شبکه های بی سیم، کاربردها، مزایا و ابعاد تکنولوژی شبکه های بی سیم، با استفاده از انتقال داده ها توسط امواج رادیویی، در ساده ترین صورت، به تجهیزات سخت افزاری امکان می دهد تا بدون استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
شبکه های بی سیم بازه وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده ای چون شبکه های بی سیم سلولی (که اغلب برای تلفن های همراه استفاده می شود) و شبکه های محلی ی بی سیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انواع ساده ای چون هدفون های بی سیم، را شامل می شوند.
از سوی دیگر با احتساب امواجی هم چون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که امواج مادون قرمز نیز استفاده می کنند، همچون صفحه کلید ها، ماوس ها و برخی از گوشی های همراه، در این دسته بندی جای می گیرند.
طبیعی ترین مزیت استفاده از این شبکه ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این گونه شبکه های و هم چنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن هاست.
از نظر ابعاد ساختاری، شبکه های بی سیم به سه دسته تقسیم می گردند : WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN که مخفف Wireless WAN است، شبکه هایی با پوشش بی سیم بالاست.
نمونه یی از این شبکه ها، ساختار بی سیم سلولی مورد استفاده در شبکه های تلفن همراه است.
WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می کند.
کاربرد شبکه های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانگی است.
ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می گیرند.
شبکه های WPAN از سوی دیگر در دسته ی شبکه های MANET نیز قرار می گیرند.
در شبکه های MANET، یک سخت افزار، به محض ورود به فضای تحت پوشش آن، به صورت پویا به شبکه اضافه می شود.
مثالی از این نوع شبکه ها، Bluetooth است.
در این نوع، تجهیزات مختلفی از جمله صفحه کلید، ماوس، چاپگر، کامپیوتر کیفی یا جیبی و حتی گوشی تلفن همراه، در صورت قرار گرفتن در محیط تحت پوشش، وارد شبکه شده و امکان رد و بدل داده ها با دیگر تجهیزات متصل به شبکه را می یابند.
تفاوت میان شبکه های MANET با شبکه های محلی بی سیم (WLAN) در ساختار مجازی آن هاست.
به عبارت دیگر، ساختار مجازی ی شبکه های محلی بی سیم بر پایه ی طرحی ایستاست در حالی که شبکه های MANET از هر نظر پویا هستند.
طبیعی ست که در کنار مزایایی که این پویایی برای استفاده کننده گان فراهم می کند، حفظ امنیت چنین شبکه هایی نیز با مشکلات بسیاری همراه است.
با این وجود، عملاً یکی از راه حل های موجود برای افزایش امنیت در این شبکه ها، خصوصاً در انواعی همچون Bluetooth، کاستن از شعاع پوشش سیگنال های شبکه است.
در واقع مستقل از این حقیقت که عملکرد Bluetooth بر اساس فرستنده و گیرنده های کم توان استوار است و این مزیت در کامپیوترهای جیبی برتری قابل توجهی محسوب می گردد، همین کمی توان سخت افزار مربوطه، موجب وجود منطقه محدود تحت پوشش است که در بررسی امنیتی نیز مزیت محسوب می گردد.
به عبارت دیگر این مزیت به همراه استفاده از کدهای رمز نه چندان پیچیده، تنها حربه های امنیتی این دسته از شبکه ها به حساب می آیند.
خطر معمول در کلیه شبکه های بی سیم مستقل از پروتکل و تکنولوژی مورد نظر، بر مزیت اصلی این تکنولوژی که همان پویایی ساختار، مبتنی بر استفاده از سیگنال های رادیویی به جای سیم و کابل، استوار است.
با استفاده از این سیگنال ها و در واقع بدون مرز ساختن پوشش ساختار شبکه، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی نه چندان قدرتمند این شبکه ها، خود را به عنوان عضوی از این شبکه ها جازده و در صورت تحقق این امر، امکان دست یابی به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس دهنده گان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره های شبکه با یکدیگر، تولید داده های غیرواقعی و گمراه کننده، سوءاستفاده از پهنای باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت های مخرب وجود دارد.
MANET ها این شبکه ها متشکل از نودهای متحرکی هستند و هر کدام می توانند به عنوان مسیریاب برای دیگری عمل کنند.
این تغییر مکان امکان آن را فراهم می آورد که این شبکه همواره در حرکت و در جریان باشد.
