پاورپوینت شبکه های بی سیم محلی و تداخل کانالها

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

مبانی شبکه های بی سیم

فصل سوم: شبکه های بی سیم
شبکه های بی سیم محلی و تداخل کانالها

اسلاید 2 :

مطالب فصل سوم
شبکه های بی سیم سلولی
شبکه های محلی بی سیم
تداخل کانالها در شبکه های بی سیم

اسلاید 3 :

نکات کلیدی شبکه های بی سیم محلی

فناوری های اصلی بکار رفته برای LAN های بی سیم عبارتند از مادون قرمز، طیف گسترده و مایکروویو باند باریک.
استاندارد IEEE 802.11 مجموعه ای از سرویس ها و لایه های فیزیکی انتخابی را برای LAN های فیزیکی تعریف میکند.

سرویس IEEE 802.11 شامل مدیریت اتصال، حمل داده و امنیت است.

اسلاید 4 :

طیف امواج الکترومغناطیس

امواج الکترومغناطیس به امواجی گفته میشود که در آنها میدان الکتریکی بر میدان مغناطیسی عمود بوده و میتوانند در فضاي آزاد (حتی در خلاء )انتشار یابند.

این امواج محدوده بسیار وسیعی از فرکانسها را شامل بوده و بسته به فرکانس آنها رفتارهاي بسیار متفاوتی از خود نشان میدهند.

در شکل طیف امواج الکترومغناطیس نشان داده شده است.

اسلاید 5 :

طیف امواج الکترومغناطیس

همانطور که مشاهده میکنید این امواج از فرکانسهاي بسیار پایین قابل شنیدن تا فرکانسهاي بسیار بالا که براي کاربردهاي هسته اي استفاده میشود را شامل میگردد.

بخشی از طیف، یعنی فرکانسهاي 3 کیلوهرتز تا 300گیگاهرتز براي کاربردهاي ارتباطی استفاده میگردد.
این بخش خود به 8 باند تقسیم بندي شده است.

رفتار این باندها از نظر نحوه انتشار متفاوت است به طوري که در باندهاي با فرکانس کمتر امواج میتوانند از انحناي کره زمین پیروي کرده و در سطح آن انتشار یابند.

در فرکانسهاي بالاتر، امواج بایستی به لایه هاي جو (یونسفر و تروپسفر) برخورد کرده و بازگردند تا بتوانند از نقطهاي به نقطه دیگر منتقل شوند

فرکانسهاي بسیار بالا براي ارتباطات فضایی استفاده میشوند زیرا این امواج میتوانند از لایه-هاي جو عبور کنند.
از باندهاي MFوLF براي ارتباطات رادیویی AM،

از باند VHFبراي ارتباط رادیویی FMو
از باندهاي VHFو UHFبراي ارتباطات تلویزیونی استفاده میشود.

اسلاید 6 :

ارتباطات بی سیم

اسلاید 7 :

ناحیه ها و فرکانس

اسلاید 8 :

فرکانسهاي رادیویی(RF)

اگرچه نقطه تمایز مشخصی بین فرکانسهاي رادیویی و مایکروویو وجود ندارد، اما به طور کلی فرکانسهاي 3 کیلوهرتز تا یک گیگاهرتز را امواج رادیویی مینامند.
سه ویژگی خوب امواج رادیویی عبارتند از:

1) تولید امواج رادیویی ساده است، 2) مسافت زیادي را طی میکنند و 3) به راحتی در ساختمانها نفوذ میکنند.
لذا هم براي ارتباط درونی (داخل ساختمان) و هم براي ارتباط بیرونی (خارج ساختمان) بطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.

امواج رادیویی چند سویه هستند، یعنی از منبع به تمام جهات منتشر میشوند، به طوري که نیازي نیست فرستنده و گیرنده از لحاظ فیزیکی خود را تنظیم کنند؛
به عبارت دیگر احتیاجی به دید مستقیم نیست.

در فرکانسهاي پایین، امواج رادیویی از موانع عبور میکنند، اما قدرت آن با فاصله گرفتن از منبع و حرکت در هوا به شدت کاهش مییابد.

در فرکانسهاي بالا، امواج رادیویی تمایل دارند در خط مستقیم حرکت کنند و با برخوردبه موانع منعکس میشوند. چون امواج رادیویی میتوانند مسافتهاي زیادي را طی کنند، تداخل بین کاربران به عنوان یک مساله مطرح؛ به همین دلیل براي استفاده از این امواج نیاز به اخذمجوز است.

اسلاید 9 :

مایکروویو (Microwave)

برخی دیگر از شبکه هاي بیسیم، از باند فرکانسی مایکروویو به عنوان محیط انتقال استفاده میکنند.
امواج مایکروویو برخلاف امواجRF، فقط در یک جهت منتشر میشوند؛

بنابراین آنتنهاي فرستنده و گیرنده باید دقیقاً تنظیم شوند؛ این خود میتواند یک مزیت براي این نوع امواج باشد.
چراکه یک زوج آنتن تنظیم شده مقابل هم، میتوانند بدون تداخل با یک زوج آنتن دیگر کار کنند.

