمِ فضایی و جلسه آینده در مختص نحوه بهره وری لایه Mac میباشد. .

Spartial Multiplexing یا تسهیم فضایی چیست؟

با اجتماع کانال میتوان خروجی را دو برابر کرد ؛ چجوری؟! به شرط دو برابر کردن پهنای باند با استفاده از یک زنجیره رادیویی (Single Radio Chain) . یک دستگاهِ 802.11 میتواند چندین زنجیره رادیوییِ در انتظار برای استفاده ، داشته باشد.حتی گاهی وقت ها برای افزایش خروجی بیشتر ، داده ، میتواند چندگانه شود یا در سراسرِ دو یا چند زنجیره رادیویی پخش شود ؛ که همه این عملیات ها بر روی کانال یکسانی انجام میپذیرد.مفهوم توضیح داده شده به " Spartial Multiplexing یا تسهیم فضایی " معروف است.

سوالی که در این بخش مطرح میشود این است که ، چگونه میتوان چندین فرکانس رادیویی را بر روی یک کانال یکسان منتقل کرد ؛ بدون آنکه با یکدیگر تداخل داشته باشند؟!پاسخی که برای این پرسش مطرح میشود بسیار ساده است ؛ تنها باید هر سیگنال را جدا از یکدیگر نگه داریم تا حدی که به راحتی قابل شناسایی از هم باشند.

هر زنجیره رادیویی میتواند آنتن مخصوص به خود را داشته باشد ؛ اگر هر آنتن با فاصله ای معین از هم فاصله داشته باشند ؛ بدین ترتیب ، سیگنال هایی که به آنتن گیرنده میرسند ، با Phase جداگانه و دامنه نوسانی ( Amplitude ) متفاوت و با مسیر مشخصی هستند.

  • نکته : دوستان در اینجا به این نکته دقت کنید که گاهی اوقات ممکن است برخی از سیگنال ها در طول مسیر به دلایلی از مسیر مشخص شده کمی منحرف شوند تا به گیرنده برسند.

به علاوه ، داده میتواند در طول زنجیره های رادیوییِ فرستنده در یک مد یا حالت شناخته شده ای توضیع شود.در واقع ، چندین جریان های داده ایِ مستقل میتواند تحت عنوان " Spatial Strams یا جریانهای فضایی " پردازش شوند ؛ که به پیوند زنجیره ای رادیویی نیز معروف است.

در اینجا این نکته حائز اهمیت است که ، گیرنده بایستی توانایی تقسیرِ سیگنال ها را داشته باشد و بعلاوه پس از آن بازسازیِ جریان های داده نیز باید انجام گیرد.خب گیرنده چگونه جریان های داده را بازسازی میکند؟! خیلی ساده ، با معکوس کردنِ تابع چندگانه فرستنده اینکار را انجام میدهد.

بطور کلی Spatial Multiplexing به مقدار قابل توجهی سیگنال های پردازشی بر روی هم فرستنده و گیرنده نیاز دارد . این مورد با افزایش خروجی کانال جبران میشود. ساده تر بگوییم ، هرچه جریان های فضایی بیشتر در دسترس باشند ، داده های بیشتری میتواند در کانال ارسال شود

تعداد جریان های فضایی که یک دیوایس میتواند پشتیبانی کند ، معمولا با اضافه کردنِ یک دو نقطه ( : ) و یک عدد به مشخصات رادیویی MIMO معین میشود. برای مثال ، یک دستگاه 3:2×3 MIMO ، سه فرستنده ، سه گیرنده دارد و همچنین از دو جریان فضایی بصورت انحصاری استفاده میکند.یک دستگاه 3:3×3 MIMO نیز بدین صورت است ، فقط از سه جریان فضایی پشتیبانی میکند.برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت کنید :

Spatial Multiplexing
  • نکته بسیار مهم : دوستان دقت داشته باشید که دستگاه های MIMO ، میتواند از تعداد مختلفی Spatial Multiplexing بصورت انحصاری منفرد از اینکه چه تعداد فرستنده و یا گیرنده دارد ، پشتیبانی کند. ممگن است اینگونه منطقی بنظر برسد که هر جریان فضایی تنها به یک گیرنده/فرستنده منتصب شود ، در صورتی که این استدلال صحیح نیست. جریان های فضایی پردازش میشوند بنابراین ؛ آنها میتوانند بر روی چندین زنجیره رادیویی توضیع شوند. خب بنابراین با توجه به نکته ای که گفته شد تعداد Spatial Multiplexing به چه چیزی بستگی دارد؟! تعداد جریان هایی فضاییِ ممکن ، به ظرفیت پردازش و به مجموعه ویژگی های فرستنده 802.11n بستگی دارد و به تعداد سیگنال های رادیویی ارسالی هیچگونه ارتباطی ندارد.