داشتن یک شبکه موقت قابل جابه جایی چالشهایی را ایجاد می کند و این چالش ها فقط منحصر به مسیریابها نیست.
زمانی که یک بسته اطلاعات از نودی به نود دیگر فرستاده می شود واضح است اگر یکی از این نودها جابه جا شود دیگرسریعترین راه انتقال این بسته با زمانی که آن دو نود به صورت ثابت عمل می کردند تفاوت خواهد کرد و به دلیل ماهیت جابه جایی نودها بعضی ها در حال پیوستن به یک شبکه اند و بعضی در حال خروج از آنند.
MANET ها بیشتر در کارهایی با فوریت بسیار بالا از جمله در عملیات نظامی و امدادرسانی های کلان کاربرد بسیار فراوان دارند.
در هر دوی این موارد عملیات در شرایطی اجرا می شود که لزوماً در آن امکان زیرساختهای مخصوص برای شبکه های ثابت وجود ندارد برای همین هم به MANET ها گاهی اوقات بی زیر ساخت نیز می گویند شبکه های بی سیم، کاربردها، مزایا و ابعاد تکنولوژی شبکه های بی سیم، با استفاده از انتقال داده ها توسط امواج رادیویی، در ساده ترین صورت، به تجهیزات سخت افزاری امکان می دهد تا بدون استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
در هر دوی این موارد عملیات در شرایطی اجرا می شود که لزوماً در آن امکان زیرساختهای مخصوص برای شبکه های ثابت وجود ندارد برای همین هم به MANET ها گاهی اوقات بی زیر ساخت نیز می گویند.
به عنوان مثال در میان گروه عملیات امداد و نجات در منطقه های زلزله زده هر رادیوی دستی می تواند نقش رد کردن اطلاعات را به رادیوهای مجاور بازی کند.
مشابه با این وضعیت می توان شبکه ای قوی، با قدرت خودترمیمی برای مقاصد نظامی وبه شکل اختصاصی و موقت طراحی کرد.
این شبکه های متحرک می توانند مورد استفاده جنگجویان در حال حرکت قرار گیرند.
ضمن آن که می توانند با گرد و غبار هوشمندکه توسط هواپیماهای جنگی در منطقه عملیات پخش می شوند ارتباط بر قرار کنند.
(گرد و غبار هوشمند به حسگرهای بسیار کوچک در حد گرد و غبار گفته می شود که توانایی فرستادن علائم را به ماهواره ها و شبکه های اینترنتی دارند این حسگرها انواعی دارند که به عنوان چشم عملیات محسوب می شوند و چون در حد و اندازه گرد و غبارند و اطلاعات ذیقیمتی را مخابره می کنند کاربردهای وسیعی پیدا کرده اند).
سالهاست که تحقیقات برای ساخت شبکه های اختصاصی موقت متحرک برای مقاصد نظامی در حال انجام است.
اما اخیراً به دلیل آن که امکانات و توانایی های بالقوه آن در زمینه های تجاری در حال ظهور است به مرکز توجه و علاقه بسیاری از کمپانی ها تبدیل شده است.
ساده ترین فرم شبکه های متحرکBluetoothاست که یک پروتکل بی سیمی با دامنه و برد کوتاه است و می تواند ارتباط میان تلفن همراه و سایر ابزارهای الکترونیکی نزدیک از جمله تلفن ثابت، چاپگر و کامپیوتر همراه برقرارکند.
تنها اشکال این شبکه های متحرک ساده این است که فقط می تواند یک پرش واحد را پشتیبانی کند.
این شبکه های اختصاصی موقت در اول راهند و مشکلات عدیده ای دارند.
در عمل هنوز با همگانی شدن و به بهره برداری رسیدن فاصله زیادی دارند.
مشکل دیگر توافق بر سر پروتکل هاست، MANET فقط در شرایطی کارآیی دارد که ابزارهای مجهز به آن به اندازه کافی وجود داشته باشند و همگی از استانداردها ثابتی پیروی کنند، نکته اینجاست که شرایط مختلف ایجاب می کند که استانداردهای متفاوتی تعریف شوند.
برای فائق آمدن به چنین مشکلی مخلو طی از پروتکل ها برگزیده می شوند و هر یک در شرایط خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند گامی نو در جهت گسترش شبکه های اختصاصی متحرک گسترش شبکه های بی نیاز اززیرساخت تاکنون از چهار فن آوری انقلابی در دنیای بی سیم به آنتن های هوشمند و شبکه های تور مانند پرداخته شد.
