خانه / شبکه و امنیت / مفاهیم واقعی ومشکلات موجود در شبکه های وایرلس (قسمت 3)
Network

مفاهیم واقعی ومشکلات موجود در شبکه های وایرلس (قسمت 3)

دراین فصل به مفاهیم واقعی ومشکلات موجود در شبکه های وایرلس می پردازیم که اغلب انها به واسطه ی واسط مورد استفاده (یعنی هوا)ونیز محیط اطراف ما بوجود می ایند .

 

مفاهیم وتعاریف :

Wavelength:طول موج فاصله ی بین دوقله ی متوالی یک موج (سیگنال ) می باشد.فرستنده ای که درون APقرار دارد .یک موج به شکل یک سیگنال ACتولید می کند .سپس این موج را به انتن می فرستد تا از انجا به شکل یک موج سینوسی در فضا تشعشع یابد .برخی از ویژگی های شکل موج به این ترتیب است :

_شکل موج رادیویی AMبین 400تا 500طول دارند .

_امواجی که در Wirelessها فعالیت می کنند،تنها چند سانتی متر طول دارند .

_موجی که توسظ ماهواره ارسال می شود .تقریبا 1میلی متر طول دارد .

 

Frequency:در مورد فرکانس در فصل قبل توضیح داده شد .لذا در اینجا برخی از ویژگی های فرکانس را بیان می کنیم :

_1سیکل برابر است با 1 هرتز .

_فرکانس های بالاتر ،مسافت های کوناهتری را می پیمایند .

_اگر یک شکل موج ،در یک ثانیه ،تنها 1 بار دیده شد فرکانس ان موج 1Hzاست .

_اگر یک شکل موج ،در یک ثانیه ،10بار دیده شد فرکانس ان موج 10HZاست .

_اگر یک شکل موج ،در یک ثانیه 1.000.000.بار دیده شد فرکانس ان موج1MHZاست .

_اگر یک شکل موج .در یک ثانیه 1.000.000.000بار دیده شد ،فرکانس ان موج 1GHZاست .

Amplitude: مقدار یا انداره ی انرژی که به سیگنال داده می شود را دامنه سیگنال می گویند . در واقع این amplitude است  که به موج اجازه می دهد که مسافتی را طی کند و دورتر برود مثلا ما هر چه بلندتر حرف مبزنیم انرژی بیشتری در سگنال صدا قرار دارد .پس دامنه بلندتری دارد.

 

EIRP:هنگامی که ap سیگنال را به انتن می دهد کابلی که بین این دو قرار دارد مقداری از توان را تلف می کند .

مقدار gain که ما استفاده میکنیم بستگی به نوع انتن دارد .Effective Isotropic Radiated Powerبرابرست با

EIRP=TRANSMITTER OUTPUT POWER –Cable loss+antenna gain

 

مدل ها وپارامتر های محیط :

مدل free path loss:

هنگاممی که سنگی را درون برکه ای می اندزید . می بینید که امواج اب شکل می گیرند و به تدریج بزرگ وبزرگتر می شوندوبا بزرگتر شدن ،ضعیف تر نیز نی گردند :تا زمانیکه دیگر موجی باقی نمی ماند .مثل همین کار را یک منبع مولد سیگنال می تواند انجام دهد (یک  APیا ….).

در مدل مسیر بدون اتلاف هیچ چیزی وجود ندارد که موج را نگه دارد بلکه موج به واسطه ی تشعشع خود به تدریج ضعیف شده تا درنهایت به طور کامل از بین می رود.

در این شکل برای محاسبه ی محدوده ی قابل پوشش ،باید انرژی تلف شده ونیز فاصله دستگاهاها را در نظر بگیریم ،

زیرا هر چه از منبع سیگنال دور تر می شویم ،سیگنال دریافتی ضعیف تر می شود.

 

جذب (Absorptine):

جذب .که با کاهش دادن دامنه (amplitude)ی یک سیگنال ،روی ارتباط وایرلس شما تاثیر می گذارد .

یکی از تاثیرات absorption،ایجاد گرما است .هنگامی  که یک موج را جذب می کند . گرم می شود!

مثل این مورد را حتما در اجاق های MICROWAVEمشاهده کرده اید (دستگاههایی که امواجی را تولید میکنند که بوسیله مواد غذایی جذب می شوندوباعث کرم شدن انها می شود ).

