تکنولوژی اینترنت بیسیم: (قسمت دوم)

نکته دیگری که در مورد سیگنال های جاری در کامپیوتر و ارتباط بیسیم کامپیوتر باید یادآوری شود اینست که جریان سیگنال در کامپیوتر به صورت دیجیتال است. برای اینکه معنی دیجیتال در ذهن خیلی از خوانندگانی که بارها در زندگی روزمره این واژه را می شنوند یا می خوانند ولی معنی دقیق آن را درک نمی کنند، شرح بیشتری داده می شود: دنیایی که ما در آن زندگی می کنیم دنیایی است که ما انسان ها برای توصیف یک کمیت یا یک کیفیت از اعداد استفاده می کنیم. مثلا برای بیان وزن یا قد افراد از اعدادی در سیستم ده دهی استفاده میشود. سیستم ده دهی سیستمی است که همه اعداد از 10 نوع عدد مبنا ساخته میشود یعنی همه اعداد دنیا از ترکیب اعداد 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 و 9 ساخته می شود. به خاطر اینکه تمام اعداد از ده عدد پایه ساخته میشود به آن سیستم ده دهی یا دسیمال می گویند. اکنون ببینیم که برای توصیف یک کیفیت ما انسانها از چه سیستمی استفاده میکنیم. مثلا اگر من از کسی بپرسم رنگ کلاه دوستت چه رنگی بود و طرف جواب خواهد داد بنفش و من در اطرافم نگاه میکنم تا یک شیئی که رنگش بنفش باشد به او نشان دهم و از او بپرسم یعنی رنگش اینجوری بود؟ و طرف جواب می دهد نه کمرنگ تر. در این مکالمه ساده معنای بسیار عمیقی نهفته است و آن اینست که وقتی من یک شیئ بنفش را به طرف نشان دادم و پرسیدم که منظورت این رنگیه و طرف بلافاصله با “مقایسه” رنگ کلاه با شیئ جواب می دهد نه کمرنگ تر. جواب این فرد بر اساس مقایسه ای است که مغز آن فرد انجام داده. به این سیستم مقایسه ای اصطلاحا “آنالوگ” می گویند. ساعت عقربه ای مثال دیگری از سیستم آنالوگ است چرا که شما با مقایسه موقعیت عقربه های ساعت نسبت به نقطه مبنا میتوانید بگویید که ساعت چند است. حال با این مثال های طولانی و ملال آور می خواهم به این نکته برسم که یک ماشین کامپیوتر نمیتواند از سیستم مقایسه ای برای بیان چیزی استفاده کند چرا که کامپیوتر همانند مغز انسان شعور ندارد. در مدارهای کامپیوتر یا برق جریان دارد یا ندارد پس بنابراین سیستم کامپیوتر نظامی است دو ارزشی که جریان داشتن برق را یک فرض می کند و عدم جریان صفر در نظر گرفته می شود. به چنین سیستمی بایناری گفته می شود. در سیستم بایناری بر خلاف سیستم ده دهی اعداد فقط بر مبنای دو عدد 0 و 1 بیان می شود. چنین سیستمی که در مدارهای الکتریکی جریان دارد سیستم دیجیتال گفته میشود. واژه دیجیت همان اعداد 0 و 1 است. کامپیوتر با بهره گیری از سیستم دیجیتال می تواند سیستم های آنالوگ را تحلیل کند. مثال خیلی بارز آن صدا است. مثلا صدای آواز خواندن ما با پیچیدگی های زیر و بمی که دارد سیستمی است که در قالب یک نظام دو ارزشی نمیگنجد برای همین کامپیوتر برای ضبط ، صدا را آنچنان به اندازه های کوچکی تقسیم میکند که در قالب بایناری بگنجد و سپس آن را ضبط می کند. هر چه تقسیم این اجزا کوچکتر باشد مسلما کیفیت صدای ضبط شده بهتر است. در همین مقیاس حال شما خودتان می توانید بفهمید که تصویر یا فیلم دیجیتالی یعنی چه و چرا هرگز کیفیت یک تصویری که با دوربین دیجیتال برداشته می شود به اندازه تصویر با دوربین آنالوگ یا همان دوربین های قدیمی نیست.

اگر شکل سیگنال های دیجیتال را در قالب نمودار بیاوریم شکل نمودار آن به صورت امواج مربعی است. نقاط برجسته این مربع ها 1 و نقاط فرورفته بیانگر 0 است.

