تبلیغات
...::: پایگاه اطلاعات رسانی ICT :::... - شبکه های محلی بی سیم
...::: پایگاه اطلاعات رسانی ICT :::...
...::: پایگاه اطلاعات رسانی ICT :::...

.:: خوش آمدید تنها خواهشی که دارم اینه حتمأ نظر بدین تا در پیشرفت وبلاگ بمن کمک کرده باشید با تشکر مدیر وبلاگ:سجاد بابازاده ::.

بازدید : مرتبه
تاریخ : دوشنبه 2 اسفند 1389
شبکه های محلی بی سیم

IEEE 802.11 استاندارد شبکه های محلی بی سیم مقدمه امروزه با بهبود عملكرد، كارایی و عوامل امنیتی، شبكه‌های بی‌سیم به شكل قابل توجهی در حال رشد و گسترش هستند و استاندارد IEEE 802.11 استاندارد بنیادی است كه شبكه‌های بی‌سیم بر مبنای آن طراحی و پیاده سازی می‌شوند. در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونیك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولین استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سیم منتشر ساخت. این استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سیم یا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بین‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمریكا (ANSI) پذیرفته شده است. تكمیل این استاندارد در سال 1997، شكل گیری و پیدایش شبكه سازی محلی بی‌سیم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعریف می‌كند با این ویژگی كه در شرایط نامساعد و محیط‌های دارای اغتشاش (نویز) این پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps كاهش یابد. روش تلفیق یا مدولاسیون در این پهنای باند روش DSSS است. بر اساس این استاندارد پهنای باند 1 Mbps با استفاده از روش مدولاسیون FHSS نیز قابل دستیابی است و در محیط‌های عاری از اغتشاش (نویز) پهنای باند 2 Mbpsنیز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسیون در محدوده باند رادیویی 2.4 GHz عمل می‌كنند. یكی از نكات جالب توجه در خصوص این استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسیون‌های رادیویی DSSS و FHSS به عنوان رسانهانتقال است. ولی كاربرد این رسانه با توجه به محدودیت حوزه عملیاتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زیر گروه‌های متعددی تقسیم می‌شود. شكل‌های 1-1 و 1-2 گروه‌های كاری فعال در فرآیند استاندارد سازی را نشان می‌دهد. برخی از مهم‌ترین زیر گروه‌ها به قرار زیر است: - 802.11D: Additional Regulatory Domains - 802.11E: Quality of Service (QoS) - 802.11F: Inter-Access Point Protocol (IAPP) - 802.11G: Higher Data Rates at 2.4 GHz - 802.11H: Dynamic Channel Selection and Transmission Power Control - 802.11i: Authentication and Security كمیته 802.11e كمیته‌ای است كه سعی دارد قابلیت QoS اِتـِرنت را در محیط شبكه‌های بی‌سیم ارائه كند. توجه داشته باشید كه فعالیت‌های این گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. این كمیته در نظر دارد كه ارتباط كیفیت سرویس سیمی یا Ethernet QoS را به دنیای بی‌سیم بیاورد. كمیته 802.11g كمیته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه یافته نیز شناخته می‌شود. این كمیته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزایش دهد. باند فركانسی ISM یا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، یك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از این باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع رادیویی نیازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهایی نشده است و مهم‌ترین علت آن رقابت شدید میان تكنیك‌های مدولاسیون است. اعضاء این كمیته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنیك تسهیم OFDM استفاده نمایند ولی با این وجود روش PBCC نیز