آشنایی با تکنولوژی WiFi

WiFi روش بیسیم برای ایجاد و اداره شبکه است که به آن شبکه سازی 802.11 و شبکه سازی بیسیم نیز گفته می شود . بزرگترین نقطه قوت WiFi ، سادگی آسان است . شما می توانید کامپیوترهای منزل یا محل کار خود را بدون نیاز به سیم به یکدیگر متصل کنید .

اگر در دفتر کار خود یک شبکه داشته باشید ، روش های بسیار زیادی برای اتصال کامپیوترهای شبکه شما به هم وجود دارد .
WiFi روش بیسیم برای ایجاد و اداره شبکه است که به آن شبکه سازی 802.11 و شبکه سازی بیسیم نیز گفته می شود . بزرگترین نقطه قوت WiFi ، سادگی آسان است . شما می توانید کامپیوترهای منزل یا محل کار خود را بدون نیاز به سیم به یکدیگر متصل کنید . کامپیوترهایی که شبکه را تشکلیل می دهند می توانند تا بیش از 100 فوت از هم فاصله داشته باشند .

در این مقاله ما در مورد دو جنبه متفاوت WiFi بحث خواهیم کرد . اول ما در رابطه با تکنولوژی پایه که امکان شبکه سازی WiFi را فراهم می کند بحث می کنیم .
سپس در مورد سخت افزار مورد نیاز برای ساخت شبکه WiFi توضیحاتی را ارائه می کنیم و سپس در مسیر درک مسائل مرتبط با تنظیم و دسترسی به یک WiFi hotspot در منزل به شما کمک می کنیم :

● شبکه Walkie_Talkie :
اگر می خواهید با شبکه سازی بیسیم در ساده ترین سطح آن آشنا شوید ، یک جفت Walkie_Talkie ارزان قیمت 5 دلاری را در نظر بگیرید . اینها رادیوهای کوچکی هستند که قادر به ارسال و دریافت امواج رادیویی می باشند . وقتی در یک Walkie_Talkie صحبت می کنید ، صدای شما توسط یک میکروفون دریافت می شود . سپس به شکل یک فرکانس رادیویی کد گذاری می شود و توسط آنتن آن ارسال می گردد . Walkie_Talkie دیگر می تواند امواج ارسال شده را توسط آنتن خود دریافت کند ، صدای شما را که به شکل امواج رادیویی کد گذاری شده decode کند و آن را از یک بلند گو پخش نماید .

یک Walkie_Talkie نمونه مثل این ، با قدرت سیگنالی در حدود 0.25 وات امواج را ارسال می کند و برد آنها می تواند و برد آنها می تواند به حدود 500 تا 1000 فوت برسد .

بیایید تصور کنیم که شما قصد دارید دو کامپیوتر را با استفاده از تکنولوژی Walkie_Talkie در یک شبکه به هم وصل کنید :
شما هر دو کامپیوتر با یک Walkie_Talkie تجهیز می کنید .
شما برای هر دو کامپیوتر روشی را برای مشخص نمودن اینکه آیا قصد ارسال یا دریافت امواج را دارد معین می نمایید .
شما روشی را بمنظور تبدیل کد های باینری ( دودویی ) 0 و 1 ها به دو beep متفاوت که Walkie_Talkie بتواند آنها را ارسال و دریافت کند و بین beep ها و 0 و 1 ها عمل تبدیل به انجام برساند مشخص می کنید .
این سناریو عملا کار می کند . تنها مشکلی که در این زمینه وجود دارد این است که نرخ تبادل داده بسیار آهسته و کند است . یک Walkie_Talkie 5 دلاری برای کار با صدای انسان طراحی شده است ، بنابراین شما نمی توانید حجم زیادی از داده ها را به این روش ارسال کنید . شاید 1000 بیت در ثانیه .

● تکنولوژی رادیویی WiFi :
رادیوهایی که در WiFi استفاده می شود خیلی با رادیوهای بکار رفته در Walkie_Talkie های 5 دلاری متفاوت نیست . آنها از توانایی ارسال و دریافت برخوردار هستند . آنها دارای قابلیت و توانایی تبدیل 0 و 1 ها به امواج رادیویی و سپس تبدیل آنها به 0 و 1 ها هستند .

