توپولوژی‌های شبکه محلی بی‌سیم (WLAN) — Ad Hoc و Infrastructure

ساختار و اجزای شبکه‌های محلی بی‌سیم

تقریبا همزمان با به بازار آمدن کامپیوترهای کیفی فکر اتصال به اینترنت از طریق این سیستم‌ها شکل گرفت. مشکل اصلی، عدم سازگاری این شبکه‌های بی‌سیم با هم بود.

امروزه استاندارد غالب در شبکه‌های بی‌سیم IEEE 802.11 می‌باشد.

توپولوژی‌های شبکه بی‌سیم

• توپولوژی ساختار دار (وابسته) Infrastructure
• توپولوژی مستقل Ad Hoc

توپولوژی Ad Hoc

شبکه‌های بی‌سیم Ad Hoc شامل مجموعه‌ای گره‌های توزیع شده‌اند که با همدیگر به صورت بی‌سیم ارتباط دارند. در این توپولوژی شبکه‌ها از هیچ شکل خاصی تبعیت نمی‌کنند و هیچ نقطه ثابتی به عنوان مرجع وجود ندارد. در این شبکه هر نود قابلیت برقراری ارتباط با سایر نودها را دارا می‌باشد. بنابراین در یک توپولوژی دلخواه شکل گرفته‌اند. همچنین این توپولوژی ممکن است دارای مسیرهای یکطرفه باشد.

طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آنهاست. عملیات کنترل شبکه نیز بین نودها توزیع شده است، بدین معنی که هر نود مسئولیت کنترل خود را به عهده دارد. همچنین هر نود هم به عنوان Host و هم به عنوان Router عمل می‌کند.

در شبکه‌های Ad Hoc اگر دو گره در ناحیه انتشار خود باشند، می‌توانند مستقیم (Single – Hop) و اگر در برد هم نباشند به صورت چند گامی (Multi – Hop) با هم ارتباط برقرار کنند.

شبکه‌های Ad Hoc در بسیاری از موارد مفید واقع می‌شوند از جمله:

• سیستم‌های سیار مددرسانی در هنگام زلزله، سیل و آتش سوزی
• سیستم‌های هواشناسی سیار برای پیش‌بینی وضعیت هوا
• شبکه‌های نظامی
• شبکه تاکسی رانی
• کنفرانس‌ها و جلسات

تقسیم‌بندی شبکه‌های Ad Hoc

شبکه‌های بی‌سیم Ad Hoc به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• شبکه‌های سیار   Mobile Ad Hoc Networking – MANET
• شبکه‌های حسگر هوشمند Smart Sensor Networking

شبکه‌های MANET

یک MANET مجموعه مستقلی از کاربران متحرک است که از طریق لینک‌های بی‌سیم با پهنای باند محدود و بدون ساختار از پیش تعیین شده و نظارت مرکزی می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این سیستم هم می‌تواند به صورت مستقل عمل کند و هم واسطی به شبکه ثابت داشته باشد. توپولوژی شبکه از نوع داینامیک است، زیرا اتصال بین نودها به علت حرکت آن‌ها در طول زمان تغییر می‌کند و نود جدیدی وارد یا نودی خارج می‌شود. شبکه حالت غیرمتمرکز دارد، یعنی کلیه عملیات مکان یابی و تحویل پیام‌ها به عبارت دیگر، مسیریابی باید توسط خود نودها انجام شود.

MANET ها نیازمند الگوریتم توزیع شده مفیدی برای تعیین ساختار شبکه و مسیریابی هستند. فاکتورهایی از قبیل کیفیت متفاوت لینکها، محو شدگی، تداخل چندین کاربر، مصرف انرژی از جمله مقولات مرتبط هستند. شبکه باید قابلیت انطباق با مسیرهای تغییر یافته را داشته باشد.

مشکلات و مسائل مورد توجه در شبکه‌های Ad Hoc

نبود زیرساخت و کنترل مرکزی باعث ایجاد مشکلات بسیاری می‌شود. این مشکلات به خاطر موارد زیر هستند:

• نبودن یک موجودیت مرکزی برای فراهم کردن سازماندهی
• محدودیت رنج ارتباطات بی‌سیم
• تحرک اجزای شرکت کننده در شبکه
• وابستگی تجهیزات به باطری

توپولوژی Infrastructure

در این حالت عمدتاً یک دستگاه فرستنده و گیرنده مرکزی به نام نقطه دسترسی Access Point (AP) وجود دارد. در حالت ساده، AP وظیفه دریافت، ذخیره و ارسال اطلاعات را بین شبکه‌های محلی سیمی و WLAN ها بر عهده دارد. AP یک پل است که وظیفه تبدیل سیگنال‌های شبکه سیمی را به سیگنال‌های شبکه بی‌سیم بر عهده دارد.

AP با آنتنی به آن متصل است می‌تواند در مکانی مرتفع یا هر جایی که ارتباط بهتری را فراهم می‌آورد، نصب شود. تمامی پیام‌ها باید از طریق این ایستگاه مرکزی مبادله شوند. هر کاربر می‌تواند از طریق یک کارت شبکه بی‌سیم (Wireless Adaptor) به WLAN متصل شود. ناحیه‌ای که یک AP پوشش می‌دهد را BSS (Basic Service Set) و در برخی موارد سلول می‌نامند. که هر ایستگاه درون BSS می‌تواند به AP دسترسی داشته باشد. BSS ها از طریق یک ستون فقرات به نام سیستم توزیع (DS) به هم اتصال می‌یابند.

مجموعه تمامی سلول‌های یک ساختار کلی شبکه، که ترکیبی از BSS های شبکه است، را ESS (Extended Service Set) می‌نامند. با استفاده از ESS می‌توان گستره وسیع‌تری را تحت پوشش شبکه محلی بی‌سیم درآورد. تحرک وسایل از طریق سوئیچ کردن از یک AP به AP دیگر تامین می‌شود.

تفاوت حالت‌های Ad Hoc و Infrastructure در شبکه‌های بی‌سیم :

 برای اطلاع از فن‌آوری‌های نوین ارتباطی شبکه‌های وایرلس و مایکروویو و مراکز تلفنی تحت شبکه از کانال تلگرامی ما به آدرس‌های Wireless_tech@ و Voip_Tech@  دیدن فرمایید.