می‌تواند به عنوان یك روش جایگزین و رقیب مطرح باشد. كمیته 802.11h مسئول تهیه استانداردهای یكنواخت و یكپارچه برای توان مصرفی و نیز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است. فعالیت دو كمیته 802.11i و 802.11x در ابتدا برروی سیستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. این دو كمیته مسئول تهیه پروتكل‌های جدید امنیت هستند. استاندارد اولیه از الگوریتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كلید رمز نگاری به طول 40 و 128 بیت وجود دارد. WEP مشخصاً یك روش رمزنگاری است كه از الگوریتم RC4 برای رمزنگاری فریم‌ها استفاده می‌كند. فعالیت این كمیته در راستای بهبود مسائل امنیتی شبكه‌های محلی بی‌سیم است. شكل 1-1- گروه‌های كاری لایه فیزیكی شكل1-2- گروه‌های كاری لایه دسترسی به رسانه این استاندارد لایه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لایه فیزیكی (PHY) در یك شبكه محلی با اتصال بی‌سیم را دربردارد. شكل 1-3 جایگاه استاندارد 802.11 را در مقایسه با مدل مرجع نشان می‌دهد. شكل 1-3- مقایسه مدل مرجعOSI و استاندارد 802.11 محیط‌های بی‌سیم دارای خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند كه در مقایسه با شبكه‌های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبكه‌ها می‌بخشد. به طور مشخص ویژگی‌های فیزیكی یك شبكه محلی بی‌سیم محدودیت‌های فاصله، افزایش نرخ خطا و كاهش قابلیت اطمینان رسانه، همبندی‌های پویا و متغیر، تداخل امواج، و عدم وجود یك ارتباط قابل اطمینان و پایدار در مقایسه با اتصال سیمی است. این محدودیت‌ها، استاندارد شبكه‌های محلی بی‌سیم را وا می‌دارد كه فرضیات خود را بر پایه یك ارتباط محلی و با بُرد كوتاه بنا نهد. پوشش‌های جغرافیایی وسیع‌تر از طریق اتصال شبكه‌های محلی بی‌سیم كوچك برپا می‌شود كه در حكم عناصر ساختمانی شبكه گسترده هستند. سیـّار بودن ایستگاه‌های كاری بی‌سیم نیز از دیگر ویژگی‌های مهم شبكه‌های محلی بی‌سیم است. در حقیقت اگر در یك شبكه محلی بی‌سیم ایستگاه‌های كاری قادر نباشند در یك محدودهعملیاتی قابل قبول و همچنین میان سایر شبكه‌های بی‌سیم تحرك داشته باشد، استفاده از شبكه‌های محلی بی‌سیم توجیه كاربردی مناسبی نخواهد داشت. از سوی دیگر به منظور حفظ سازگاری و توانایی تطابق و همكاری با سایر استانداردها، لایهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بایست از دید لایه‌های بالاتر مشابه یك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدین خاطر لایه MAC در این استاندارد مجبور است كه سیـّاربودن ایستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از دید لایه‌های بالاتر استاندارد این سیـّاربودن احساس نشود. این نكته سبب می‌شود كه لایهMAC در این استاندارد وظایفی را بر عهده بگیرد كه معمولاً توسط لایه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع این استاندارد لایه‌های فیزیكی و پیوند داده جدیدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لایه فیزیكی جدید از فركانس‌های رادیویی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد. شكل1-4، جایگاه این دو لایه در مدل مرجع OSI را در كنار سایر پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد. همانگونه كه در این شكل مشاهده می‌شود وجود این دولایه از دید لایه‌های فوقانی شفاف است شكل 1-4- جایگاه 802.11 در مقایسه با سایر پروتكل‌ها برای كسب اطلاعات بیشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE 802.11 می‌توانید به نشانی http://www.ieee802.org/11 مراجعه كنید. علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقیه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغییرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اولیه اضافه كرده است كه در ادامه این مقاله به بررسی آنها خواهیم پرداخت. 