تفاوت های عمده بین رادیوهای WiFi و Walkie_Talkie ها وجود دارد :

رادیوهای WiFi که با استاندارد های 802.11b و 802.11g کار می کنند در 2.4GHz امواج را ارسال می کنند ، در صورتیکه آنهایی که از استاندارد 802.11a تبعیت می کنند در 5GHz امواج را ارسال می نمایند . Walkie_Talkie های عادی عموما در 49MHz کار می کنند . فرکانس بالاتر امکان نرخ های داده ای بالاتر را فراهم می کند .

رادیوهای WiFi از تکنیک های کد گذاری پیشرفته تری استفاده می کنند که بنوبه خود موجب نرخ های داده ای بالاتری می شود . برای 802.11a و 802.11g ، تکنیک بکار گرفته شده ، multiplexing OFDM نام دارد . برای 802.11b این تکنیک با عنوان : Complementary Code Kying شناخته می شود .

رادیوهای بکار رفته در WiFi از قابلیت تغییر فرکانس ها برخوردار هستند .
کارت های 602.11b میتوانند مستقیما بر روی هر یک از این سه باند ارسال شوند ، یا می توانند پهنای باند رادیویی در دسترس را به چندین کانال و hop frequency بین آنها تبدیل کنند . مزیت frequency hopping در این است که در مقابل اختلال و پارازیت بسیار ایمن تر است و به چندین عدد از کارت های WiFi اجازه می دهد بطور همزمان و بدون ایجاد اختلال در کار هم با یکدیگر مکالمه کنند .

بدلیل اینکه آنها امواج را با فرکانس های بسیار بالاتری در مقایسه با Walkie_Talkie ها ارسال می کنند ، و بدلیل تکنیک های کدگذاری بکار رفته در آنها ، رادیوهای WiFi می توانند در هر ثانیه داده های بسیار زیادی را اداره و کنترل کنند .
802.11b می تواند تا 11 مگابیت در ثانیه ( اگر چه 7 مگابیت درثانیه معمول تر است ، و 802.11b در صورتیکه اختلال زیادی وجود داشته باشد تا کمتر از 1 یا 2 مگابیت در ثانیه تنزل می کند ) را handle کند . 802.11g و 802.11a می توانند تا 54 مگابیت در ثانیه را handle کنند ( اگر چه 30 مگابیت در ثانیه معمول تر است ) .

شما ممکن است از اینکه نامگذاری از کجا نشات گرفته است دچار کنجکاوی شوید . انستیتوی مهندسان الکتریک و الکترونیک استانداردها را ایجاد می کند ، و آنها این استانداردها را به شکل منحصر به فردی شماره گذاری می کنند . استاندارد 802.11 شبکه های بیسیم را در بر می گیرد.

حروف b،a و g به سه نوع استاندارد متفاوت اشاره می کنند :
802.11b اولین نسخه ای بود که به بازار مصرف رسید و کندترین و ارزان قیمت ترین در بین این سه استاندارد محسوب می شود . همانگونه که در بالا اشاره شد ، 802.11b در 2.4GHz ارسال می شود و می تواند تا 11 مگابیت در ثانیه را کند .
802.11a نسخه بعدی این استاندارد بود که در 5GHz عمل می کند و قادر است تا 54 مگابیت در ثانیه را handle کند .
802.11g تلفیقی از هر دو مورد قبل است که در 2.4GHz عمل می کند اما دارای سرعت 54 مگابیت در ثانیه ای 802.11a است .

خوشبختانه ، تمام این تکنولوژی های رادیویی در کارت WiFi گنجانده شده است که کاملا هم مخفی است . در واقع ، WiFi ، یکی از ساده ترین تکنولوژی هایی است که شما از آن استفاده کرده اید

● اضافه کردن WiFi به یک کامپیوتر :
یکی از بهترین چیزها در مورد WiFi سادگی آن است . تعداد زیادی از Laptop های جدید با کارت WiFi داخلی به بازار عرضه شده اند. در بسیاری از موارد شما برای شروع کار با WiFi مجبور به انجام هیچ کاری نیستید.

همچنین افزودن یک کارت WiFi به یک laptop قدیمی تر یا به یک کامپیوتر رومیزی بسیار ساده است . کاری که باید انجام دهید عبارت است از :
یک کارت شبکه 802.11b ، 802.11a یا 802.11g بخرید . 802.11g از مزیت سرعت های بالاتر و قابلیت کار و تطابق مناسب در تجهیرات 802.11b برخوردار است .
برای یک laptop ، این کار بطور معمول یک کارت PCMCIA که آن را در شکاف PCMCIA کامپیوتر قابل حمل خود قرار می دهید خواهد بود . یا می توانید یک آداپتور بیرونی کوچک خریداری کنید و آن را به یک درگاه USB وصل کنید .
برای یک کامپیوتر رو میزی ، شما می توانید یک کارت PCI که آن را در داخل کامپیوتر نصب می کنید خریداری کنید و یا یک آداپتور بیرونی کوچک که می توانید از طریق کابل USB آن را به کامپیوتر متصل کنید تهیه نمایید .
کارت را نصب کنید .
درایورهای کارت را نصب کنید .
به hotspot دسترسی پیدا کنید .

یک hotspot عبارت است از یک نقطه برای یک شبکه WiFi که یک جعبه کوچک است که به اینترنت متصل شده است . این جعبه شامل یک رادیوی 802.11 است که می تواند بطور همزمان با بیش از 100 کارت 802.11 صحبت کند . در حال حاضر WiFi hotspot های زیادی در مکان های مثل رستوران ها ، هتل ها ، کتابخانه ها و فرودگاه ها وجود دارند.

انتقال آسان داده ها با USB بی سیم

اگرچه استاندارد یو اس بی بدون سیم WUSB یا (Wireless USB) تقریبا همزمان با تصویب و عمومیت یافتن استاندارد USB3.0 انتشار یافت، اما موفق نشد محبوبیتی مشابه آن را کسب کند و ما هنوز هیچ قطعه یا وسیله رایانه‌ای را که از قابلیت پشتیبانی روی بورد (onboard) از این استاندارد انتقال داده برخوردار باشد، مشاهده نکرده‌ایم. کیت بی‌سیم داده کیو ویو (Q-Wave) یکی از اولین سخت‌افزارهای جنبی خارجی است که دارای چنین قابلیتی است که برای آشنایی شما، به تحلیل و بررسی آن خواهیم پرداخت.

ساختار و نحوه عملکرد:
این وسیله از یک جفت آداپتور کوچک و قابل حمل تشکیل شده که هر کدام، تقریبا به اندازه دانگل‌های (dongle) وای فای یو اس بی استاندارد هستند. WUSB از بسیاری جهات عملکردی شبیه آداپتورهای USB بلوتوث و وای فای داشته و گیرنده و فرستنده‌های رادیویی کوچکی درون آن وظیفه ارسال و دریافت داده را بر عهده دارند. طریقه نصب آن هم به این صورت است که یک آداپتور را به رایانه و دیگری را به هر وسیله USB که می‌خواهید به روش بی‌سیم با آن ارتباط برقرار کنید، متصل می‌کنید.

مزایا:
این سیستم با تمام وسائل استاندارد USB، از جمله چاپگرها، اسکنرها و دیسک‌های سخت خارجی به بخوبی ارتباط برقرار کرده و کار می‌کند. درایور نرم‌افزاری لازم برای هر یک از سیستم‌ عامل‌های Mac OS X و ویندوز نیز از پیش تدارک دیده شده است. هنگامی که نرم‌افزار آن را نصب می‌کنید، سیستم آن را براحتی به صورت پلاگ اندپلی شناخته و دیگر احتیاجی به هیچ پیکربندی اضافی ندارد. همچنین در صورتی که در برقراری یک WUSB پایدار به مشکلی بر بخورید، گزینه‌هایی برای تغییر کانالی که آداپتورها به کار می‌برند نیز در اختیار شماست. برد زیاد دسترسی بی‌سیم USB این کیت سخت‌افزاری حیرت‌انگیز است. ابتدای کار برای برقراری اتصال اولیه، دو بخش کیت باید در فاصله یکی دو متری یکدیگر قرار می‌گرفتند، اما به محض این که ارتباط آنها برقرار شد، حتی با وجود یک دیواره پارتیشن نیز تا فاصله 10 متری قادر به دریافت سیگنال و برخورداری از ارتباط USB بی‌سیم بین دو بخش کیت و دستگاه‌های وصل شده به آنها بودیم.

البته درب موجود بین 2 طرف این دیوار کاملا باز بود. در فاصله یک متری به سرعت انتقال داده 6/27 مگابیت بر ثانیه دست یافتیم که این سرعت انتقال داده در فاصله 10 متری به 4/8 مگابیت بر ثانیه تقلیل یافت.

شرط ایجاد یک اتصال خوب و مطلوب انتقال داده بین 2 آداپتور این کیت برقراری یک خط دید مستقیم بین آنهاست که در محیط خلوت آزمایشگاه امری ساده بود، اما فراهم ساختن آن در اتاق پذیرایی و یک دفتر کار خانگی، چندان آسان به نظر نمی‌رسد. معمولا در یک حالت پایه‌ای مطلوب، سرعت انتقال داده برای انجام وظایف یک چاپگر به صورت بی‌سیم کافی است.

معایب:
با کمال تاسف استفاده از یک سیستم بی‌سیم اینچنینی، شما را به طور کامل بی‌نیاز از اتصال کابل و سیم نخواهد کرد، چون درحالی که دانگل آن را به درگاه USB رایانه خود متصل می‌کنید، مجبور به فراهم کردن منبع برق اضافی برای دانگل دیگر بوسیله آداپتور برق نیز هستید. این امر به آن معناست که شما نیاز به یک پریز برق در مجاورت دستگاهی که می‌خواهید USB آن را به حالت بی‌سیم تبدیل کنید، دارید که گاهی این کار دردسرهایی را هم برایتان به وجود می‌آورد.

جمع‌‌بندی:
ایده ساخت کیت انتقال داده کیو ویو بسیار جالب است، اما برای بسیاری از کاربران، مانند همه کیت‌های وفق دهنده USB بی‌سیم دیگر، به منزله یک افزونه نه چندان ضروری به شمار می‌آید، چرا که حتی بسیاری از چاپگرهای ارزان‌قیمت و دستگاه‌های همه کاره MFP نیز اغلب مجهز به وای فای درون ساخت هستند و همچنین بسیاری از مسیریاب‌ها قادرند فضاهای ذخیره داده‌ای چون دیسک‌های سخت خارجی را روی شبکه محلی شما به اشتراک بگذارند. این کیت در صورتی که شما هنوز سخت‌افزارهای USB قدیمی را به کار می‌برید، بسیار سودمند است، اما تعداد معدودی از کاربران هم هستند که نیاز و علاقه زیادی به استفاده از وسایل USB به صورت بی‌سیم دارند، آنقدر که صرف مبلغی معادل 52 یورو و دردسر اتصالات با سیم به یک پریز برق در مجاورت دستگاه را براحتی متقبل خواهند شد، اما مسلما بیشتر کاربران تمایلی به اجرای چنین روش پر هزینه‌ای برای انتقال داده را ندارند و می‌خواهند از اتصالات USB کابلی استفاده کنند. با این حال اگر شما به پیاده‌سازی روش اتصال بی‌سیم یعنی WUSB نیاز دارید، حتما آن را در محیط یک اتاق خلوت انجام دهید.

رقابت WIMAX با WLAN

WiMax بابردی برابر 50 کیلومتر و سرعت دسترسی معادل 70 مگا بیت بر ثانیه،‌ در حال تکامل بخشیدن به فناوری ADSL است .

نقطه ضعف بزرگ فناوری های باند پهن فعلی آن است که به دلیل نیاز به سیم کشی، نمی توانند همه مناطق را پوشش دهند. زیرا امکان سیم کشی در همه جا وجود ندارد. فناوری WiMax آمده تا این مشکل را مرتفع کند WiMax می تواند امکان دسترسی به باند پهن را برای مشترکان معمولی و تجاری به صورت بی سیم فراهم کند.

البته WiMax رقیب LAN بی سیم نیست. اما انحصار آن را به چالش می کشد. WiMax اینترنت را با سرعت 70 مگا بیت بر ثانیه و در محدوده ای 50 کیلومتری به مجتمع ها و ساختمان ها می رساند و از آن جا به بعد، ایستگاه های کاری از طریق Wlan یا شبکه سیمی به اینترنت متصل می شوند.