اکنون بر می گردیم به بحث اصلی که امواج بیسیم باشد. داخل کامپیوتر گردش داده ها به صورت سیگنال های دیجیتال است و لی وقتی که قرار است به صورت بیسیم انتقال یابد قبل از رسیدن به آنتن به صورت آنالوگ تبدیل می شود چرا که ماهیت امواج 2.4 گیگا هرتزی به صورت امواج رادیویی است و امواج رادیویی از نوع آنالوگ می باشد. به تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ اصطلاحا مدولاسیون (Modulation) می گویند و عمل عکس آن را دمدولاسیون (Demodulation)اصطلاح کرده اند. کل این پروسه در شکل زیر خلاصه شده است.

مدولاسیون در فرستنده و دمدولاسیون در گیرنده انجام میگیرد. وقتی شما بوسیله کارت شبکه بیسیم خود در اینترنت چرخ میزنید این اعمال هزاران دفعه تکرار می شود و در اثر آن سیل داده ها به صورت دو طرفه مبادله می شود. دو طرفه به خاطر اینکه کارت شبکه بیسیم هم دارای فرستنده است و هم گیرنده. نکته خیلی مهم انست که تمام دستگاه ها در این رابطه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار سازند و این یعنی تعریف استاندارد و دخالت دادن این استاندارد در تولید آن که همانطور که در قسمت اول این نوشته شرح آن رفت ،IEEE استاندارد 802,11 را برای آن شرح داده. این استاندارد به تدریج از نظر سرعت تکامل یافت به خاطر همین به آنها پسوندهایی اضافه شد.

802,11b اولین استاندارد ارائه شده است که شرح کامل جزئیات فنی آن بالغ بر یک کتاب 500 صفحه ای می شود. خواندن 500 صفحه جزئیات برای افرادی که شغل دیگری دارند (افراد غیر حرفه ای) لازم نیست ولی دانستن چند نکته در پیوند با این استاندارد لازم است.

• فرکانس این استاندارد 2,4 گیگاهرتز است
  
• از نظر تئوری سرعت انتقال اطلاعات در این استاندارد 11 مگا بیت در ثانیه (Mbps) است.
  

سرعت 11 مگابیت در ثانیه ، سرعتی است که محاسبات بر روی کاغذ نشان می دهد ولی در عمل سرعت انتقال به مراتب پایین تر است. اگر خیلی خوش شانس باشید حداکثر سرعت 6 مگابیت در ثانیه خواهید داشت. این سرعت در اوایل عمر اینترنت سرعت بدی نبود. می توان با این سرعت بدون مشکل فایل های مثلا Word یا Excel را منتقل کرد ولی برای دیدن فایل های ویدیویی که امروزه در اینترنت امر متداولی شده است ، اصلا مناسب نیست.

بعد از مدتی استاندارد 802,11g معرفی شد که سرعت آن از منظر تئوری 54 مگابیت در ثانیه است و در فرکانس 2,4 گیگاهرتز کار می کند و از نظر سازگاری با استاندارد قبلی مشکلی ندارد. معرفی این استاندارد باعث حل بسیاری از تنگناهای انتقال بیسیم شد ولی با این حال هنوز با ارتباط کابلی که 100 مگابیت برثانیه بود فاصله داشت.

استاندارد 802,11a استانداردی بود که با دو استاندارد فوق به کلی فرق داشت چون با فرکانس 5 گیگاهرتز کار می کند. به خاطر همین احتمال تداخل با سایر دستگاه های خانگی مثل در بازکن کنترل راه دور ، تلفن بیسیم و… که همگی در فرکانس 2,4 گیگا هرتز کار می کنند، پایین می آورد. این بود که تولید کننده های کارت شبکه بیسیم ، کارتهایی تولید کردند که بر روی مدار آن هر سه تراشه استاندارد های مذکور قرار داده شده بود و این فکر خوبی برای سازگاری وسیع با انواع دستگا ه ها به شمار می رفت. شما هم اگر دقت کنیدبر روی برخی از کارت های شبکه بیسیم موجود در بازار هر سه استاندارد درج شده است. برای استاندارد 802,11a می توان سرعت 20 مگابیت بر ثانیه اتتظار داشت که ما بین دو استاندارد دیگر قرار می گیرد. اگر شما در منزل خود از اینترنت بیسیم خود راضی نیستید یکی از دلایل آن میتواند وجود دستگاه های زیادی دانست که در فرکانس مشابه کار می کنند. در این حالت تغییر به Router و کارت شبکه بیسیم به 802,11a مفید واقع می شود.

برای من بسیار پیش آمده که با این مشکل روبرو شده ام که ذکر مواردی از آن برای استفاده از تجربه دیگران خالی از فایده نیست. حدود دو سال پیش شخصی به شرکت ما مراجعه کرد و عنوان کرد که در خانه خود از اینترنت بیسیم استفاده میکند. این شخص اظهار کرد وقتی در اتاق کار خود با کامپیوتری که به صورت بیسیم به router که در اتاق مجاور است کار میکند ، اینترنت او مرتبا قطع و وصل می شود. با بازدیدی که از خانه آن شخص داشتم همه چیز عادی به نظر می رسید اولین چیزی که به ذهنم خطور کرد مشکل در کارت شبکه بیسیم بود ولی با عوض کردن آن مشکل حل نشد. مرحله بعد به این نتیجه رسیدم که در خانه یک منبع با همان فرکانس باعث تداخل شدید می شود. بنا بر این از صاحبخانه خواستم تمام دستگاه های برقی خانه را از برق بکشد ولی باز مشکل حل نشد. در این زمان کنار پنجره آن خانه رفتم و برای اینکه هوا تازه شود پنجره را باز کردم و همینطور غرق در فکر بودم که مشکل از کجاست که سایه یک چیز مربعی شکل که بر روی آپارتمان مجاور افتاده بود توجهم را جلب کرد. سرم را بیشتر از پنجره بیرون کردم و در پشت بام آن آپارتمان یک آنتن دیدم که بعدا فهمیدم برای تقویت یک دوربین مدار بسته در آنجا کار گذاشته شده است. خوب معما حل شده بود تمام دستگا ه ها را طوری عوض کردیم که با 802,11a یعنی 5 گیگا هرتز کار کند و بعد از آن تداخلی دیده نشد.

اینجا یعنی در سوئد اغلب مردم از دستگا هایی استفاده میکنند که صدا و تصویر را از یک اتاق به اتاق مجاور میفرستد برای اینکه در آن اتاق یک تلویزیون اضافه دارند و می خواهند مثلا تصویری که از رسیور یا دیجیتال باکس خانه شان میآید به اتاق مجاور هم منتقل شود. این دستگاه ها دارای یک فرستنده و گیرنده است که صدا و تصویر را از اتاقی به اتاق دیگر به صورت بیسیم منتقل می کند به طوریکه اگر در اتاق دیگر گیرنده را به تلویزیون وصل کنید تصویر فرستاده شده دریافت می گردد. متاسفانه اغلب این دستگاه ها با فرکانس 2,4 گیگا هرتز کار می کند که با اینترنت بیسیم خانه تداخل شدید دارد و شمار قابل توجهی از مصرف کنندگان این نوع دستگاه ها از عملکرد این دستگا ه ها ناراضی هستند بدون اینکه بدانند مشکل در چیست و بیشتر مشکل را در پایین بودن کیفیت این دستگاه ها می دانند. ولی اگر دستگاهی بخرند که با فرکانس 5 گیگا کار کند مشکل آنها حل می شود. هر چند قیمت Video sender هایی که با فرکانس 5 گیگا هستند تقریبا دو برابر قیمت دستگاه های معمولی است.

آخرین استاندارد معرفی شده که همین چند ماه پیش به تصویب نهایی رسید و از حالت Draft درآمد، استاندارد 802,11n می باشد که به سرعت قابل توجه 160 مگابیت برثانیه می رسد. خود این استاندارد سرعتی حدود 108 مگابیت بر ثانیه دارد ولی ترکیب چند تکنولوژی جدید با این استاندارد به 160 هم می رسد. نکته جالب دیگر در مورد این استاندارد اینست که در هر دو فرکانس 2,4 و 5 گیگا هرتز کار می کند. سرعت بالای این استاندارد آنقدر وسوسه انگیز بود که تولید کننده ها قبل از نهایی شدن این استاندارد اقدام به تولید کردند ولی طبق قانون درج کلمه draft بعد از نام استاندارد الزامی بود. این روند تا همین چند ماه پیش ادامه داشت ولی با نهایی شدن استاندارد دیگر کلمه draft بر روی آن درج نمی شود. همین نکته به شما کمک می کند که کارت جدید را در بازار انتخاب کنید. تکنولوژی ترکیبی که با این استاندارد متداول شده و سرعت را به مراتب بالا برده است MIMO نام دارد که اختصار Multipl Input – Multiple Output می باشد که بر اساس انتشار امواج بر پایه چند ورودی و چند خروجی است. بدین معنی که انتشار امواج به صورت چند آنتن مستقل از هم و به طور موازی انجام میگیرد و دست آخر در گیرنده با هم ترکیب می شود به خاطر همین سرعت و کارایی آن بالا می رود. آگر به دستگاه های جدید موجود در بازار نگاه کنید مثلا Router های بیسیمی می بینید که دارای 3 آنتن هستند که همین نشان دهنده بکارگیری تکنولوژی MIMO در دستگاه مزبور است. پس اگر در فکر خرید و ارتقای دستگاه های اینترنت بیسیم هستید این نکته را هم در خرید خود دخالت دهید.

مساله دیگری که در انتقال بیسیم بسیار مهم است ، امنیت در شبکه های بیسیم هست که در قسمت بعدی این نوشته خواهد آمد.

ادامه دارد…