دستگاه های 802.11n با توانایی های MIMO مختلفی وارد بازار میشود. در خوش بینانه ترین حالت ، دو دستگاه باید از یک عدد یکسان برای جریان های فضایی خود پشتیبانی کند. چرا؟! زیرا عملیات Multiplex و Demultiplex برای زنجیره های داده ای با سهولت انجام شود.

که البته این موضوع به دلیل هزینه های گزافی که در پی دارد زیاد شایع نیست .خب احتمالا سوالی که ذهنتان را درگیر کرده این است که اصلا چه اتفاقی خواهد افتاد اگر دو دستگاه ، جریان های داده ایِ متناقضی داشته باشند که از آنها پشتیبانی میکنند؟!

در پاسخ به این سوال باید گفت ، آنها یک اتصال وایرلسی که حاوی توانایی های یکدیگر است را بین خود رد و بدل میکنند ؛ سپس آنها میتوانند از پایین ترین عدد مربوط به جریان های داده ای که بین آنها مشترک است ، استفاده کنند.بحثِ مربوط به Spatial Multiplexing را در این جلسه با هم دنبال کردیم ، جلسه آینده را به نحوه بهره وری لایه Mac یا MAC Layer Efficiency اختصاص خواهیم داد.

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 26 : انتقال اشعه چیست؟

جلسه گذشته را به مفوم Spatial Multiplexing اختصاص دادیم ، در این جلسه در ادامه این مباحث به MAC Layer Efficiency خواهیم پرداخت و پس از آن مفهوم Trasmit Beamforming را بررسی خواهیم کرد. .

MAC Layer Efficiency چیست؟

دوستان ما میتوانیم حتی بدون چندین زنجیره های رادیویی ، ارتباط بین داده را کارآمد و موثر تر کنیم. برای این موضوع 802.11n یکسری روش ها را پیشنهاد میکند ؛ که در ادامه دو متد را به تفصیل توضیح خواهیم داد :

  • روش Block acknowledgment : بطور نرمال 802.11 نیاز دارد تا هر فریم یا قاب از داده که منتقل میشود ؛ توسط گیرنده تایید ( acknowledged ) شود.

اگر قابی تایید نشد ( unacknowledged ) ، فرستنده تصور میکند که قاب گم ( یا اصطلاحاً Drop یا Lost) شده است و فرستنده آنرا دوباره میفرستند تا پیام ACK را دریافت کند.[ دوستان اینجارو دقت کنید که خیلی مهمه و یکی دو سوال هم ازش تو امتحان CWNA میاد ] با استفاده از 802.11n ، قاب های داده میتواند در یک آن و اصطلاحاً بصورت انفجاری منتقل شوند و بعد از کامل شدن انفجار ، تنها یک پیام Acknowledgment است که بین فرستنده و گیرنده رد و بدل میشود. در این حالت ، طبیعتا زمان انتقالی که برای انتقال قاب ها در نظر گرفته میشود کمتر است و همین عامل افزایشِ کلیِ بازده را سبب میشود.

  • روش Guard interval ( GI ) : زمانی که کد های (اصطلاحاً نشانه یا سیمبل های ) مربوط به OFDM ارسال میشود ، آن نشانه ها میتواند مسیر متفاوتی را اتخاذ کنند تا به گیرنده برسند.

حالا اگر دو نشانه ( Symbol ) در مسیری قرار گرفتند که به یکدیگر خیلی نزدیک شدند ، ممکن است با یکدیگر تداخل داشته باشند ؛ بنابراین داده ای که دریافت خواهد شد خراب است. به این موضوع " تداخل بین نمادی " یا " intersymbol interference ( ISI ) میگویند.