معمولاً آنتنهاي فرستنده و گیرنده را بر روي ارتفاعات قرار میدهند تا موانع طبیعی و مصنوعی و همچنین انحناي کره زمین نتواند مانع ارتباط آنها شود.

در فواصل طولانی باید از تکرارگر استفاده نمود.

این امواج در برابر تداخل حاصل از فعالیتهاي الکتریکی اتمسفري نظیر رعد و برق بسیار حساس هستند.
فرکانس سیگنال در سیستمهاي مایکروویو بین 1 تا 300 گیگاهرتز میباشد.

مایکروویو تقریباً ارزان است. زیرا نصب دو برج ساده و نصب آنتنهایی بر آنها نسبت به خرید 50کیلومتر فیبر و عبور آن از مناطق شهري شلوغ و آن هم از زیر خاك، یا عبور آنها از بین کوهها، ارزانتر تمام میشود.

اسلاید 10 :

مادون قرمز (IR)

اسلاید 11 :

مادون قرمز (IR)

میتوان از امواج نور در ناحیه مادون قرمز به عنوان محیط انتقال در شبکه هاي بیسیم استفاده کرد.
430 THz ∼ 300 GHz
استفاده از امواج نوري مادون قرمز براي محیطهاي سربسته بسیار مناسب است.

مثلاً یک اتاق بزرگ میتواند به یک ارتباط مادون قرمز مجهز شود و دسترسی به شبکه براي تمام کامپیوترهاي اتاق امکانپذیر شود.

شبکه هاي مادون قرمز خصوصاً براي کامپیوترهاي قابل حمل مناسبند زیرا مادون قرمز امکان ارتباط بیسیم را بدون نیاز به آنتن فراهم میکند.

از آن جایی که فرکانس امواج رادیویی در ناحیه مادون قرمز بالا است، سرعت انتقال داده در سیستمهاي مادون قرمز نیز بالا بوده و بین Mbps1 تاMbps16 میباشد.

این امواج از اجســام شفاف عبــور میکنند و در برخورد با موانع برگشت پیدا میکنند.
همچنین فرستنده و گیرنده مادون قرمز احتیاج به دید مستقیم دارند. سیستمهاي کنترل از راه دور که در وسایلی چون تلویزیون و استریوها به کار میروند با انتقال مادون قرمز کار میکنند.

اسلاید 12 :

ارتباطات ماهواره اي

سیستمهاي ارتباطی ماهواره اي، از ماهواره براي انتقال سیگنال بین ایستگاههاي زمینی استفاده میکنند؛
به این ترتیب میتوان ارتباط فواصل دورتري را فراهم نمود.
ماهواره هاي مخابراتی به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم بندي میشوند.
یک ماهواره غیرفعال تنها سیگنالهاي رادیویی دریافتی را به طرف زمین برمیگرداند و در واقع مثل یک آینه عمل میکند.
اما یک ماهواره فعال مانند یک تکرارگر عمل میکند و سیگنالهاي دریافتی را تقویت کرده سپس به طرف زمین ارسال میکند.

اسلاید 13 :

ارتباطات ماهواره اي (2)

چون قرار دادن یک ماهواره مخابراتی در مدار زمین گران تمام میشود، یک ماهواره عموماً شامل چندین فرستنده –گیرنده مستقل است.
هر فرستنده-گیرنده در یک فرکانس رادیویی(کانال) کار میکند.
بنابراین برقراري چندین ارتباط بطور همزمان امکان پذیر میگردد.
به علاوه، به دلیل اینکه یک کانال ماهواره میتواند به طور مشترك استفاده شود مشترکین متعددي از آن بهره میبرند.
شکــل زیر یک ارتبــاط ماهواره اي را بین دو ایستگاه زمینی فرستنده و گیرنده نشان میدهد.
این دو ایستگـاه میتوانند از هم بسیار دور بوده حتی در دو طرف یک اقیانوس باشند.

اسلاید 14 :

ارتباطات ماهواره اي (3)

ماهواره ها بر اساس فاصله از سطح زمین به سه دسته تقسیم میشوند:
ماهوارههاي مدار پایین یا LEO که در فاصله 500تا 1500کیلومتري سطح زمین قرار دارند.
ماهوارههاي مدار متوسط یا MEOکه در فاصله 6000تا 20000کیلومتري سطح زمین قرار دارند.
ماهوارههاي همزمان با زمین یاGEO که در فاصله 36000کیلومتري سطح زمین قرار دارند.

اسلاید 15 :

ارتباطات ماهواره اي (3)

ماهواره ها بر اساس فاصله از سطح زمین به سه دسته تقسیم میشوند:
ماهوارههاي مدار پایین یا LEO که در فاصله 500تا 1500کیلومتري سطح زمین قرار دارند.
ماهوارههاي مدار متوسط یا MEOکه در فاصله 6000تا 20000کیلومتري سطح زمین قرار دارند.
ماهوارههاي همزمان با زمین یاGEO که در فاصله 36000کیلومتري سطح زمین قرار دارند.

اسلاید 16 :

ارتباطات ماهواره اي –ماهواره هاي مدار پایین یا LEO

در فاصله 500تا 1500کیلومتري سطح زمین قرار دارند
مشکل اصلی مدارهاي پایین سرعت ماهواره در آن مدار است.
با توجه به اینکه گردش ماهواره از گردش زمین سریعتر است، ماهوارههاي سطوح پایین دربالاي یک نقطه از زمین ثابت نمی مانند و ناظري که از زمین با تلسکوپ این ماهواره را مشاهده میکند، حرکت این ماهواره را شاهد است.
در حقیقت یک ماهواره مدار پایین در مدت یک و نیم تا دو ساعت یک دور کامل به دور زمین میزند.
براي اینکه پوشش مداوم و 24ساعته از یک ناحیه توسط این ماهوارهها فراهم شود، مجموعه اي از این ماهواره ها توسط شرکتهاي مخابراتی در مدار قرار میگیرند.

این مجموعه طوري انتخاب میشوند که هر نقطه از روي زمین در هر زمان، حداقل یک ماهواره را در بالاي سر خود داشته باشد.
مثلاً در سیستم Iridium، تعداد 66 ماهواره در شش مدارLEOدر ارتفاع 750کیلومتري زمین قرار گرفته اند.
این ماهواره ها علاوه بر فرستنده-گیرنده هایی که براي ارتباط با ایستگاه زمینی دارند، تجهیزات رادیویی براي برقراري ارتباط با ماهواره هاي دیگر آرایه نیز دارند و در عین حال که در مدار خود حرکت میکنند، با ماهوارههاي دیگر نیز ارتباط برقرار میکنند.

مثلا فرض کنید در زمان خاصی ماهوارهاي که بالاي اروپاست اطلاعاتی را از یک ایستگاه زمینی در آلمان به مقصد آمریکا دریافت مینماید. ماهواره دریافت کننده ممکن است اطلاعات انتقالی را به ماهواره دیگري بفرستد،که آن ماهواره نیز به نوبه خود آن را به ماهوارهاي تحویل دهد که به ایستگاه زمینی در آمریکا در نزدیکی مقصد دسترسی دارد.

اسلاید 17 :

ارتباطات ماهواره اي- ماهواره هاي مدار متوسط یا MEO

در فاصله 6000تا 20000کیلومتري سطح زمین قرار دارند
ماهواره هاي مدار متوسط حدوداً در مدت شش ساعت یک دور کامل زمین را میپیمایند.
یکی از کاربردهاي مهم این نوع ماهواره ها، در سیستم موقعیت یابی سراسري یا GPSاست.
مطابق قوانین ریاضی اگر در یک صفحه قرار گرفته باشیم و فاصله ما تا سه نقطه دیگر در صفحه مشخص باشد، موقعیت دقیق ما در آن صفحه مشخص خواهد شد.
این قانون در فضا براي چهار نقطه صادق است.

سیستم GPS از تعداد 24 ماهواره در شش مدار MEO تشکیل شده است. این مدارات به گونه اي در نظر گرفته شده اند که در هر لحظه، چهار ماهواره از هر نقطه زمین قابل مشاهده باشد. از روي فاصله نقطه زمینی از این ماهواره ها، موقعیت دقیق آن در زمین قابل محاسبه است.

اسلاید 18 :

ارتباطات ماهواره اي-ماهواره هاي همزمان با زمین یاGEO

در فاصله 36000کیلومتري سطح زمین قرار دارند.
ماهواره هاي همزمان با زمین در مداري قرار دارند که دقیقاً با گردش زمین همزمان هستند و از این رو به این نام خوانده میشوند.
این مدار به عنوان مدار ایستان با زمین(GEO) خوانده میشود، زیرا ماهواره از زمین همواره در نقطه ثابتی دیده میشود.

براي مثال، یک ماهواره همزمان در مدار مدور بالاي خط استوا بر روي اقیانوس اطلس میتواند براي جابجایی اطلاعات بین اروپا و آمریکاي شمالی در تمام زمانها استفاده شود چراکه همواره در نقطه بالاي اقیانوس قرار دارد.
با استفاده از قوانین فیزیکی میتوان فاصله اي را که یک ماهواره باید از سطح زمین داشته باشد تا با گردش زمین همزمان شود، بدست آورد؛

این فاصله حدوداً36000 (دقیقا 35786) کیلومتر است.
براي پوشش کامل سطح زمین، سه ماهواره GEO کافیست.

اسلاید 19 :

شبكه های بی سیم مبتنی بر استاندارد IEEE 802.11x

در سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11:1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكههای محلی بیسيم منتشر ساخت.
اين 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 بیسيم يا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802.11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بينالمللی ISO و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا ANSI پذيرفته شده است.
تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بیسيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت.

استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعريف میكند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيطهای دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند میتواند به مقدار 1Mbps كاهش يابد.

اسلاید 20 :

سیر پیشرفت و بررسی استاندارد های 802.11

در سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11:1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكههای محلی بیسيم منتشر ساخت.

اين 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 بیسيم يا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802.11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بينالمللی ISO و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا ANSI پذيرفته شده است.
تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بیسيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت.

استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعريف میكند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيطهای دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند میتواند به مقدار 1Mbps كاهش يابد.