 

 

اخطار :شما می توانید یک فنجان نسکافه در دستگاه ماکروویوو بگذارید و پس از مدتی می بینید که نسکافه ی شما جوش می اید اما فنجان شما کاملا سرد است علیت این مسله اینست که مایعات و مواد نرم خعلی سریع این امواج را جذب می کنند حال می تواند یک فنجان hot choclete باشد ،یک تکه کیک عسلی باشد یا اینکه مغز شما باشد !!!هنگام استفاده از چنین دستگاههایی باید مطمعن شوید که محدوده ی انرژی دهی امواج ،کنترل شده واستاندارد هستند (با خریدن دستگاههای مناسب .یا ترجیحا نخرید انها ) بخصوص در مورد کودکان (به دلیل دوران تر بودن مایع مغزی انها )این خطر دوچندادن است و می تواند موجب ضایعات شدید مغزی شود . ( زیرا بسان گرم کردن مواد غذایی ،در صورت طولانی مدت از امواج ماکرویو ،می تواند سلولهای بخشی از مغز را نیز سوزانده یا نابود کند ،لذا ان بخش از مغز را از کار می اندازد که این خود موجب انواع سندرم ها ،فلج ها  بیماری چون الزایمر وMsمی گردد.)

 

 

مشکل اساسی درabsorption اینجاست که اگر یک موج بطور کامل جذب شود ،دیگر متوقف می شود .البته این مسله تنها فاصله ی تحت پوشش را کاهش مید هد . و روی طول موج و فرکانس ان تاثیری ندارد .

دریک مثال .فرض بفرمایید که می خواهید در اداره  ای سرویس وایرلس راه اندازی کنید .در ابتدا که یک فضای خالی دارید ،با استفاده از datasheetهرAPمورد استفاده ،به راحتی می توانید اطلاعات لازم (شامل محدوده ی تحت پوشش ؛تعداد کاربران ،نوع سرویس مورد نیاز و…..)را تکمیل نموده وتجهیزات شبکه را پیاده سازی نمایید:

 

اما پس از پارتیشن بندی محیط اداره و قرار گرفتن وافراد واشیاء مختلف در محیط ،می بینید که شبکه ی شما در برخی نقاط throghput لازم را ندارد وحتی برخی کاربران از عدم اتصال شبکه شکایت دارند ،که مهمترین علت ،جذب و تلف شدن بخشی از سیگنال های شما در محیط است:

 

 

انعکاس (reflection):

هرچند جذب باعث تضعیف سیگنال می گردد. اما تنها عامل تضعیف نیست. انعکاس باعث می شود مسیر سیگنال عئض شدع ،در یک راستای دیگر حرکت کند همانطور که  یک شعاع نور در اینه منعکس می شود ،امواج نیز توسط برخی اشیاء انعکاس پیدا می کنند .(البته در محیط های اداری شاید اینه کمتر پیدا شود ،اما اجسامی مثل مانیتور یا قاب های طراحی از جنس شیشه و به  وفور یافت می شوند.)

انعکاس به فرکانس بستگی دارد واشیایی که برخی  فرکانس هارا منعکس می کنند ممکن است برخی فرکانس های دیگر را منعکس ننمایند :لذا می توان از فرکانس هایی استفاده کرد که کمتر توسط اشیاء عادی منعکس شوند .

 

 

چند مسیری (Multipath):

پدیده ی چند مسیری زمانی اتفاق می افتد که بخشی از سیگنال هایی که منعکس شده اند بصورت نا مرتب به گیرنده برسند .لذا ممکن است که گیرنده  یک سیگنال را چندین بار دریافت کند .همچنین این امر می توادن سیگنال را غیر هم فاز کند (out –of-phase)،لذا این سیگنال ها می توانند یکدیگر را خنثی کنند و یک null signal را نتیجه دهند .

شاید بتوان گفت این پدیده ،چیزی شبیه  Multiple frame  transmission در شبکه های LANاست که در ان ،روتر یک پکت را چندین بار از منابع مختلف دریافت می کند ودر نتیجه جدول ادرس های MAC ان روتر دچار مشکل می شود.

 

پراکندگی (SCATTERING):

برخی اجسام که لبه های تیز دارند و نیز ذرات مختلف منعکس کننده دارند ،موجب می شوند که امواج به جهت های مختلف منحرف شوند که به این پدیده ،پراکندگی می گویند مثل زمانی که یک شعاع نور به قطعه ای از بلور یک لوستر برخورد می کند و به جهات مختلف منعکس می شود .در محیط طبیعی ذرات اب بخار ویا گرد وخاک می توانند باعث پراکندگی سیگنال ها شوند و به همین علت شرایط بد جوی  می تواند روی ارتباطات وایرلس تاثیر منفی بگذارد .

 

پراکندگی بیشتر روی طول موج های کوتاه اثر می گذارد و وابسته به فرکانس سیگنال است .

 

شکست (Scattering):

شکست به معنای تغییر در راستا یا انحرف مسیر موج است هنگامی که سیگنال از یک محیط با یک چگالی خاص وارد محیطی با چگالی دیگر می شود . بهترین مثال شکست نور در عبور از یک لیوان است یا در عبور از اب استخر ،لذا ما کف استخر را خعلی نزدیک می بینیم همچنین در استخر هایی که در زیر اب موزیک پخش می شود اما بیرون از اب هیچ صدایی شنیده نمی شود از همین ویژگی کمک می گیرند .