  • نکته مهم : در استاندارد 802.11 هر 800 نانوثانیه بین هر نشانه OFDMای که ارسال میشود ، یک GI احتیاج است تا از رخ دادن ISI ممانعت بعمل آید.
  • نکته : شما همچنین میتوانید دیوایس های 802.11n را جوری تنظیم کنید تا هر 400 نانوثانیه از یک GI استفاده کند. طبیعتا زمان کوتاهتر به نشانه های OFDM این امکان را میدهد تا بیشتر و با بازده بالاتر ( حدودا 10 درصد ) بتوانند کار کنند و ISI کمتری رخ دهد.

Transmit Beamforming یا انتقال اشعه چیست؟

زمانی که یک فرستنده با زنجیره های رادیویی یک سیگنال RF را ارسال میکند ، اگر چندین فرستنده وجود داشته باشند ، هرکدام از آنها شانس یا فرصت یکسانی برای دریافت و تفسیر سیگنال در اختیار دارند ؛ به تعبیری دیگر ؛ فرستنده هیچ دخالتی در تعیین اولویت برای یک فرستنده نسبت به دیگری ندارد.

در اصلاحیه 802.11n یک روش برای سیگنال های فرستاده شده ارائه شد تا هوشمندانه بتواند بهترین گیرنده را ( بر اساس پارامتر های گوناگون ) تشخیص دهد. برای این موضوع MIMO وارد بازی میشود ؛ بدین صورت که یک سیگنالِ مشخص میتواند با چندین آنتن فرستاده شود تا بطور دقیق تر و موثر تر به موقعیت Client دسترسی پیدا کند.

بطور معمول مسیری که چندین سیگنال اتخاذ میکنند تا به گیرنده برسند ، کمی با یکدیگر متفاوت است ، بنابراین ؛ سیگنال ها در زمان رسیدن به مقصد یکسان نیستند و میتوانند با تاخیر و حتی خارج از فاز مشخص به گیرنده برسند. این عامل بسیار مخرب است ؛ چرا که باعثِ SNR پایین تر و خرابیِ سیگنال ها میشود.راه حل چیست؟!

راه حل عنوان بحثِ ما یعنی Transmit beamformig (T×BF) هست. با استفاده از Transmit Beamforming ، فاز مربوط به سیگنال تغییر میکند بخاطر اینکه هر فاز با هر آنتن فرستنده ترکیب میشود ، بنابراین ؛ تمام سیگنال های نهایی در یک فاز به فرستنده مشخص میرسند.این موضوع تاثیر بسزایی در بهبود کیفیت سیگنال و همچنین SNR دارد.شاید کمی پیچیده بنظر برسد اما برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر دقت فرمایید :

Transmit Beamforming

در شکل فوق ، ملاحظه میکنید که یک دستگاه 802.11n با هدف دیوایس B ، از Transmit Bramforming استفاده میکند. فاز مربوط به هریک از کپی های سیگنال فرستنده طوری تنظیم شدند تا تمام 3 سیگنال ، کم و بیش در یک فاز ، به دستگاه B برسند .

همچنین کپی هر 3 سیگنال یکسان ، به دیوایس A میرسند ولی این در حالی است که دیوایس A با توجه به T×BF هدف گذاری نشده است ؛ بنابراین سیگنالی میرسد خارج از فاز خواهد بود.امید است که مطالب فوق به خوبی برای شما دوستان و علاقمندان تفهیم شده باشد ، در قسمت بعد به Maximal-Ratio Combining و همچنین طرح های مربوط به کدینگ و مدولاسیونِ 802.11n را بررسی خواهیم کرد

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 27 : MRC چیست؟

در جلسه پیشین MAC Layer Efficiency ، متد های مربوط به آن و مفهوم Transmit Beamforming یا انتقال اشعه را بیان کردیم . در جلسه پیش رو با امید خدا به Maximal-Ratio Combining یا حداکثر نسبت ترکیب و طرح های کدینگ و مدولاسیونِ مربوط به 802.11n و همچنین در پایان مفهوم 802.11ac را توضیح خواهیم داد. .

Maximal-Ratio Combining یا MRC چیست؟

زمانی که سیگنال فرکانس رادیویی یا RF توسط یک دستگاه یا دیوایس دریافت میشود ، ممکن است با سیگنال RF اصلی که توسط فرستنده ارسال شده است ؛ متفاوت و حتی کوچکتر باشد. بخاطر اینکه سیگنال ممکن است بنابر شرایط مختلفی تحریف یا تخریب شود. حالا چاره چیست؟

اگر سیگنال اصلی بتواند توسط چندین آنتن ارسال شود ( همانند آنچه که در MIMO توضیح داده شد ) ، سپس 802.11n میتواند سیگنال تخریب شده ای که دریافت شده را همانند سیگنال اورجینال بازیابی یا اصطلاحاً Restore کند.همانطور که میدانید ، یک دیوایس 802.11n میتواند از چندین آنتن و همچنین زنجیره های رادیویی استفاده کند تا چندین سیگنالِ دریافتی ( که کپی همدیگر هستند ) ، را دیافت کند.

حالا ممکن است که یک کپی از سیگنال مورد نظر بهتر از بقیه باشد ، یا ممکن است یک کپی برای یک محدوده زمانی بهتر از بقیه باشد و بعد از آن بدتر شود. در همه حال 802.11n ، مکانیزم Maximal-Ratio Combining یا MRC را مطرح میکند. با استفاده از این مکانیزم میتوان چندین کپی از سیگنال ها را با یکدیگر ترکیب کرد تا یک سیگنال که بهترین نسخه از تمام سیگنال ها است ، تولید شود.در کل ، نتیجه نهاییِ MRC و دلیل استفاده آن احیا کردن یا بازسازیِ سیگنال های تخریب شده و بهبود SNR میباشد.

  • The Modulation and Coding Schemes For 802.11n یا MCS یا طرح های کدینگ و مدولاسیونِ مربوط به 802.11n

دوستان همانطور که در قسمت ها پیشین اشاره کردیم ، 802.11g و 802.11a هردو بر پایه OFDM هستند و از طرح های مدولاسیون و متد های زیر استفاده میکنند :

  1. Binary Phase Shift Keying یا BPSK
  2. Quadrature Phase Shift Keying یا QPSK
  3. Quadrature Amplitude Modulation یا QAM-16 و QAM-64

و گفتیم که بسته به شرایطی که سیگنال های فرکانس رادیویی را تحت تاثیر قرار میدهد ، دیوایس های وایرلسی میتواند یکی از 8 مدولاسیون و طرح های کدینگ را انتخاب کند. در 802.11n نیز بدلیل اینکه با 802.11a و 802.11g سازگار هستند ، میتوان از این 8 طرح استفاده نمود ؛ اما ، زمانی که این طرح ها بر روی تعداد فزاینده ای جریان های فضایی یا Saptial Streams [ که در قسمت ها پیشین توضیح داده شد ] پیاده سازی شود ، تعداد ترکیب ها نیز چندین برابر میشود.

  • نکته : هر جریان فضایی میتواند از 8 طرح استفاده کند ، بنابراین 802.11n از تمام 32 طرح ممکن پشتیبانی میکند ؛ بنابراین ، این تعداد خیلی بیشتر از چیزی است که بعنوان MCS معروف است ؛ علاوه بر آن حتی ، Channel Aggregation و Guard Interval نیز میتواند به تعداد آن نیز بیافزاید.

پس بطور کلی اگر حساب کتاب کنیم ، 802.11n از 128 نرخ داده ای پشتیبانی میکند.

802.11ac چیست؟

ویژگی های متعدد و توان راندمانی بالای 802.11n باعث میشود تا گمان شود این تکنولوژی یا اصطلاحا اصلاحیه 802.11 ، آخر تکنولوژی های Wireless باشه! اما واقعیت چیز دیگریست! با کمی درنگ در دنیای امروزه ی تکنولوژی به این نکته خواهیم رسید که هیچ مکانیزمی تا ابد بهترین نخواهد ماند و قطعا با سرعت ، ایده های جدید تر و بهتری جایگزین قبلی ها خواهد شد.

در رابطه ها 802.11 نیز این قانون صدق میکند .اصلاحیه 802.11ac ، در سال 2013 قدم بر دنیای وایرلس گذاشت و علاوه بر استفاده از بهترین ویژگی های 802.11n همراه با خود نسل جدیدی را به دنیای وایرلس معرفی کرد که هم سریع تر و هم اصطلاحاً مقیاس پذیر تر (Scalable) از خواهر برادر های پیشین خود بود.