دو فن آوری یادشده کمابیش راهی بازار شده اند اما هنوز جایگاه ویژه خود را پیدا نکرده اند.
دو فن آوری شبکه های اختصاصی متحرک ad hoc netwroks و انتقال داده ها از طریق باندهای فوق العاده پهن هنوز مراحل آزمایشگاهی را طی می کنند.
امروز به طور مختصر به شبکه های اختصاصی موقت و متحرک [ad hoc] پرداخته می شود: همانطور که از نام شبکه های اختصاصی متحرک پیداست این شبکه ها که متشکل از ابزارهای چندگانه ای هستند و هر کدام می توانند به عنوان مسیریاب برای دیگری عمل کنند امکان جابه جا شدن را دارند.
داشتن یک شبکه موقت قابل جابه جایی چالشهایی را ایجاد می کند که هنوز دانشمندان این فن با آن دست و پنجه نرم می کنند و این چالش ها فقط منحصر به مسیریابها نیست.
زمانی که یک بسته اطلاعات از ابزاری به ابزار دیگر فرستاده می شود واضح است اگر یکی از این ابزارها جابه جا شود دیگرسریعترین راه انتقال این بسته با زمانی که آن دو ابزار به صورت ثابت عمل می کردند تفاوت خواهد کرد و به دلیل ماهیت جابه جایی ابزارها بعضی ها در حال پیوستن به یک شبکه اند و بعضی در حال خروج از آنند.
شبکه های ادهاک یا اختصاصی و موقت بیشتر در کارهایی با فوریت بسیار بالا از جمله در عملیات نظامی و امدادرسانی های کلان کاربرد بسیار فراوان دارند.
در هر دوی این موارد عملیات در شرایطی اجرا می شود که لزوماً در آن امکان زیرساختهای مخصوص برای شبکه های ثابت وجود ندارد برای همین هم به شبکه های ادهاک گاهی اوقات «بی زیر ساخت[» infrastructureless] نیز می گویند.
به عنوان مثال در میان گروه عملیات امداد و نجات در منطقه های زلزله زده هر رادیوی دستی می تواند نقش رله کردن اطلاعات را به رادیوهای مجاور بازی کند.
ضمن آن که می توانند با «گردوغبار هوشمند» [smart dust] که توسط هواپیماهای جنگی در منطقه عملیات پخش می شوند ارتباط بر قرار کنند.
[توضیح این که غبار هوشمند به حسگرهای بسیار کوچک در حد گردوغبار گفته می شود که توانایی فرستادن علائم را به ماهواره ها و شبکه های اینترنتی دارند این حسگرها انواعی دارند که به عنوان چشم عملیات محسوب می شوند و چون در حد و اندازه گردوغبارند و اطلاعات ذیقیمتی را مخابره می کنند کاربردهای وسیعی پیدا کرده اند.] «زیگموند هه آص» محقق دانشگاه کورنل می گوید: سالهاست که تحقیقات برای ساخت شبکه های اختصاصی موقت متحرک برای مقاصد نظامی در حال انجام است.
ساده ترین فرم شبکه های متحرک ادهاک، بلوتوث Bluetooth(معنی تحت الفظی آن دندان آبی است] است که یک پروتکل بی سیمی با دامنه و برد کوتاه است و می تواند ارتباط میان تلفن همراه و سایر ابزارهای الکترونیکی نزدیک از جمله تلفن ثابت، چاپگر و کامپیوتر همراه برقرارکند.
تنها اشکال این شبکه های متحرک ساده این است که فقط می تواند یک هاپس [Hops] واحد را پشتیبانی کند.
پیشرفت در زمینه شبکه های «وی فی» Wi-fi نیز در پیشبرد شبکه های اختصاصی موقت مؤثر بوده است.
با یک نرم افزار مناسب امکان دارد که یک کامپیوتر همراه مجهز به وی فی به عنوان رله کننده اطلاعات به دستگاههای دیگر عمل کند.
به این ترتیب چند دستگاهی که به این دو یعنی وی فی و نرم افزار مخصوص آن مجهز شده اند می توانند سرراه اینترنت و محلی که زیرساخت شبکه ندارد قرارگیرند و نقش رله کننده را برای انتقال اطلاعات بازی کنند.