2.معماری شبكه‌های محلی بی‌سیم معماری 802.11 از عناصر ساختمانی متعددی تشكیل شده است كه در كنار هم، سـّیار بودن ایستگاه‌های كاری را پنهان از دید لایه‌های فوقانی برآورده می‌سازد. ایستگاه بی‌سیم یا به اختصار ایستگاه (STA)، بنیادی‌ترین عنصر ساختمانی در یك شبكه محلی بی‌سیم است. یك ایستگاه، دستگاهی است كه بر اساس تعاریف و پروتكل‌های 802.11 (لایه‌های MAC و PHY) عمل كرده و به رسانه بی‌سیم متصل است. توجه داشته باشید كه براساس تعریف كلاسیكِ شبكه‌های كامپیوتری، یك شبكه كامپیوتری مجموعه‌ای از كامپیوترهای مستقل و متصل است كه منظور از اتصال در این تعریف، توانایی جابجایی و مبادله پیام‌ها است. ایستگاه‌های كاری بی‌سیم امروزی عمدتاً به صورت مجموعه سخت‌افزاری/نرم‌افزاری كارت‌های شبكه بی‌سیم پیاده‌سازی می‌شوند. همچنین یك ایستگاه می‌تواند یك كامپیوتر قابل حمل، كامپیوتر كفدستی و یا یك نقطه دسترسی باشد. نقطه دسترسی در واقع در حكم پلی است كه ارتباط ایستگاه‌های بی‌سیم را با سیستم توزیع یا شبكه سیمی برقرار می‌سازد. كوچكترین عنصر ساختمانی شبكه‌های محلی بی‌سیم در استاندارد 802.11 مجموعه سرویس پایه یا BSS نامیده می‌شود. در واقع BSS مجموعه‌ای از ایستگاه‌های بی‌سیم است. 2-1- همبندی‌های 802.11 در یك تقسیم بندی كلی می‌توان دو همبندی را برای شبكه‌های محلی بی‌سیم در نظر گرفت. سـاده‌ترین همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSS است. در این همبندی ایستگاه‌ها از طریق رسانه بی‌سیم به صورت نظیر به نظیر با یكدیگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پیام) از تجهیزات یا ایستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در این همبندی به سبب محدودیت‌های فاصله هر ایستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ایستگاه‌های دیگر در تماس باشد. به این ترتیب شرط اتصال مستقیم در همبندی IBSS آن است كه ایستگاه‌ها در محدوده عملیاتی بی‌سیم یا همان بُرد شبكه بی‌سیم قرار داشته باشند. شكل 2-1 همبندی IBSSرا نشان می‌دهد. شكل 2-1- همبندی فی‌البداهه یا IBSS همبندی دیگر زیرساختار است. در این همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ایستگاه‌های موجود در یك مجموعه سرویس را به سیستم توزیع متصل می‌كند. در این هم بندی تمام ایستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گیرند و اتصال مستقیم بین ایستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظیفه دارد فریم‌ها (قاب‌های داده) را بین ایستگاه‌ها توزیع و پخش كند. شكل 2-2 همبندی زیرساختار را نشان می‌دهد. شكل2-2- همبندی زیرساختار در دوگونه BSS و ESS در این هم بندی سیستم توزیع، رسانه‌ای است كه از طریق آن نقطه دسترسی (AP) با سایر نقاط دسترسی در تماس است و از طریق آن می‌تواند فریم‌ها را به سایر ایستگاه‌ها ارسال نماید. از سوی دیگر می‌تواند بسته‌ها را در اختیار ایستگاه‌های متصل به شبكه سیمی نیز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصیف ویژه‌ای برای سیستم توزیع ارائه نشده است، لذا محدودیتی برای پیاده سازی سیستم توزیع وجود ندارد، در واقع این استاندارد تنها خدماتی را معین می‌كند كه سیستم توزیع می‌بایست ارائه نماید. بنابراین سیستم توزیع می‌تواند یك شبكه 802.3 معمولی و یا دستگاه خاصی باشد كه سرویس توزیع مورد نظر را فراهم می‌كند. استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملیاتی شبكه را گسترش می‌دهد. این همبندی به شكل مجموعه سرویس گسترش یافته (ESS) بر پا می‌شود. در این روش یك مجموعه گسترده و متشكل از چندین BSS یا مجموعه سرویس پایه از طریق نقاط دسترسی با یكدیگر در تماس هستند و به این ترتیب ترافیك داده بین مجموعه‌های سرویس پایه مبادله شده و انتقال پیام‌ها شكل می‌گیرد. در این همبندی ایستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملیاتی بزرگ‌تری گردش نمایند. ارتباط بین نقاط دسترسی از طریق سیستم توزیع فراهم می‌شود. در واقع سیستم توزیع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سیم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سیم یا شبكه‌های سیمی شكل گیرد. سیستم توزیع در هر نقطه دسترسی به عنوان یك لایه عملیاتی ساده است كه وظیفه آن تعیین گیرنده پیام و انتقال فریم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در این همبندی آن است كه تجهیزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ایستگاه‌های سیـّار داخل ESS را صرفنظر از پویایی و تحركشان به صورت یك شبكه منفرد در سطح لایه MAC تلقی می‌كنند. به این ترتیب پروتكل‌های رایج شبكه‌های كامپیوتری كوچكترین تأثیری از سیـّار بودن ایستگاه‌ها و رسانه بی‌سیم نمی‌پذیرند. جدول 2-1 همبندی‌های رایج در شبكه‌های بی‌سیم مبتنی بر 802.11 را به اختصار جمع بندی می‌كند. 802.11 Topologies Independent Basic Service Set (IBSS) ("Ad Hoc" or "Peer to Peer") Infrastructure Basic Service Set (BSS) Extended Service Set (ESS) جدول 2-1- همبندیهای رایج در استاندارد 802.11 2-2- خدمات ایستگاهی بر اساس این استاندارد خدمات خاصی در ایستگاه‌های كاری پیاده‌سازی می‌شوند. در حقیقت تمام ایستگاه‌های كاری موجود در یك شبكه محلی مبتنی بر 802.11 و نیز نقاط دسترسی موظف هستند كه خدمات ایستگاهی را فراهم نمایند. با توجه به اینكه امنیت فیزیكی به منظور جلوگیری از دسترسی غیر مجاز بر خلاف شبكه‌های سیمی، در شبكه‌های بی‌سیم قابل اعمال نیست استاندارد 802.11 خدمات هویت سنجی را به منظور كنترل دسترسی به شبكه تعریف می‌نماید. سرویس هویت سنجی به ایستگاه كاری امكان می‌دهد كه ایستگاه دیگری را شناسایی نماید. قبل از اثبات هویت ایستگاه كاری، آن ایستگاه مجاز نیست كه از شبكه بی‌سیم برای تبادل داده استفاده نماید. در یك تقسیم بندی كلی 802.11 دو گونه خدمت هویت سنجی را تعریف می‌كند: - Open System Authentication - Shared Key Authentication روش اول، متد پیش فرض است و یك فرآیند دو مرحله‌ای است. در ابتدا ایستگاهی كه می‌خواهد توسط ایستگاه دیگر شناسایی و هویت سنجی شود یك فریم مدیریتی هویت سنجی شامل شناسه ایستگاه فرستنده، ارسال می‌كند. ایستگاه گیرنده نیز فریمی در پاسخ می‌فرستد كه آیا فرستنده را می‌شناسد یا خیر. روش دوم كمی پیچیده‌تر است و فرض می‌كند كه هر ایستگاه از طریق یك كانال مستقل و امن، یك كلید مشترك سّری دریافت كرده است. ایستگاه‌های كاری با استفاده از این كلید مشترك و با بهره‌گیری از پروتكلی موسوم به WEP اقدام به هویت سنجی یكدیگر می‌نمایند. یكی دیگر از خدمات ایستگاهی خاتمه ارتباط یا خاتمه هویت سنجی است. با استفاده از این خدمت، دسترسی ایستگاهی كه سابقاً مجاز به استفاده از شبكه بوده است، قطع می‌گردد. در یك شبكه بی‌سیم، تمام ایستگاه‌های كاری و سایر تجهیزات قادر هستند ترافیك داده‌ای را "بشنوند" – در واقع ترافیك در بستر امواج مبادله می‌شود كه توسط تمام ایستگاه‌های كاری قابل دریافت است. این ویژگی سطح امنیتی یك ارتباط بی‌سیم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به همین دلیل در استاندارد 802.11 پروتكلی موسوم به WEP تعبیه شده است كه برروی تمام فریم‌های داده و برخی فریم‌های مدیریتی و هویت سنجی اعمال می‌شود. این استاندارد در پی آن است تا با استفاده از این الگوریتم سطح اختفاء وپوشش را معادل با شبكه‌های سیمی نماید. 2-3-خدمات توزیع خدمات توزیع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سیستم توزیع را مهیا می‌سازد. معمولاً خدمات توزیع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزیع در این استاندارد عبارتند از: - پیوستن به شبكه - خروج از شبكه بی‌سیم - پیوستن مجدد - توزیع - مجتمع سازی سرویس اول یك ارتباط منطقی میان ایستگاه سیّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ایستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بایست با یك نقطه دسترسی برروی سیستم میزبان مرتبط گردد. این عضویت، به سیستم توزیع امكان می‌دهد كه فریم‌های ارسال شده به سمت ایستگاه سیّار را به درستی در اختیارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سیم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهیم اجباراً ارتباط ایستگاه سیّار را از نقطه دسترسی قطع كنیم و یا هنگامی كه ایستگاه سیّار بخواهد خاتمه نیازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرویس پیوستن مجدد هنگامی مورد نیاز است كه ایستگاه سیّار بخواهد با نقطه دسترسی دیگری تماس بگیرد. این سرویس مشابه "پیوستن به شبكه بی‌سیم" است با این تفاوت كه در این سرویس ایستگاه سیّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جدیدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پیوستن مجدد با توجه به تحرك و سیّار بودن ایستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. این اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جدید كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فریم‌های بافر شده احتمالی را دریافت كند كه به مقصد این ایستگاه سیّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرویس توزیع فریم‌های لایه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرویسی است كه شبكه محلی بی‌سیم را به سایر شبكه‌های محلی و یا یك یا چند شبكه محلی بی‌سیم دیگر متصل می‌كند. سرویس مجتمع سازی فریم‌های 802.11 را به فریم‌هایی ترجمه می‌كند كه بتوانند در سایر شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. این عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فریم‌های سایر شبكه‌ها نیز به فریم‌های 802.11 ترجمه شده و از طریق امواج در اختیار ایستگاه‌های كاری سیّار قرار می‌گیرند. 2-4- دسترسی به رسانه روش دسترسی به رسانه در این استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در این روش ایستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال رادیویی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال رادیویی اشغال باشد با استفاده از الگوریتم خاصی به اندازه یك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال رادیویی می‌كنند. در روش CSMA/CA ایستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گیرنده فیلد كنترلی فریم یا همان CRC را چك می‌كند و سپس یك فریم تصدیق می‌فرستد. دریافت تصدیق به این معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده این تصدیق را دریافت نكند، مجدداً فریم را ارسال می‌كند. این عمل تا زمانی ادامه می‌یابد كه فریم تصدیق ارسالی از گیرنده توسط فرستنده دریافت شود یا تكرار ارسال فریم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فریم را دور می‌اندازد. در شبكه‌های بی‌سیم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسایی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد: 1. پیاده سازی مكانیزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال رادیویی دوطرفه نیاز دارد كه با استفاده از آن ایستگاه سیّار بتواند در حین ارسال، سیگنال را دریافت كند كه این امر باعث افزایش قابل توجه هزینه می‌شود. 2. در یك شبكه بی‌سیم، بر خلاف شبكه‌های سیمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ایستگاه‌های سیّار امواج یكدیگر را دریافت می‌كنند. در واقع در محیط بی‌سیم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوییم. در شكل زیر ایستگاه‌های كاری "A" و "B" هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده یكدیگر قرار ندارند. شكل 2-3- روزنه‌های پنهان برای غلبه بر این مشكل، استاندارد 802.11 از تكنیكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانیزم تصدیق استفاده می‌كند. همچنین با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نیز به منظور كاهش احتمال تصادم در این استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه یا VCS استفاده می‌شود. در این روش ایستگاه فرستنده ابتدا یك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گیرنده، و زمان مورد نیاز برای اشغال كانال رادیویی را می‌فرستد. هنگامی كه گیرنده این فریم را دریافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فریم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ایستگاه‌هایی كه فریم‌های كنترلی RTS/CTS را دریافت می‌كنند وضعیت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAV را تنظیم می‌كنند. در صورتی كه سایر ایستگاه‌ها بخواهند فریمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فیزیكی رسانه (كانال رادیویی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پویا تغییر می‌كند. به این ترتیب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نیز به حداقل مقدار می‌رسند. شكل 2-4 زمان‌بندی RTS/CTS و وضعیت سایر ایستگاه‌ها را نشان می‌دهد. شكل 2-4- زمان‌بندی RTS/CTS 2-5- لایه فیزیكی در این استاندارد لایه فیزیكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فریم‌های لایه MAC جهت ارسال و دریافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اینكه با استفاده از روش‌های تسهیم فریم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهایت وضعیت رسانه (كانال رادیویی) را در اختیار لایه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد. سه تكنیك رادیویی مورد استفاده در لایه فیزیكی این استاندارد به شرح زیر می‌باشند: * استفاده از تكنیك رادیویی DSSS * استفاده از تكنیك رادیویی FHSS * استفاده از امواج رادیویی مادون قرمز در این استاندار لایه فیزیكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نیز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باینری با نرخ 1 یا 2 مگابیت در ثانیه و به ترتیب با استفاده از مدولاسیون 16-PPM و 4-PPMمبادله می‌شوند. 2-5-1-ویژگی‌های سیگنال‌های طیف گسترده عبارت طیف گسترده به هر تكنیكی اطلاق می‌شود كه با استفاده از آن پهنای باند سیگنال ارسالی بسیار بزرگ‌تر از پهنای باند سیگنال اطلاعات باشد. یكی از سوالات مهمی كه با در نظر گرفتن این تكنیك مطرح می‌شود آن است كه با توجه به نیاز روز افزون به پهنای باند و اهمیت آن به عنوان یك منبع با ارزش، چه دلیلی برای گسترش طیف سیگنال و مصرف پهنای باند بیشتر وجود دارد. پاسخ به این سوال در ویژگی‌های جالب توجه سیگنال‌های طیف گسترده نهفته است. این ویژگی‌های عبارتند از: - پایین بودن توان چگالی طیف به طوری كه سیگنال اطلاعات برای شنود غیر مجاز و نیز در مقایسه با سایر امواج به شكل اعوجاج و پارازیت به نظر می‌رسد. * مصونیت بالا در مقابل پارازیت و تداخل * رسایی با تفكیك پذیری و دقت بالا * امكان استفاده در CDMA مزایای فوق كمیسیون FCC را بر آن داشت كه در سال 1985 مجوز استفاده از این سیگنال‌ها را با محدودیت حداكثر توان یك وات در محدوده ISM صادر نماید. 2-5-2-سیگنال‌های طیف گسترده با جهش فركانسی در یك سیستم مبتنی بر جهش فركانسی، فركانس سیگنال حامل به شكلی شبه تصادفی و تحت كنترل یك تركیب كننده تغییر می‌كند. شكل 2-5 این تكنیك را در قالب یك نمودار نشان می‌دهد PN-CODE= Pseudonoise code شكل 2-5 - تكنیك FHSS در این شكل سیگنال اطلاعات با استفاده از یك تسهیم كننده دیجیتال و با استفاده از روش تسهیم FSK تلفیق می‌شود. فركانس سیگنال حامل نیز به شكل شبه تصادفی از محدوده فركانسی بزرگ‌تری در مقایسه با سیگنال اطلاعات انتخاب می‌شود. با توجه به اینكه فركانس‌های pn-code با استفاده از یك ثبات انتقالی همراه با پس خور ساخته می‌شوند، لذا دنباله فركانسی تولید شده توسط آن كاملا تصادفی نیست و به همین خاطر به این دنباله، شبه تصادفی می‌گوییم. شكل 2-6- تغییر فركانس سیگنال تسهیم شده به شكل شبه تصادفی بر اساسی مقررات FCC و سازمان‌های قانون گذاری، حداكثر زمان توقف در هر كانال فركانسی 400 میلی ثانیه است كه برابر با حداقل 2.5 جهش فركانسی در هر ثانیه خواهد بود. در استاندارد 802.11 حداقل فركانس جهش در آمریكای شمالی و اروپا 6 مگاهرتز و در ژاپن 5 مگاهرتز می‌باشد. 2-5-3-سیگنال‌های طیف گسترده با توالی مستقیم اصل حاكم بر توالی مستقیم، پخش یك سیگنال برروی یك باند فركانسی بزرگتر از طریق تسهیم آن با یك امضاء یا كُد به گونه‌ای است كه نویز و تداخل را به حداقل برساند. برای پخش كردن سیگنال هر بیت واحد با یك كُد تسهیم می‌شود. در گیرنده نیز سیگنال اولیه با استفاده از همان كد بازسازی می‌گردد. در استاندارد 802.11 روش مدولاسیون مورد استفاده در سیستم‌های DSSS روش تسهیم DPSK است. در این روش سیگنال اطلاعات به شكل تفاضلی تهسیم می‌شود. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد. از آنجا كه در استاندارد 802.11 و سیستم DSSS از روش تسهیم DPSK استفاده می‌شود، داده‌های خام به صورت تفاضلی تسهیم شده و ارسال می‌شوند و در گیرنده نیز یك آشكار ساز تفاضلی سیگنال‌های داده را دریافت می‌كند. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد. در روش تسهیم PSK فاز سیگنال حامل با توجه به الگوی بیتی سیگنال‌های داده تغییر می‌كند. به عنوان مثال در تكنیك QPSK دامنه سیگنال حامل ثابت است ولی فاز آن با توجه به بیت‌های داده تغییر می‌كند. جدول زیر ایده مدولاسیون فاز را نشان می‌دهد. Symbols Bits Phase Modulation 1 00 2 01 3 10 4 11 جدول 2-2- مدولاسیون فاز در الگوی مدولاسیون QPSK چهار فاز مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و چهار نماد را پدید می‌آورند. واضح است كه در این روش تسهیم، دامنه سیگنال ثابت است. در روش تسهیم تفاضلی سیگنال اطلاعات با توجه به میزان اختلاف فاز و نه مقدار مطلق فاز تسهیم و مخابره می‌شوند. به عنوان مثال در روش pi/4-DQPSK، چهار مقدار تغییر فاز 3pi/4- ، 3pi/4، pi/4، و-pi/4 است. با توجه به اینكه در روش فوق چهار تغییر فاز به كار رفته است لذا هر نماد می‌تواند دو بیت را كُدگذاری نماید. بیتهای فرد بیتهای زوج اختلاف فاز 1 1 -3pi/4 0 1 3 pi/4 0 0 Pi/4 1 0 -pi/4 جدول 2-3- مدولاسیون تفاضلی در روش تسهیم طیف گسترده با توالی مستقیم مشابه تكنیك FH از یك كد شبه تصادفی برای پخش و گسترش سیگنال استفاده می‌شود. عبارت توالی مستقیم از آنجا به این روش اطلاق شده است كه در آن سیگنال اطلاعات مستقیماً توسط یك دنباله از كدهای شبه تصادفی تسهیم می‌شود. در این تكنیك نرخ بیتی شبه كُد تصادفی، نرخ تراشه نامیده می‌شود. در استاندارد 802.11 از كُدی موسوم به كُد باركر برای تولید كدها تراشه سیستم DSSS استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی كدهای باركر خاصیت غیر تناوبی و غیر تكراری آن است كه به واسطه آن یك فیلتر تطبیقی دیجیتال قادر است به راحتی محل كد باركر را در یك دنباله بیتی شناسایی كند. جدول زیر فهرست كامل كدهای باركر را نشان می‌دهد. همانگونه كه در این جدول مشاهده می‌شود كدهای باركر از 8 دنباله تشكیل شده است. در تكنیك DSSS كه در استاندارد 802.11 مورد استفاده قرار می‌گیرد، از كد باركر با طول 11 (N=11) استفاده می‌شود. این كد به ازاء یك نماد، شش مرتبه تغییر فاز می‌دهد و این بدان معنی است كه سیگنال حامل نیز به ازاء هر نماد 6 مرتبه تغییر فاز خواهد داد. جدول 2-4- كدهای باركر لازم به یادآوری است كه كاهش پیچیدگی سیستم ناشی از تكنیك تسهیم تفاضلی DPSK به قیمت افزایش نرخ خطای بیتی به ازاء یك نرخ سیگنال به نویز ثابت و مشخص است. شكل2-7- مدار مدولاسیون با استفاده از كدهای باركر شكل 2-7 مدل منطقی مدولاسیون و پخش سیگنال اطلاعات با استفاده از كدهای باركر را نشان می‌دهد. 2-6-استفاده مجدد از فركانس یكی از نكات مهم در طراحی شبكه‌های بی‌سیم، طراحی شبكه سلولی به گونه‌ای است كه تداخل فركانسی را تا جای ممكن كاهش دهد. شكل 2-8 سه كانال DSSS در محدوده فركانسی ISM را نشان می‌دهد. شكل 2-8- سه كانال فركانسی F3,F2,F1 شكل 2-9 مفهوم استفاده مجدد از فركانس با استفاده از شبكه‌های مجاور فركانسی را نشان می‌دهد. در این شكل مشاهده می‌شود كه با استفاده از یك طراحی شبكه سلولی خاص، تنها با استفاده از سه فركانس متمایز F3,F2,F1 امكان استفاده مجدد از فركانس فراهم شده است. شكل 2-9- طراحی شبكه سلولی در این طراحی به هریك از سلول‌های همسایه یك كانال متفاوت اختصاص داده شده است و به این ترتیب تداخل فركانسی بین سلول‌های همسایه به حداقل رسیده است. این تكنیك همان مفهومی است كه در شبكه تلفنی سلولی یا شبكه تلفن همراه به كار می‌رود. نكتهجالب دیگر آن است كه این شبكه سلولی به راحتی قابل گسترش است. خوانندگان علاقمند می‌توانند دایره‌های جدید را در چهار جهت شبكه سلولی شكل فوق با فركانس‌های متمایز F1,F2,F3 ترسیم و گسترش دهند. 2-7- آنتن‌ها در یكی تقسیم بندی كلی آنتن‌های مورد استفاده در استاندارد IEEE 802.11 به دو دسته: تمام جهت و نقطه به نقطه تقسیم می‌شوند. واضح است كه آنتن‌های تمام جهته با توجه به آنكه نیازی به تنظیم ندارند، راحت‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آنتن‌ها در اغلب كارت‌های شبكه (كارت‌های دسترسی) و نیز نقاط دسترسی یا ایستگاه‌های پایه بكار می‌روند. این آنتن‌ها در فواصل كوتاه قابل استفاده هستند و برای بهره گیری در فواصل طولانی‌تر به تقویت كننده‌های خارجی نیاز دارند كه البته در بسیاری موارد استفاده از این تقویت كننده‌های خارجی میسر و یا قانونی نیست. از سوی دیگر آنتن‌های نقطه به نقطه یا خطی در كاربردهای خارجی استفاده می‌شوند و به تنظیم دقیق نیاز دارند. محدوده عملیاتی رایج در آنتن‌های تمام جهته 45 متر و محدوده عملیاتی آنتنهای نقطه به نقطه و توان بالا در حدود 40 كیلومتر است. در كاربردهایی كه استفاده از تقویت كننده بلا مانع است، این محدوده عملیاتی به شكل قابل توجهی افزایش یافته و تنها توسط خط دید (مسیر دید) محدود می‌شود. از جمله عوامل مهمی كه محدوده عملیاتی تجهیزات مبتنی بر IEEE 802.11 را تحت تأثیر قرار می‌دهد محل نصب نقاط دسترسی یا ایستگاه پایه و نیز تداخل رادیویی است. همانگونه كه پیشتر گفته شد، تجهیزات مبتنی بر این استاندارد سعی می‌كنند كه با بالاترین نرخ ارسال داده كار كنند و در صورت نیاز به سرعت‌های پایین‌تر برگردند.


طبقه بندی: امنیت و شبکه،  تخصصی...، 
برچسب ها: شبکه های محلی بی سیم،
ارسال توسط سجاد بابازاده
ارتباط مستقیم با مدیر
نمایش آب و هوا
آپلود فایل
آرشیو مطالب
نظر سنجی
وبلاگ رو در چه سطحی میبینید؟





پیوند های روزانه
لینکهای داغ اینترنت