استانداردهاي تثبيت شده 802.11

سري استانداردهاي 802.11 شامل چهار استاندارد شناخته شده 802.11 ،802.11a  ، 802.11b و802.11g  مي باشد. هرچند IEEE هم اکنون درحال تكميل  استانداردهاي جديدتري است تا کم وکاستي هاي استانداردهاي موجود را برطرف  سازد. اين استانداردها درپي افزايش امکانات جنبي لايه فيزيکي ، افزايش امنيت شبکه ويا کيفيت سرويس(QoS) هستند. بين اين استانداردها شباهت هاي بسياري وجود دارد.هرچند هرکدام  داراي ويژگي ها خاص خود نيز مي باشند که در ادامه به بررسي آنها مي پردازيم.

802.11

اين پروتکل در جولاي 1997 به عنوان اولين استاندارد کاربردي شبکه هاي وايرلس با حداکثر نرخ ارسال اطلاعات 2 Mbps روي باند 2.4 GHz طراحي شد. نکته بسيار واضح آن است که هر قدر فاصله بين کاربر و AP زيادتر باشد اين نرخ ارسال اطلاعات کاهش مي يابد. در اين پروتکل ما دو تكنيك متفاوت براي مدولاسيون داريم که اولين آنها FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) است . دراين تکنيک اطلاعات روي  يک سيگنال حامل که دريک شکل کاملا تصادفي بين فرکانس ها مختلفي در بازه باند فرکانس تعريف شده، سوئيچ مي کند مدوله مي گردد.اين تکنيک باعث کاهش تداخل فرکانسي مي گردد بالاخص اگر منبع تداخل داراي فرکانس حامل ثابتي باشد. طرح مدولاسيون دوم که در 802.11 استفاده شده است DSSS                           (Direct-Sequence Spread Spectrum) است که اطلاعات در ماشين فرستنده با يک نرخ بالاتري نسبت به اطلاعات کاربر کد مي گردد. چون دراين شکل مدولاسيون  تعدادي بيت در انتقال اطلاعات اضافه مي گردد درصورت ازدست رفتن يک يا چند بيت امکان بازيابي وجود دارد ودرنتيجه شبکه نسبت به تداخل داراي حساسيت کمتري خواهد بود. دراين استاندارد دونوع مدولاسيون پشتيباني مي گردد اما هيچ سازگاري بين آنها وجود ندارد. براساس مدولاسيون FHSS ما داراي 79 کانال روي باند UNII مي باشيم درحالي که درمدولاسيون DSSS درحالت Non-Overlapping  داراي سه کانال ودرشکل Overlapping  داراي 6 کانال ارتباطي روي باند ISM هستيم. 

 802.11a

اين استاندارد WLAN در سپتامبر 1999 کامل شد. اين پروتکل امکان ايجاد يک شبکه با پهناي باند بالا راممکن مي سازد. اين پروتکل حتي قابليت پياده سازي روي شبکه ATM   (Asynchronous Transfer Mode) را دارا مي باشد. باند کاري اين پروتکل روي فرکانس 5GHz است وداراي 8 کانال ارسال ودريافت است. اگرچه دربرخي کشورها اين کانال ها به  12 تا نيز مي رسد.وجود کانال اضافي در فرکانس هاي بالاتر تداخل را با AP مجاور به حداقل مي رساند.

FCC (Federal Communication Commission) تمام 300Mhz را به سه باند کوچکتر 100MHz با توان هاي متفاوت تقسيم مي کند. باند اول دررنج 5.15-5.25 GHz کارمي کند وداراي ماکزيمم توان خروجي 50 ميلي وات است. باند مياني روي رنج 5.35 GHz  با ماکزيمم توان 250 ميلي وات وآخرين باند از رنج 5.725-8.825 GHz  با حداکثر توان خروجي يک وات استفاده مي کند. باند يک ودو براي شبکه هاي داخل يك ساختمان  بيشتر مناسب است. 802.11a اطلاعات را با نرخ  54 Mbps ارسال مي کند که پنج بار سريعتر از 802.11b است. اگرچه دراين تکنولوژي سرعت انتقال هاي 6,12,24 Mbps نيز وجود دارد. بارديگر متذکر مي شويم که هرقدر نرخ ارسال اطلاعات افزايش يابد فاصله موثر  APsکمتر مي گردد. استفاده کنند گان خانگي اين تکنولوژي كمال استفاده را مي توانند از پهناي باند بالاي آن بكنند به  مانند انتقال اطلاعا ت موزيک و ويدئو ويا فايل هاي بزرگ. مدولاسيون مورد استفاده براي داشتن  اين پهناي باند OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) است. OFDM  يک مدولاسيون ديجيتال است که يک سيگنال را به چند کانال در فرکانس هاي مختلف تقسيم  مي نمايد. 802.11a اولين استاندارد پيشنهادي IEEE  بوده است ولي به خاطر مشکلات در پياده سازي OFDM بعد از 802.11b به تائيد نهائي رسيد. اين تکنولوژي بسيار مناسب براي شرايط زير است .

1- کارائي بيشتر لازم است که البته اين کارائي محدودبه کار با موزيک ويا ويدئو نمي باشد.

2- درجائي که تداخل کنندگان الکترونيکي در باند فرکانسي 2.4 GHz وجود دارد ونمي توان از تکنولوژي 802.11   استفاده نمود . اين تداخل کنند گان شامل مايکرو فرها وتلفن هاي بي سيم  و دستگاه هاي داراي ارتباط Bluetooth مي باشد.

3- استفاد ه در محلي که تعداد استفاده کنندگان بسيار زياد است مانند کامپيوترهاي يک آزمايشگاه  ، هواپيما يا کتابخانه .

برخي محدوديت هاي اين تکنولوژي عبارتند از افزايش تلفات انتقال وکاهش برد موثر شبکه ( اين طول 50 متر در مقابل 100 متر برد  شبکه 802.11b است). اين کاهش برد موثر سبب استفاده از APs  براي جبران سازي مي گردد.علاوه برآن ميزان توان مصرفي اين تكنولوژي بيشتر از تکنولوژي  802.11b است.

802.11b

اين تکنولوژي دومين استاندارد لايه فيزيکي براي  WLANs است که در سال 1999 تکميل شد.امروزه محصولات بسياري از اين تکنولوژي در آمريکا ، آسيا واروپا وجود دارد.

برخلاف استفاده کننده هاي 802.11a که داراي يک سري مشکلاتي در استفاده ازاين تکنولوژي در اروپا به خاطر باند راديوئي مورداستفاده آن هستند کاربران اين تکنولوژي ازحمايت همه جانبه سازندگان و دست اندرکاران شبکه برخوردارند. اين تکنولوژي داراي سه کانال روي طيف 2.4-2.4835 GHz با پهناي باند 11 Mbps است. حداکثر باند قابل استفاده  عموما کمتر ازاين مقدار است چرا که بين استفاده کنندگان يک AP تقسيم مي گردد.به عنوان يک اصل کلي ميزان اين پهناي باند با افزايش فاصله بين نودهاي شبکه کاهش ميابد. معمولا دراين تکنولوژي شعاع 100 پوشش داده مي شود که البته درشرايط بهتر مانند کم کردن اثر تداخل کنندگان مي توان به شعاع پوشش بيشتري دست يافت. چيپ ست هاي بردهاي 802.11b از يک مدولاسيون به نام CCK (Complementary Code Keying ) استفاده ميکند که يک فرم از DSSS است که اطلاعات را روي سه کانال ارسال ودريافت مي کند. اين باند فرکانسي بين بسياري لوازم خانگي الکترونيکي کم توان شامل مايکرو فر ، تلفن هاي بي سيم ، دستگاههاي حاوي Bluetooth و درب بازکن هاي از راه دور مشترک است. به شکل ايده آل  برد اين تکنولوژي 400 مترمي باشد وسازگار با تکنولوژي جديد 802.11g  است.

دراين زمينه ها مي توان ادعا کردکه مناسبترين بستر شبکه ، تكنولوژي 802.11b است.

1- پوشش بيشتري لازم باشد.

