کارگاه شبکه گروه کامپیوتر

•  ad hoc topology
• infrastructure topology
   

در توپولوژی ad hoc كامپیوترها به شبكه بیسیم مجهز هستند و مستقیماً با یكدیگر به شكلPeer- to- peer ارتباط برقرار مینمایند. كامپیوترها برای ارتباط باید در محدوده یكدیگر قرار داشته باشند. این نوع شبكه برای پشتیبانی از تعداد محدودی از كامپیوترها، مثلاً در محیط خانه یا دفاتر كوچك طراحی میشود. "امروزه نوعی از توپولوژی ad hoc به نام "ad hocpeer-to-peer networking" مطرح است. این نوع شبكه كه به شبكه "Mesh" نیز معروف است، شبكهای پویا از دستگاههای بیسیم است كه به هیچ نوع زیرساخت موجود یا كنترل مركزی وابسته نیست. در این شرایط، دستگاههای شبكه همچنین به مانند گرههایی عمل میكنند كه كاربران از طریق آنها میتوانند دادهها را انتقال دهند، به این معنی كه دستگاه هر كاربر بعنوان مسیریاب و تكراركننده(Repeater) عمل میكند. این شبكه نوع تكاملیافته شبكه Point-to-multipoint است كه در آن همه كاربران میبایست برای استفاده از شبكه دسترسی مستقیم به نقطه دستیابی مركزی داشته باشند. در معماری Mesh كاربران میتوانند بوسیلهMulti-Hopping، از طریق گرههای دیگر به نقطه مركزی وصل شوند، بدون اینكه به ایجاد هیچگونه پیوند مستقیم RF نیاز باشد. بعلاوه در شبكه Mesh در صورتیكه كاربران بتوانند یك پیوند فركانس رادیویی برقرار كنند، نیازی به نقطه دسترسی(Access Point) نیست و كاربران میتوانند بدون وجود یك نقطه كنترل مركزی با یكدیگر، فایلها، نامههای الكترونیكی و صوت و تصویر را به اشتراك بگذارند. این ارتباط دو نفره، به آسانی برای دربرگرفتن كاربران بیشتر قابل گسترش است.

توپولوژی infrastructure اصولاً برای گسترش و افزایش انعطافپذیری شبكههای كابلی معمولی بكار میرود. بدین شكل كه اتصال كامپیوترهای مجهز به تكنولوژی بیسیم را با استفاده از Access Point به آن امكان میسازد. در برخی موارد، یك AP كامپیوتری است كه كارت شبكه بیسیم را كنار كارت شبكه معمولی - كه آن را به یك LAN كابلی متصل میكند - دارا میباشد. كامپیوترهای بیسیم با استفاده از AP به عنوان واسطه با شبكه كابلی ارتباط برقرار میكنند. AP اساساً بعنوان یك Translation Bridge عمل میكند، زیرا سیگنالهای شبكه بیسیم را به سیگنالهای شبكه كابلی تبدیل میكند. مانند تمام تكنولوژیهای ارتباطی بیسیم، شرایط مسافتی و محیطی میتوانند بر روی عملكرد ایستگاههای سیار بسیار تأثیر گذار باشند.
یك AP میتواند 10 تا 20 كامپیوتر را پشتیبانی كند، بسته به اینكه میزان استفاده آنها از LAN چقدر است. این پشتیبانی تا زمانی ادامه دارد كه آن كامپیوترها در شعاع تقریبی 100 تا 200 فوت نسبت به AP قرار داشته باشند. موانع فیزیكی مداخله كننده این عملكرد را به طرز چشمگیری كاهش میدهند.
ناحیهای كه توسط یك AP تحت پوشش قرار میگیرد سلول (Cell) نامیده میشود. هر ایستگاه در داخل Cell میتواند به AP دسترسی پیدا كند. وظیفه یك AP ایجاد هماهنگی بین سرویس گیرندگان (Clients) شبكه WLAN و یك شبكه LAN میباشد. به منظور گسترش بخش بیسیم و تحت پوشش قرار دادن سرویس گیرندگان بیشتر، میتوان از APهای متعدد در مناطق مختلف استفاده كرد، و یا اینكه یك ٍExtension point را بكار گرفت. Extension point، یك تقویت كننده سیگنالهای بیسیم است كه به عنوان ایستگاهی بین سرویس گیرندگان بیسیم و AP عمل میكند. استاندارد IEEE 802.11 دو سلول را به عنوان یك BSS) Basic Service Set) در نظر میگیرد. اگر شبكه از چند Access Point استفاده كند، APها با یك ستون فقرات بنام DS) Distribution System) به هم اتصال مییابند. DS معمولاً یك شبكه كابلی است، اما میتوان آن را بیسیم هم در نظر گرفت.

*  استاندارد  IEEE 802.11

DSSS )  Direct Sequence Spread Spectrum ):
یك روش انتقال رادیویی است كه در آن سیگنالهای خروجی با استفاده از یك كد دیجیتال مدوله میشوند. در نتیجه هر بیت از دیتا به چند بیت تبدیل میشود و سیگنال میتواند در فركانس وسیعتر پراكنده شود. استفاده از DSSS  به همراه روش CCK) Complimentary Code Keying ) باعث میشود سیستم های IEEE 802.11b به سرعت11 مگابیت در ثانیه انتقال دست یابند. در جائیكه شرایط به نحوی است كه امكان تداخل، نویزنپذیری یا وجود دستگاه های كاری هم فركانس در منطقه موجود نباشد یا بسیار كم باشد از شیوه  DSSS  استفاده میشود. در این شیوه میتوان از تمامی عرض باند موجود در طیف گسترده شده (مثلاً 10MHZ  یا بیشتر) بهره جست و لذا به شبكهای با سرعت 10 مگابیت در ثانیه یا بالاتر دست یافت. اما در محیطهای شلوغ به لحاظ ترافیك امواج مثلاً محیطهای شهری بزرگ، بكار بردن این تكنولوژی علیرغم وجود كدینگهای پیشرفته و تقسیم بندیهای فركانسی، خالی از بروز تداخل ها و یا اشكالات احتمالی نخواهد بود.
 

*  Infrared

در ارتباطاتinfrared (مادون قرمز) از فركانسهای بالا دقیقا زیر طیف نور مرئی- استفاده میشود. در این روش سیگنالها نمیتوانند از اشیاء و دیوارها عبور كنند. این امر بكارگیری تكنولوژی مادون قرمز را محدود میسازد. در فناوری مادون قرمز ارسال كننده و دریافت كننده باید یكدیگر را ببینند(در خط دید یكدیگر باشند) همانند یك كنترل كننده راه دور دستگاه تلویزیون. بطور كلی در ارتباطات داخل ساختمان كه فاصله ایستگاه ها كم باشد از این روش استفاده میشود. در اینجا بجای سیم یا فیبر نوری كه رسانه های انتقال هستند، از امواج رادیویی یا نور مادون قرمز بعنوان رسانه انتقال استفاده میشود. امواج رادیویی بخاطر برد، پهنای باند و پوشش مكانی بیشتر، از نور مادون قرمز كاربرد بیشتری دارند. در این قسمت به برخی مزایای یك WLAN نسبت به یك شبكه كابلی می پردازیم. از WLANها میتوان در مكانهایی كه امكان كابلكشی وجود ندارد استفاده كرد و بدون نیاز به كابلكشی آنها را گسترش داد. استفاده كننده WLAN میتواند كامپیوتر خود را بدون قطع كابل، به هر نقطه از سازمان منتقل كند. با وجود اینكه سختافزار مورد نیاز برای WLAN گرانتر از تجهیزات شبكه سیمی است، ولی بهره وری و انعطاف پذیری آن باعث میشود كه در طول زمان قیمت تمام شده كمتر شود، بخصوص در محیط هایی كه شبكه مورد نظر پیوسته در حال انتقال و تغییر مداوم است. سیستم های WLAN میتوانند با فناوری های مختلف شبكه تركیب شوند و شبكه هایی با كاربردها و امكانات خاص را به نحو مطلوبی ایجاد كنند. پیكربندی این شبكه ها براحتی قابل تغییر است و این شبكه ها میتوانند از حالت نقطه به نقطه تا شبكه هایی با زیرساختار پیچیده با صدها كاربر متحرك گسترش یابند. در شبكه های بیسیم مدیران شبكه میتوانند جابجایی، گسترش و اصلاح شبكه را آسانتر انجام دهند و با استفاده از این سیستم به نصب كامپیوترهای شبكه در ساختمانهای قدیمی و یا مكانهایی كه امكان كابلكشی در آنها وجود ندارد و نیز مكان هایی كه فاصله آنها از یكدیگر زیاد است بپردازند و بدین شكل امكان دسترسی سریع به اطلاعات را فراهم كنند.

WPANS ): Wireless Personal Area Networks (  در این نوع شبکه ها امکان ارتباط بین دستگاه های شخصی نظیر Laptop دریک ناحیه محدود(حدود914سانتیمتر)فراهم می شود.دراین نوع شبکه ها از دو نوع تکنولوژی متداول (IRInfraRed) و ( Bluetooth IEEE 802.15) استفاده می شود.
 

WMANS ): Wireless Metropolitan Area Networks ( در این نوع شبکه ها امکان ارتباط بین چندین شبکه موجود در یک شهربزرگ فراهم می گردد.ازشبکه های فوق اغلب به عنوان شبکه های Backup کابلی (مسی.فیبرنوری ) استفاده می شود.

WWANS  ): Wireless Wide Area Networks ( در این نوع شبکه ها امکان ارتباط بین شهرها و یاحتی کشورها از طریق سیستم های ماهواره ای متفاوت فراهم می شود.شبکه های فوق به سیستم های 3G(نسل سوم)معروف شده اند.

قدرت سیگنال اینترنت بی سیم معمولا به صورت پنج ستون سبزرنگ نشان داده می شود . قدرت محدود سیگنال هنگامی رخ می دهد که ازنقطه دسترسی بسیار دور باشید  یا تداخل رادیویی از منبع دیگر وجود داشته باشد. یا به علت دیوار کف و دیگر عناصر داده ای موجود تضعیف ( تلفات سیگنال ) رخ دهد. در عمل تضعیف سیگنال به صورت سرعت کم پدیدار می شود.
ابتدا آنتن های نقطه دسترسی یا روتر خود و تمامی کارتهای اتصالی ( آداپتور ) را چک کنید.مطمئن شوید که آنتن ها به صورت مطمئن و درجهت عمودی متصل می باشند.سپس تداخل الکترونیکی راچک نمایید.مثل مایکروویوها و تلفن های بی سیمی که مشابه با شبکه بی سیم کار می کنند. اگرحین کارکردن فردی با تلفن همراه یا کارکردن با مایکروویو متوجه تغییرسرعت شدید پس به منشاء کندی سرعت پی بردید.
در غیر این صورت احتمالا از نقطه دسترسی بسیار دور می باشید یا دیواره ها کف یا درهای بسیار زیادی میان نقاط بی سیم وجود دارد.سعی کنید که دراطراف جست و جونموده و به روتربیسیم نزدیک ترشده و به دنبال محلی باشیدکه سیگنال بهترشود.
احتمالا از کیفیت بهتر یا برخی آنتن های جهت دار یاگسترش دهنده حوزه بی سیم می توانید مزایای بهتری دریافت نمایید که بین شما و نقطه دسترسی وجود دارد و به نوعی بین فواصل طولانی تر پل می زند.

معرفی تکنولوژی(802.16):WIMAX
WIMAX یکی از استانداردهای شبکه بی سیم در زمینه دسترسی کاربران به ارتباطی سریع و مطمئن می باشد.
 Wimax در آینده بسیار نزدیک اینترنت را درکنار شبکه های مخابراتی قرار خواهد داد و چنان انقلابی را در این زمینه به وجود خواهد آورد که روشن کردن اکثر کامپیوترهای قابل حمل و خانگی مساوی بااتصال آنها به اینترنت باشد. این استاندارد از طرف IEEE معتبر شناخته شده و پروتکل 802.16 ازطرف این سازمان به آن اختصاص یافته است.
ازنظراستفاده از امواج مایکروویو برای دسترسی مستقیم کاربران به اینترنت تا حدود زیادی شبیه WiFi است با این تفاوت که سرعت آن بسیار بالاتر و برد آن به طور چشمگیری وسیع تر است به طوری که سرعت آن را می توان با خطوط پرسرعت با پهنای باند وسیع ( نظیر DSLT3و ) و برد امواج آن را با سرویس تلفن همراه مقایسه کرد.از نظر فراگیری شبکه نیز با هیچ کدام ازمقیاس های شناخته شده شبکه قابل مقایسه نیست وحتی از مقیاس MAN که برای شبکه های شهری به کار می رود و در حال حاضر بزرگترین مقیاس شبکه های یکپارچه است هم به مراتب وسیع تر است.

این سیستم از دو بخش کلی تشکیل می شود:
Wimax BTS که بیشترین شباهت را به BTS های مخابرتی دارد.
گیرنده Wimax شامل آنتن گیرنده امواج مایکروویو که می تواند بر حسب موقعیت گیرنده از یک قطعه کوچک گیرنده WiFi  دریک لپ تاپ تا گیرنده فرستنده داخلی دریک اداره متفاوت باشد.
WiMax BTS می تواند به طور مستقیم و با یک پهنای باند بالا (مثلا خط T3 ) با اینترنت در ارتباط باشد و امواج را به کاربران و یا BTS بعدی انتقال دهد.با توجه به گستره بالای هر BTS با ایجادBTSهای متعدد در انتهای محدوده تحت پوشش یکدیگر می توان محدوده قابل توجهی را (مشابه با سیستم تلفن همراه غیرماهوارهای) تحت پوشش قرارداد.

بر روی بستر شبکه بی سیم امکان ایجاد اینترنت پرسرعت شبکه های  Voip ,VPN و سرویس های  E-Learning , VideoConferencing , E-banking Video on Demand میسرمی باشد.

شبکهVPN  مبتنی بر فناوری WiMax:
VPN یا همان Virtual Private Network نوعی از پیکربندی های شبکه است که به دلیل امنیت فوق العاده بالاتری که نسبت به دیگر توپولوژی های شبکه های کامپیوتری دارد با استقبال بی نظیری مواجه شده است.VPN  در حقیقت با ایجاد یک تونل اختصاصی میان فرستنده و گیرنده اطلاعات امکان دسترسی کاربران متفرقه به اطلاعات مبادله شده در شبکه را از میان می برد.VPN  هر چند بسته اطلاعاتی رابه صورت کپسولی درآورده و ارسال می نماید که این کار سبب می شود داده ها در حین پروسه ارسال برای کاربران متفرقه به هیچ عنوان قابل دسترسی نباشند و امنیت داده ها را تا پایان این پروسه تضمین می کند.VPN  شبکه ای است کاملا ایده آل برای سازمان ها و شرکت هایی با تعداد شعبات بالا و پراکنده که برای آنها امنیت داده ها درحین پروسه ارسال و دریافت مهمترین نکته به شمارمی رود.

VOD مبتنی برفناوریWiMax
Video On Demand یا به اختصارVOD سرویس پخش ویدیو و فایل تصویری برروی بسترIP می باشد که کاربردآن درپخش برنامه های تلویزیونی پخش زنده همایش ها کنفرانس ها و یا مسابقات ورزشی می باشد.دراین سرویس محتوا ازطریق دریافت کننده های ماهواره ای دریافت کننده های تلویزیونی وبا دوربین های تلویزیونی دریافت وازطریق دستگاهها یا کارت هایPCI,AGP وارد سیستم می شود و بوسیله سرورهای Encoding به یکی از استانداردهای قابل پشتیبانی توسط سیستم تبدیل فشرده وآماده پخش می شود.

شبکه Lan to Lan مبتنی برWiMax
یکی دیگرازامکانات بی نظیرفناوریWiMax استفاده ازاین فناوری درشبکه های Lan to Lan است.
شبکه Lan to Lan مبتنی براین فناوری اتصال پرسرعت دویا چندشبکه Lan را به صورت FULL-MESH امکان پذیرمی سازد بدین صورت که دو یا چند شبکه Lan با هر نوع سرویس ارتباطی می توانند با استفاده از فناوری WiMax ارتباطی ایمن وپرسرعت با یکدیگرداشته باشند.
به عنوان مثال کارمندان یک سازمان یا بزرگ می توانند با استفاده ازاین فناوری درمنزل خود نیزبه سازمان یا ارگان خود مرتبط باشند ویا ازسرویس اینترنت پرسرعت آن استفاده کنند.

کنفرانس ویدیویی Video Conferencing
دریک تعریف ساده و اولیه می توان گفت Video Conferencing یعنی امکان برقراری ارتباط بین دو یا چند مکان داخل شهری بین شهری بین کشوری و یا ترکیبی ازآنها به نحوی که درهرمکان شخص یا گروه شرکت کننده درکنفرانس بتواند صدا تصویراطلاعات دیجیتال ومدارک کاغذی(مستندات نقشه ها و....)اشخاص وگروه های دیگرشرکت کننده درکنفرانس را بشنوند و ببینند.
 

WiMax تقریبا به همان شکل WiFi کار می کند. اما با سرعتی بیشتر محدوده پوشش وسیع تر و تعداد مشترکین بیشتری را نسبت به WiFi پوشش می دهد.
هر سیستم WiMax  از دو قسمت اصلی به شرح زیرتشکیل شده است:
1) دکل WiMax که درست همانند دکل های آنتن تلفن های همراه عمل می کند.با این تفاوت که یک دکل فرستنده WiMax قادر است تا به تنهایی محدوده ای تقریبا برابر 8000 کیلومتر مربع را تحت پوشش قرار دهد.در حالی که دکل های تلفن همراه محدوده ای بسیارکوچک راتحت پوشش قرار می دهند.
2) یک گیرنده WiMax که اغلب بر روی لپ تاپ ها نصب شده اند و یا به صورت اتصال خارجی به کامپیوترهای رومیزی متصل می شوند.
دکل های سیستم های WiMax قادر هستند که مستقیما با پهنای باند بالا به اینترنت متصل شوند.این اتصال معمولا از طریق کابل های زیرزمینی و یا یک اتصال بدون سیم  از طریق امواج رادیویی مایکروویو بین چند دکل فراهم می شود.

ارتباط میان گیرنده ها و دکل های سیستم WiMax نیز از دو طریق برقرار می گردند

الف)روش دید غیرمستقیم:نوعی خدمات مشابه WiFi است که کامپیوترها به کمک آنتن های کوچکی با دکل ها ارتباط برقرار می کنند.در این روشWiMax  از گستره فرکانسی پایین تری درحدود 2 تا 11 گیگاهرتزی (تقریبامشابهWiFi) استفاده می شود. از طرفی طول موج های ارسالی بلندتر سبب میشوند تا امواج به راحتی توسط ساختارهای فیزیکی همانند درختان و ساختمان ها و غیره پراکنده شوند.

ب)روش دید مستقیم:دراین روش یک آنتن گیرنده بشقابی مخصوص بر روی بام یا بلندی درست رو به روی یک دکل WiMax قرارمی گیرد.در این روش اتصالی به مراتب قوی تر و پایدارتر برقرار می شود و امکان تبادل داده با نرخ خطای کمتری فراهم می گردد.به علاوه در این روش از گستره فرکانسی بالاتری که تا 66 گیگاهرتز می رسد استفاده می شود که موجب تداخل کمتر خواهد شد در این روش دسترسی به سبک WiFiمحدوده ای به وسعت تقریبی 65 کیلومترمربع را تحت پوشش قرار می دهد.این درحالیست که از طریق روش دید مستقیم WiMaxمی توان مسافتی درحدود 9300 کیلومترمربع را تحت پوشش قرارداد.
در عین حال همان گونه که ذکر شد WiMaxنیز همچون WiFiروشی است جهت انتقال اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتری دیگر از طریق امواج و سیگنال های رادیویی.در این حالت هر کامپیوتر لپ تاپ و یا رومیزی مجهز به گیرنده WiMaxقادر خواهد بود تا اطلاعات ارسالی از طرف ایستگاه فرستنده WiMaxرا دریافت کند.ضمنا حداکثر تبادل داده در سیستم WiFiبه 54مگابایت برثانیه می رسدکه این مقدار در سیستم WiMaxبه 70مگابایت برثانیه افزایش مییابدکه البته در هر دو حالت این سرعت میان کاربران مختلف دریک منطقه تقسیم خواهد شد و در عمل حتی شاید به حدود یک تا دو مگابایت بیشتردرثانیه نرسد.
اما تفاوت اصلی این دو سیستم سرعت آنها نیست بلکه مسافت وبرداست.
روش WiMaxکیلومترها بیشتر از WiFiبرد دارد.به طوری که برد WiFiحداکثر در حدود 150متر است و بیشتر برای مصارف درون ساختمانی(پوشش کامپیوترها در یک ساختمان)کاربرد دارد.ولی WiMax دایره ای به شعاع 50کیلومتری از اطراف دکل فرستنده را تحت پوشش قرار می دهد که این افزایش برد در سیستم WiMaxناشی از دو عامل فرکانس و توان ارسال امواج است و همین مسئله سبب شده است که در صورت فراگیرشدن آن درکشور بتوان به نحو احسن از مزیت های برد طولانی و سرعت بالای آن استفاده نمود.