 

مسیر دید(line of  sight):

در ارتباط نزدیک می توان کاری کرد که فرستنده و گیرنده روبروی هم قرار گیرند و مانعی بین انها نباشد (اصطلاح می گوییم فرستنده و گیرنده همدیگررا ببینند).

اما در فواصل دور علاوه بر وجود موانعی طبیعی که از سر راه برداشتن انها غیر ممکن است (مثل درختان ،کوه ها و….)انحنای کره ی زمین خود به عنوان یک مانع عمل می کند .

تفریق (diffraction):

تفریق جزء مواردیست که که هم ضرر دارد و هم سود فرض کنید که سیگنال ها قرار بود فقط به خط مستقیم حرکت کنند ، انوقت دیگر اگر کسی پشت دیوار می ایستاد نمی توانست سیگنال هایی از یک انتن بالای دیوار می اید را در یافت کند .

تفریق عاملی است که اجازه می دهد سیگنال های رادیویی در اطراف زمین یا در پشت موانع منتشر شوند . لذا در شکل زیر ، انتن سمت راست با اینکه پشت یک مانع قرار دارد اما باز هم می تواند سیگنال های انتن سمت  چپ را در یافت نماید .

 

به این مدل ،knife  Edig model (مدل لبه چاقو) گفته می شود .

 

 

Fresnel zone :

در  شکل قبل محدودیت هایی برای فواصل بین انتن ها ونیز بین هر انتن و مانع ،و همچنین برای ارتفاع هر کدام وجود دارد .لذا پارامتری تعریف می کنیم به نام fresnel که فرمول محاسبه ی ان به این ترتیب است :

Fresnel zone  میگوید که هنگامی که دو انتن از فاصله ی خاصی از یکدیگر قرار داشته و باهم در ارتباط باشند ،به خاطر انهنای زمین ،باید حداقل ارتفاع Hرا داشته باشند که این ارتفاع از انی فرمول بدست می اید:

H=F+C

در ای نفرمول Fبرابر با 60درصد مقدار Fresnel zone است وCهم پارامترانحنای زمین است .

در جدول زیر ،مقادیر لازم برای پارامترهای مختلف فرمول بالا داده شده است .

توجه :در این شکل ،چنانچه در حالت بدبینانه ،انحنای زمین را خیلی زیاد فرض کنیم (یا مانعی مثل تپه در بین دو انتن قرار دهیم )،می توان به شکل قبل (مدل لبه چاقو )رسید.

توجه :سیگنال های indoor،کوچکتذ ار ان هستند که تحت تاثیر این امر قرار گیرند .

 

 

RSSI:

Received singnl strength indicatorنشان دهنده ی اینست که چقدر سیگنال دریافت شده است. RSSIبرای هر محصول (vendor) ،به صورت جداگانه وبا دستگاههای خاص خودشان اندازه گیری می شود .لذا scaleهای مختلفی دارند و در نتیجه نمی توان انها را با یکدیگر مقایسه کرد (مثلا برخی از 0تا 100وبرخی دیگر از 0تا 60تقسیم بندی می شوند).

یکی از دستگاههای محاسبه ی RSSIدر شبکه های وایرلس Network stumblerنام دارد .

 

نسبت سیگنال به نویز(SNR):

 

Signal –to –Nois  ratioعبارتیست برای بیان میزان قدرت سگنال نسبت به نویز که سیگنال را خراب و تضعیف می کند ففرض کنید در یک پارک مشغول صحبت کردن با دوست خود از طریق موبایل هستید ،در حالیکه کودکان زیادی انجا مشغول بازی و سرو صدا هستند .فردی انسوی خط تلفن است. نمی تواند صدای شما را به خوبی بشنود ،چون صدای بقیه ی افراد وکودکان با صدای شما تداخل می کند .حال شما هر چه بلندتر حرف بزنید ،نسبت سیگنال اصلی به سیگنال های اضافی بیشتر می شود ودوست شما صدا را بهتر می شنود .یعنی SINRسیگنال در یافتی قوی تر وبیشتر می شود .

 

Link Budget:

بودجه ی یک لینک،تما gainها وتلفات بین فرستنده وگیرند را در نظر می گیرد :که شامل تضعیف سیگنال gainانتن وسایر تلفات مختلف است که ممکن است بوجود بیاید ایت فاکتو از این نظر حائز اهمیت است که بدانیم برای ارسال یک سیگنال قدر توان نیاز است تا گیرنده بتواند سیگنال مناسبی دریافت نماید.

 

Received power (dBm)=Transmitted power (dBm)+Gains(dB)-Losses(dB)     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پاپ کده

درباره‌ی majidkingkm

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *