انواع شبکه های بیسیم

۱۰ اردیبهشت ، ۱۳۹۸

در بین تکنولوژی‌های متعدد دسترسی به شبکه، شبکه‌های بی‌سیم جایگزینی برای روش‌های دسترسی به مدیریت سرور و شبکه به صورت سیمی مانند خطوط اشتراک دیجیتال(DSL) و مودم کابلی تبدیل شده است. با استفاده از شبکه‌های بی‌سیم، نیازی به کابل‌کشی تا سمت کاربرنهایی به منظور ارسال داده‌ها نیست؛ بنابراین یک شبکه بی‌سیمی می‌تواند هزینه‌های زیرساختار را کاهش داده و قابلیت پویایی را نیز ارائه دهد. یک شبکه محلی بی‌سیم(WLAN)  می‌تواند در هردو مد Ad-Hoc و زیرساختار بکار گرفته شود.

شبکه Ad-Hoc بی‌سیم

 یک شبکه Ad-Hoc بی‌سیم غیرمتمرکز بوده و در آن، هر گره(گره کاربر نهایی) می‌تواند بسته‌های داده‌ای را برای سایر گره‌ها ارسال نماید. هدف اصلی این شبکه‌ها، حفظ اتصالات و انتقال بسته‌های داده‌ای به صورت ایمن می‌باشد. علاوه براین، هر گره به صورت پویا، هاپ بعدی خود را بر مبنای توپولوژی شبکه مشخص می‌سازد. یک نوع از شبکه‌ای Ad-Hoc، شبکه‌های موردی(Manet) نام دارد. شبکه‌های موردی، شبکه‌هایی از گره‌های سیال بوده که خاصیت خودپیکربندی داشته( روتر نیز نامیده می‌شوند) و می‌توانند یک توپولوژی پویایی را تشکیل دهند. روترها می‌توانند خود را پیکربندی کنند؛ بنابراین توپولوژی شبکه بی‌سیم ممکن است به سرعت و بدون قابلیت پیش‌بینی تغییر کنند. یک چنین شبکه‌ای می‌تواند به صورت خود مختار عمل کند و یا به اینترنت متصل باشد.

 

شبکه مِش بی‌سیم(WMN)

بر خلاف شبکه‌های Ad-Hoc، در یک شبکه مبتنی بر زیرساختار، اتصالات کاربر نهایی به وسیله گره خاصی که نقطه دسترسی(AP) نام دارد مدیریت می‌شود. علاوه براین، یک AP می‌تواند بین AP دیگر و کاربر دیگر به عنوان واسط عمل کند. در بین شبکه‌های مبتنی بر زیرساختار، شبکه مش بی‌سیم(WMN) در دهه اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است، که شاید دلیل آن قابلیت چند هاپی بوده است(مشابه با MANET). در یک WMN، گره‌ها با همکاری یکدیگر به انتقال بسته‌های داده‌ای از طریق رسانه شبکه می‌پردازند. در اصل، این شبکه‌ها را می‌توان به شبکه‌هایی وسیعتر با تعداد گره‌های بیشتر توسعه داد ودر عین حال اتصالات خود را با کاربر نهایی حفظ کنند. WMN شامل یک‌سری گره مش(MN) می‌باشد. دو نوع گره مش وجود دارد، که روتر و نقطه دسترسی نام دارند. از آنجایی که روترها می‌توانند بسته‌های داده‌ای را به جلو ارسال کنند (Forward)، AP ها قادر به ارسال نیز می‌باشند. درگاه ورودی نیز یک زیرمجموعه‌ای از MN را تشکیل می‌دهد که می‌تواند به یکی از ستون فقرات سیمی شبکه و یا یک شبکه مش همسایه متصل شود.

مسیریابی در شبکه های مِش و Ad-Hoc

اتصالات و مسیریابی در شبکه‌های Ad-Hoc و شبکه‌های مبتنی بر زیرساختار، در مقیاس زیادی بسته به جنبه‌های مختلف عملکرد مدیریت سرور و شبکه می‌باشد. از این‌رو ، کاربر نهایی در یک WMN، به میزان قابل ملاحظه‌ای انرژی کمی مصرف کرده و می‌تواند بر روی اپلیکیشن‌های بسیار مدرن در مقایسه با کاربران نهایی در شبکه ی Ad-Hoc اجرا شود.
مسیریابی، یکی از مسائل چالش برانگیز در مدیریت سرور و شبکه‌های بی‌سیم سیال می‌باشد. یک راه‌حل مسیریابی خوب، باید دارای صفاتی مانند متمرکز بودن، قابلیت سازماندهی خود و خود بهبودی باشد. در عین حال، یک راه‌‎حل مسیریابی باید خود را با محدودیتهای پهنای باند و طیف بی‌سیم مطابق سازد و از مشخصه چند هاپی نیز برای تعادل بهتر بار استفاده کند. مسیریابی همچنین نیاز به فراهم کردن یک راه‌حل کارآمد از نظر مصرف انرژی برای شبکه‌های بی‌سیم دارد.

مسیریابی در زمانی غیرمتمرکز است که تصمیمات مسیریابی برعهده هر گره (روتر) می‌باشد. در مسیریابی غیرمتمرکز، هیچ گره مرکزی وجود ندارد که تصمیمات در آن اتخاذ شود. خود سازماندهی نیز یک پروسه ارزیابی در زمان توسعه یک ساختار جدید و پیچیده می‌‎باشد. در یک شبکه بی‌سیم، در صورتی که شبکه خود را برای بهبود کارائی سازماندهی کند، و یا در صورت بروز خطا خود را تعدیل کند، گفته می‌شود که این شبکه خود سازمانده می‌باشند. خود بهبودی نیز به پروسه بازیابی در صورت بروز تأثیرات منفی حاصله از خطا اطلاق می‌شود؛ بنابراین، خود بهبودی باعث بهبود پایداری شبکه در برابر خطا می‌شود.

محدودیت پهنای باند، که نتیجه ظرفیت محدود کانال می‌باشد، ممکن است به دلیل طیف محدود شبکه، ماهیت اشتراکی رسانه انتقال و یا انتقالات همزمان بروز دهد. بنابراین انتقال همزمان بر روی یک کانال منفرد ممکن است منجر به کاهش قابل ملاحظه پهنای باند شود. در زمانی که دو گره قصد ارسال بسته داده‌ای را به صورت همزمان از یک کانال داشته باشند، در صورتی که گره‌ها نزدیک هم باشند، پدیده تصادم در شبکه پیش خواهد آمد. این موضوع را باید در مدیریت و طراحی شبکه بی‌سیم مورد اهمیت قرار داد. این بدین دلیل است که هر چه تداخل در بین گره‌ها بیشتر باشد، داده‌های بیشتری از بین رفته و توان کلی شبکه پایین می‌آید.

مالتی هاپ یا چندهاپی نیز بدین معنی است که می‌توان مسیری را از طریق چندین گره تشکیل داد تا داده‌ها را به مقصد رساند. به عبارت دیگر، مسیر بین گره‌های منبع و مقصد، به وسیله چندین گره میانی صورت می‌گیرد. آگاهی از انرژی نیز در یک شبکه بی‌سیم مبتنی بر پویایی ، مخصوصاٌ در شبکه Ad-Hoc مطرح است، چرا که گره‌ها به منظور افزایش خروجی خود نیاز به کاهش انرژی مصرفی دارند. در این مورد، انرژی مورد نیاز برای انتقال را باید به درستی مشخص کرد، چرا که کاهش سطح انرژی انتقال ممکن است منجر به کاهش فاصله‌ای شود که یک گره می‌تواند از طریق آن داده‌ها را ارسال کند(این فاصله محدوده انتقال نام دارد) از این رو یک گره ممکن است به صورت مستقیم قادر به اتصال به گره‌های راه دور در شبکه نباشد.

ابعاد دسته بندی های الگوریتم های مسیریابی

براساس دسته بندی‌های متمرکز/غیرمتمرکز، واکنشی/انفعالی ،الگوریتم‌های مسیریابی اولیه برای شبکه‌های بی‌سیم، مشابه با الگوریتم‌های مسیریابی شبکه‌های سیمی بوده‌اند. ما به این نوع دسته بندی، یک دسته بندی کلاسیک برای الگوریتم‌های مسیریابی می‌گوییم. در سال‌های اخیر، الگوریتم‌های مسیریابی بی‌سیم در این زمینه پیشرفت کرده‌اند تا بتوانند چالش‌های شبکه‌های سیمی را نیز از بین ببرند. این الگوریتم‌ها شامل الگوریتم‌های مسیریابی جغرافیایی، مالتی کست، سلسله مراتبی، آگاهی از جریان، آگاهی از میزان انرژی ، چند مسیره، هیبریدی و مش می‌باشد.

الگوریتم مسیریابی انفعالی

مسیریابی انفعالی، روشی است که در آن هر روتر می‌تواند جدول مسیریابی خود را بر مبنای اطلاعات هر روتر(یا گره)‌ای که می‌تواند با مبادله اطلاعات به یادگیری بپردازد، ایجاد کند. این کار به وسیله مبادله پیام‌های بروزرسانی بین روترها به صورت متناوب صورت می‌گیرد. در ادامه هر روتر به جدول مسیریابی خود نگاهی انداخته تا مسیریابی بسته را از منبع به مقصد صورت دهد. زمانی که یک گره منبع(یا گره واسط) به جدول مسیریابی نگاه می‌اندازد، اطلاعات مسیر که بروز نیز می‌باشد، موجود بوده و می‌تواند به وسیله گره مورد استفاده قرار گیرد. این بدین دلیل بوده که هر مسیریاب در شبکه به صورت دوره‌ای، مسیرها را با استفاده از ارسال یک پیام همه پخشی بروز می‌کند.
در روش‌های انفعالی، اگرچه می‌توان اطلاعات مسیر را به سرعت بدست آورد، ولی بروز رسانی آنها منجر به سربار ترافیک شده و نیاز به پهنای باند قابل ملاحظه‌ای دارد. علاوه براین، پروسه بدست آوردن مسیری به یک گره قابل دسترسی نیز در صورتی که جریان داده‌ای وجود نداشته باشد، نگران کننده است.

 الگوریتم های مسیریابی واکنشی

مسیریابی واکنشی(مبتنی بر تقاضا) نیز روشی است که در آن پروسه مسیریابی نیاز به کشف مسیر در هر زمانی که بسته‌ای از منبع دریافت شده و باید به سمت مقصد ارسال شود، دارد. دراینجا، هر گره دارای جدول مسیریابی از قبل ایجاد شده نمی‌باشد تا بتواند از آن استفاده کند. به دلیل قابلیت پویایی گره‌ها در شبکه بی‌سیم، حفظ مسیر جاری یک پروسه مهم می‌باشد.
در این روش‌ها، پروسه کشف مسیر بیشتر اتفاق می‌افتد، ولی این پروسه نیاز به سربار کم کنترل در مقایسه با روش‌های انفعالی دارد. بنابراین این روش مقیاس پذیری بیشتری نسبت به روش انفعالی دارد. علاوه براین، با استفاده از این روش، گره نیاز به منتظر ماندن برای پروسه کشف در هر زمانی که قصد ارسال پیام دارد، می‌باشد. این باعث افزایش تأخیر کل می‌شود.


میانگین آرا:
75% (4 نفر)
رای دهید:
مقالات مرتبط
مشاهده بیشتر...