هدف اصلی از این اصلاحیه چه بود؟! هدف این بود که سرعت را در دنیای وایرلس با استفاده از Gigabit Ethernet افزایش دهد که طبیعتا با افزایش سرعت بازده و راندمان شبکه وایرلسی ما نیز افزایش چشمگیری خواهد داشت ؛ و این را تحت عنوان VHT یا Very High Throughput معرفی کردند.برخی از ویژگی های جدیدِ 802.11ac در زیر نام برده شده است . دوستان شاید فکر کنید برخی از این ِویژگی ها مشابه 802.11n میباشد اما دقت کنید که شاید عنوان آن مشابه باشد اما قطعا پیشرفت قبل توجه ای رخ داده است.

  • Channel aggregation بهتر : کانال های پیوند خورده ی 40MHzای ، باز میتوانند با یکدیگر پیوند بخورند و کانال هایی با عرض 80 یا 160MHzای بسازند. در نتیجه استفاده گسترده ای از کانال ها صورت میگیرد و به همین دلیل 802.11ac تنها میتواند در باندِ 5GHz مورد استفاده قرار گیرد.
  • تراکمِ بیشتر مدولاسیون یا Dense Modulation : مکانیزم QAM-256 ، برای مدولاسیون سیگنال RF تحت 256 راه مختلف استفاده میشود. گرفتن اطلاعات بیشتر در یک زمان و افزایش توانمندی از قابلیت های اصلی این ویژگی میباشد.
  • ویژگی MAC layer efficiency : داده های بیشتری میتواند متراکم یا Aggregated شود البته با سربار کمتر.
  • T×BF یا Transmit Beamforming واضح : برای ساده سازی یا میتوان گفت مختصر سازیِ transmit beamforming ، تنها یک روش بازخوردِ منفرد پشتیبانی میشود.
  • مقیاس پذیریِ MIMO : میتوان از بیش از 8 جریانِ فضایی یا Spatial Streams استفاده نمود.
  • Multi-user MIMO یا MU-MIMO یا MIMOی چند کاربره : یک AP یا Access Point که از 802.11ac پشتیبانی میکند میتواند چندین فریم را به چندین دستگاه گیرنده بصورت همزمان ارسال کند.

در چند جلسه آینده تمامی موارد مذکور فوق را بطور مفصل و با مثال های متعدد تشریح خواهیم کرد .

آموزش CCNA Wireless | CWNA رایگان قسمت 28 : 802.11ac چیست؟

در پایان جلسه پیشین به معرفی 802.11ac پرداختیم . در جلسات پیش رو ویژگی های این اصلاحیه 802.11 را بطور کامل بررسی خواهیم کرد. .

Robust Channel Aggregation چیست؟

باندِ 5GHz ، از تعدادی کانال ساخته شده است که عرض هر کدام 20MHz میباشد.بهتر است برای ادامه کار به شکل زیر دقت کنید :

Robust Channel Aggregation

همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید ، 802.11a بایستی همیشه از کانالِ 20MHzای استفاده کند. یکی از بهبود هایی که در 802.11n صورت گرفت این بود که دو کانال میتواند اجماع شود و یک کانال منفردِ 40MHzای برای افزایش بازده ایجاد کند.

اصلاحیه 802.11ac حتی از این هم فراتر رفته و عملکرد طرح Channel Aggreagation بهتری دارد. بدین ترتیب که پهنای کانال میتواند 20 ، 40 ، 80 یا 160MHz باشد.

  • نکته : دوستان دقت کنید که برای پشتیبانی موثر از رومینگ و کمینه ساختنِ تداخلِ کانال های همسایه ، کانال ها نباید اصطلاحاً روهم قرار بگیرند یا Overlap داشته باشند.

با 23 کانالِ موجود ، تعداد کانال های اجماع شده شده ای که Overlap نیستند ، به دلیل افزایش پهنای کانال ، کاهش می یابند.

برای مثال : تنها 11 کانالِ 40MHzای ، 5 کانالِ 80MHzای و 2 کانالِ 160MHzای وجود دارد.برای بیشینه ساختنِ استفاده از کانال ، 802.11ac یک ایده خلاقانه را پیشنهاد میدهد؛ بدین صورت که ، پهنای کانال میتواند بصورت پویا یا داینامیک عمل کند که بر پایه اصطلاحا قاب-به-قاب یا Frame-by-Frame میباشد. این بدین معناست که عرضِ کانال ها میتواند بر روی باند Overlap داشته باشد ، اما نمیتواند بصورت همزمان مورد استفاده قرار بگیرد.

  • نکته : هر نقل و انتقالی قاعدتاً بصورت نرمال نیازی به عرض کانال ندارد ؛ بنابراین ، فضای کانال میتواند برای هر فریم یا قاب اختصاص یابد.

اگر عرضی از کانال مورد نیاز باشد و در دسترس هم باشد ، میتواند مورد استفاده قرار بگیرد. و اگر قسمتی از آن ( عرضِ کانال ) ، قبلاً مورد استفاده قرار گرفته است ، باقیمانده آن میتواند برای نقل و انتقالی درخواست کند.تصور کنید دو Access Point یا AP در یک ناحیه عمومی یکسان قرار گرفته اند ( و قاعدتا با یکدیگر Overlap دارند ) . بطور ایده آل و منطقاً این دو AP باید عملیات خودشان را بر روی کانال های جداگانه ای که با یکدیگر Overlap ندارند انجام دهند ؛ چرا؟ خب برای کمینه ساختن و کاهش دادنِ تداخل کانال های همسایه یا مجاور.

به شکل زیر دقت کنید تا توضیحات تکمیلی در ادامه داده شود :

Channel Aggregation

در شکل فوق ، مشاهده میکنیم که دو AP میتوانند از کانال های 20 و 40MHzای خود در هر زمانی بدون هیچگونه تداخلی استفاده کنند. اما ، کانال های 80 و 160MHzای بصورت کامل با یکدیگر Ovelap دارند و بر روی یکدیگر قرار گرفته اند.

  • نکته : همچنین یک AP میتواند کانالِ عریض تری را برای نقل و انتقالات خود درخواست کند اما مشروط به اینکه AP دیگر ( یا هر دیوایس دیگری ) از آنجا در حال استفاده و نقل و انتقال نباشد .
  • نکته : در دنیای وایرلس به دستیابی برای کانال عریض تر ، اصطلاحاً مشاجره یا Contention گفته میشود.

خب قاعدتا این مشاجره باید با استفاده از مکانیزمی کنترل شود. دقیقا همانند مشاجره و دعوای بین دو نفر که توسط وضع قوانینی کنترل میشود یا در مثالی دیگر تقریبا میتوان به کنترل خودرو ها بر سر چهارراه ها و عملکرد چراغ راهنمایی در سهولت عبور و مرور اشاره کرد.

(البته این مثال ها دقیقا به مثابه بحث ما نیست و صرفا برای بخاطر سپردن مفاهیم مطرح میشود.مکانیزمی که در دنیای وایرلس برای اداره کردن و کنترل Contention بین دیوایس ها وجود دارد فریم هایی به نام RTS یا Request-To-Send و CTS یا Clear-to-Send میباشد.حالا فرآیند کار به چه صورت است؟!

اگر یک AP آماده انجام عملیات و نقل و انتقالات خود بر روی یک کانال باشد ، در ابتدا یک فریمِ RTS بر روی کانال اصلیِ 20MHzای خود ارسال میکند و سپس این فرم RTS را تکثیر یا Duplicate کرده و بر روی تمامِ کانال های 20MHzای دیگر که آنها جزئی از کانال های عریض تر دیگر هستند ، میفرستد.

با انجام این کار ، AP ما برای استفاده از تمام پهنایِ کانال درخواست داده است. سپس گیرنده مورد نظر ، بررسی میکند که آیا کل کانال آزاد میباشد و یا خیر! سپس یک فریمِ CTS بر روی هر کانال 20MHzای که آزاد میباشد ، میفرستد.در این زمان AP ، میتواند یک مقیاس از نقاط آزادِ پهنایِ کانال بدست آورد و نقل و انتقالات مورد نظر خود را در آن نقاط آزاد انجام دهد.در جلسه آینده ، به ادامه ویژگی های 802.11ac یعنی Dense Modulation ، MAC layer efficiency و Explicit Transmit Beamforming خواهیم پرداخت


مهرشاد هماوندی
مهرشاد هماوندی

کارشناس شبکه های سیسکو ، تسلط بر مفاهیم Routing & Switching ، Wireless ، Data Center و Voice در سطوح CCNA و CCNP ... مدرس بخش شبکه شرکت فرادرس .... بقیشم خدا بزرگه ... :)

نظرات