بالاتر، سریعتر،‌بیشتر:
نباید سریعا تحت تاثیر اعداد و ارقامی که نشان دهنده سرعت بالای دسترسی و مسائلی از این قبیل است، قرار گرفت . این پارامترها تنها در شرایط آزمایشگاهی حاصل می شوند و در شرایط واقعی، این ظرفیت بین مشترکان به اشتراک گذاشته می شوند.

به عنوان مثال، اگر50 مشترک وجود داشته باشند، به هر کدام از آن ها تنها 1.44 مگا بیت بر ثانیه می رسد و در محدوده 50 کیلومتری حتما این تعداد مشترک وجود دارد. طبق گفته سازندگان ،‌ WiMax هزینه نصب کمی دارد. البته گران تر از Wlan است ، اما ارزان تر از ایستگاه های سلولی GSM تما می شود. این بدان معناست که اپراتورهای WiMax می توانند با هزینه کمتر، سطح بیشتری از شهر را پوشش دهند.
در آینده باید بتوان به جای نصب پردردسر دکل ها در مناطق مرتفع ، به راحتی آنتن ها را در سقف خانه ها و ساختمان نصب کرد.

شبکه های بی سیم در سطح شهر:
اولین نسخه استاندارد WiMax که در آوریل 2002 روانه بازار شد، یک سیستم یک نقطه به چند نقطه بود که در بازه فرکانسی 10 تا 66 گیگا هرتز کار می کرد. انتقال داده در این فرکانس، نیازمند دید مستقیم بود و این که امکان آن در بسیاری از شهرها و مناطق وجود نداشت،نقطه ضعفی برای آن به شمار می آمد.

به همین جهت، در نسخه اصلاح شده این استاندارد، IEEE802.16a که در ژانویه 2003 منتشر شد، مشخصه فرکانسی به محدوده 2 تا 11گیگا هرتز انتقال داده شده تا نیاز به داشتن دید مستقیم در ارتباطات رفع شود.
مشترکان و نقاط دسترسی WiMax در دو باند فرکانسی کار می کنند: 5 گیگا هرتز و 3.5 گیگا هرتز باند 5 گیگا هرتز نیاز به مجوز ندارد و می توان تا توان 100 میلی وات سیگنال ارسال کرد. با این توان امکان پوشش دادن محدوده 30 متری درون محل های بسته و محدود وسیع تری در خارج آن وجود دارد .

اما کار در باند 3.5 گیگا هرتز نیاز به مجوز دارد و با توانی در حدود یک وات، می توان به برد 50 کیلومتر، که در ابتدا بدان اشاره شد، رسید. میزان توان مورد استفاده در این سیستم، به نوع مجوز استاندارد سیستمی که در محل به کار گرفته شده است، بستگی دارد.

پرکاربردترین پیکربندی 802.16a، شامل یک ایستگاه پایه است که از طریق یک PMP، به نقاط دسترسی داخل ساختمان متصل می شود. شعاع سلول ها ، عموما بین شش تا ده کیلومتر است که در این محدوده، کاربردهای دید مستقیم به صورت بهینه کار نمی کنند. همچنین حداکثر شعاعی که از نظر تئوری قابل دسترسی است ، به کار گرفته نشده است. از دیگر کاربردهای 802.16، برقراری ارتباط بین Wlan ها و نقاط تجاری، و اتصال آنها به اینترنت است. در این کاربرد، محل های تجاری می توانند WiMax را در جایی نصب کنند که امکان سیم کشی وجود ندارد.

امنیت بالا:
WiMax تاکنون شامل DES یا Triple DES به همراه یک کلید 16 بیتی بوده است. در زمانی که WiMax بخواهد به صورت رسمی به بازار عرضه شود، از AES یا استاندارد پیشرفته امنیتی استفاده نمی کند که دارای بالاترین ضریب امنیتی در بین الگوریتم های موجود است . این استاندارد ، پایه ای برای روش های امنیتی بعدی سیستم نیز خواهد بود.

این فناوری کجا از WLAN جدا می شود؟
از نظر تئوری، WiMax و WLAN می توانند با هم تداخل کاری داشته باشند. زیرا در برخی کشورها شبکه های WLAN از هیمن محدوده فرکانسی استفاده می کنند. اما زیمنس اطمینان داده است که WiMax از محدود فرکانسی 2.4 تا 2.834 گیگا هرتز به منظور استفاده در WLAN استفاده نکند.

آنتن های هوشمند:
در 802.16 به منظور افزایش محدوده تحت پوشش و بالا بردن بازدهی، امکان استفاده از آنتن های هوشمند نیز فراهم شده است . یعنی به جای یک آنتن از چهار آنتن استفاده می شود. هر یک از این چهار آنتن، در بازه های زمانی معینی، عملیات ارسال و دریافت داده را انجام می دهند. این آنتن ها یا سیگنال های مختلفی را ارسال می کنند یا جریان داده اضافی می فرستند. این تکنیک آخر، برای استفاده در WiMax یک روش ایده آل است. زیرا باعث می شود علی رغم موانع مختلفی که در مسیر ارتباطی وجود دارد، مانند ساختمان ها و درختان ، حداقل یک سیگنال ، شانس رسیدن را بیاید و دیگر نیازی به ارسال مجدد نباشد.

طبق بررسی اینتل، بازدهی این آنتن های چهارگانه که به MI-MO یا چند ورودی- چند خروجی معروفند، چهار برابر آنتن های تکی است . برای رسیده به توان مشابه در آنتن های معمولی، باید میلیون ها بار توان بیشتری مصرف کرد. البته، سیستم هایی که از آنتن های MI-MO استفاده می کنند، برای مدیریت صحیح سیگنال ها نیاز به پردازش بیشتری دارند.

اینتل بر این باور است که این آنتن ها در سیستم های انتقال داده آینده، حتما مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین می توان بدون پرداخت هزینه بالا، از این آنتن ها در pcها و نوت بوک ها استفاده کرد، زیرا هزینه تمام شده هر آنتن ، کمتر از یک دلار خواهد بود.

IEEE802.16 علاوه بر استفاده از آنتن های هوشمند ، از شبکه های Mesh نیز، که برای تحت پوشش قراردادن مناطق گسترده تر کاربرد دارند، پشتیبانی می کند. در شبکه های Mesh تلفن های همراه ،‌PDAها، نوت بوک ها ، بازی های الکترونیکی، و pcها به عنوان نقاط تقویت سیگنال شبکه مورد استفاده قرار می گیرند تا به این ترتیب، دامنه تحت پوشش شبکه به میزان زیادی گسترش‌ یابد. ویژگی این شبکه ها در این است که ادوات به کار رفته، ارسال را با توان پایین انجام می دهند تا نیاز به مصرف انرژی زیادی وجود نداشته باشد. این ویژگی در شبکه هایی که ادوات به کاررفته در آن ، مانند تلفن های همراه یا PDAها، از باتری استفاده می کنند،‌ بسیار مهم است .

اینتل که خود از پشتیبانان این نوع شبکه بی سیم است، محصولات نیمه هادی مربوط به آن را در سال 2004 به بازار عرضه کرد. این قطعات مناسب ادوات سمت مشترک است که نقاط دسترسی WiMax می باشند. زیمنس تمایل دارد ایستگاه های پایه را در نیمه سال 2005 ارائه کند.

محصولات کاربر نهایی سازگار با 802.16 در سال 2006 و تلفن های همراه و PDAها با قابلیت کار با WiMax در سال بعد از آن آماده عرضه می شوند. اگر این محصول در حوزه MAN یا شبکه های شهری چنان موفق باشد که WLAN در صنعت بوده است، آینده خوبی در انتظارش خواهد بود. WLAN به خاطر تبعیت از یک استاندارد جهانی، گسترش خوبی پیدا کرده است و می توان هرجا از آن استفاده کرد.

Paul Otellini، قائم مقام اینتل، پیش بینی می کند که طی دو تا چهارسال ، WiMax به همان جایگاهی برسد که WLAN در حال حاضر قرار دارد. اولین نوت بوک با قابلیت کاربا WiMax در 2006 در بازار خواهد بود و بنا به گفته Otellini، می توان در سال بعد منتظر تلفن همراه و PDA آن بود.