2- پيش ازاين روي پياده سازي  802.11b   سرمايه گذاري کرده باشيم.

3-  هنگامي که دامنه پراکندگي نودها بسيار زياد باشد.

مهمترين محدوديت اين تکنولوژي عبارت است از محدوديت سرعت وکانال.همچنين احتمال تداخل روي اين تکنولوژي بيشتر مي باشد بالاخص اگر تعداد نودها وAPs  اضافه گردد. بعلاوه ، درصورتي که تعداد قابل توجه اي از نودها درنزديک يك ديگرقرار گيرند اين تاثير سوء بيشتر مي گردد. با توجه به اين که استاندارد داراي سه کانال ارتباطي است پهناي باند کمتري نسبت به  استانداردهاي مصوب ديگر دارد.

802.11g

IEEE يک گروه کاري براي طراحي وتوسعه يک استاندارد جديدتر به نام 802.11g براي ارتباط وايرلس در فواصل کوتاهتر و لي با نرخ ارسال حداکثر 54 Mbps ايجاد کرد. اين تکنولوژي درحالي که سازگار با تکنولوژي  802.11b است داراي سرعت ارسال  بالاتري نيز مي باشد. دراين تکنولوژي سرعت در بازه 22-54 Mbps قابل تغيير است که ميزان آن در بدترين حالت 2 برابر تکنولوژي 802.11b است. به خاطر سازگاري که قبلا به آن اشاره شد دراين تکنولوژي قابليت مدولاسيون CCK وجود دارد که يک فرم از مدولاسيون DSSS است. حتي در اين جا امکان ارتباط آداپتورهاي 802.11b با يك  AP كه از  تکنولوژي  802.11gاستفاده مي كند وجود دارد.البته پر واضح است که نرخ ارسال اطلاعات درترکيب بندي مختلط يادشده به11 Mbps  تنزل مي يابد. نكته جالب آنكه براساس فاصله بين المان هاي شبکه درتکنولوژي 802.11g  از مدولاسيون PBCC (Packet Binary Convolution Coding ) استفاده مي شود که نرخ ارسال اطلاعات بالاتري را ممکن مي سازد.اين تکنولوژي براي شرايط زير بسيار مناسب است.

1- نياز به سرعت انتقال بالاتري نسبت به تکنولوژي هاي ديگر 802.11 که از مدولاسيون هاي OFDM,CCK و PBCC استفاده مي کنند داشته باشيم .

2- براي ارسال اطلاعات با نرخ ارسال 54 Mbps .

3- ارتقاء شبکه هاي که پيشتر روي تکنولوژي 802.11b سرمايه گذاري شده است.

وقتي که اين تکنولوژي 802.11g را باديگر تکنولوژي هاي مرتبط  مقايسه مي کنيم برخي جزئيات بسيار مهم ميگردند. مثلا درتکنولوژي 802.11g به دليل استفاده از باند راديوئي 2.4 GHz تلفات سيگنال حامل به مراتب از تکنولوژي 802.11a  کمتر خواهد بود. همچنان که  با افزايش فركانس تاثير مخرب وكاهنده موانع ازجمله ديوارها و اسباب واثاثيه بيشتر است. 802.11g داراي محدوديت ديگري نيز مي باشد وآن كه روي سه كانال Non_Overlapping  پياده سازي مي گردد وبه دست آوردن سرعت انتقال بالا بالا خص در توپولوژي با دامنه پراكندگي و تعداد كاربران بالا  مشكلتر مي باشد. يك راه حل آن است كه توان هركدام از AP را پائين تر بياوريم واجازه بدهيم تعدادبيشتري APدر نزديك يكديگر كار نمايند. ديگر تكنولوژي هاي خانواده 802.11 براي برطرف كردن برخي نواقص و يا ايجاد امكانات بهتر در حال طراحي است كه هنوز به عنوان استاندارد شناخته نشده است. اين پروتكل هاي  جديدتر  موجب اصلاحي  در استاندارد  موجود  مي گردد و يا امكان يا عملكرد جديدي به  تكنولوژي اخير اضافه مي كند.