دیو جانسون از محققین شبکه های ادهاک در دانشگاه رابس در شهر هوستون تکزاس است که براساس ابزارهای وی فی یک سیستم را به عنوان نمونه طراحی کرده است که روی خودروهای در حال حرکت نصب می شود.
شبکه های ادهاک قابلیت ها و توانایی های تلفن های همراه را بالا خواهند برد.
در آمریکا مردم فستیوال «مرد در آتش» دارند که در بیابانهای نوادا برگزار می کنند درصورتی که تلفن های همراه آنها به ابزارهای لازم برای ایجاد ارتباط در شبکه های ادهاک فراهم باشد آنها می توانند بدون نیاز به زیرساختهای مخصوص برای ارتباط بی سیمی در آنجا با هم ارتباط برقرار کنند.
چارلز پرکین از کارشناسان ادهاک در مرکز تحقیقات نوکیا واقع در ماونتن ویو کالیفرنیا می گوید: نه تنها امکان ایجاد ارتباط میان تلفن های همراه بدون اتصال به شبکه های اصلی ممکن است بلکه قابلیت های دیگری نیز دارند.
در یک محیط بسیار شلوغ مثل صندلی های تماشاچیان در یک بازی فوتبال پرهیجان تلفن هایی که در میان راه این تلفن قرارگرفته اند می توانند در رله کردن این تلفن های از درون جمعیت به نزدیک ترین مرکز تلفن مؤثر واقع شوند.
به این ترتیب ظرفیت ها نیز بالاتر خواهد رفت.
با راه افتادن آن دیگر در یک محله نیز نیازی به استفاده از شبکه سلولی cellular networks نیست.
به این ترتیب امکان صرفه جویی هم به وجود خواهد آمد.
در این صورت ترکیبی از شبکه های سلولی و ادهاک باعث بهبودی کار می شود چون در عمل دامنه برد این شبکه از ظرفیت ظاهری اش فراتر خواهد رفت.
به عبارت دیگر چون بعضی از تلفن های خارج از محدوده فعالیت شبکه سلولی یا سایر تلفن های مجاور یک ارتباط موقت ایجاد می کنند و به تدریج به تلفنی که در حدود و دامنه شبکه سلولی مذکور قرار گرفته متصل می شود عملاً تلفنی که در خارج از تیررس و برد شبکه سلولی قرارگرفته بود به کمک تلفن های میان این دو به دامنه برد شبکه های سلولار می پیوندد و دامنه مؤثر این شبکه ها را از حد تعریف شده و قابل انتظار فراتر می برند.
برای همین شکی نیست که نوکیا و سایر سازندگان زیرساختهای مخصوص تلفن های همراه با نگرانی و دقت به آینده شبکه های ادهاک چشم دوخته اند.
اما همانطور که گفته شد این شبکه های اختصاصی موقت در اول راهند و مشکلات عدیده ای دارند.
در عمل هنوز با همگانی شدن و به بهره برداری رسیدن فاصله زیادی دارند چون هیچکس حاضر نیست تلفن همراهش نقش رله کننده اطلاعات یک تلفن دیگر در چند قدم آن طرف تر باشد و باطری تلفن شما به شدت مصرف شود، درواقع شخص دیگری در حال استفاده کردن از تلفن شما باشد.
زمانی چنین فرهنگی جاخواهد افتاد که به قدری همگانی شود که اشکالاتی نظیر این به چشم نیاید و هر کسی به این نتیجه برسد به همان اندازه ای که تلفنش رله کننده اطلاعات دیگران است خود فرد نیز از تلفن دیگران به عنوان رله کننده اطلاعات استفاده کرده است.
عده ای برای آن که چنین پدیده ای جان بگیرد براین باورند که باید برنامه خاصی طراحی شود که بار خرج چنین سیستمی به دوش همه استفاده کنندگان و کاربران تقسیم شود.
مشکل دیگر توافق بر سر پروتکل هاست، ادهاک فقط در شرایطی کارآیی دارد که ابزارهای مجهز به آن به اندازه کافی وجود داشته باشند و همگی از استانداردها یعنی پیروی کنند، نکته اینجاست که شرایط مختلف ایجاب می کند که استانداردهای متفاوتی تعریف شوند.
برای فائق آمدن به چنین مشکلی مخلو طی از پروتکل ها برگزیده می شوند و هر یک در شرایط خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند.