شبکه بیسیم مِش (Wireless Mesh Network)- قسمت اوّل

شبکه‏‌­ی بی­‌سیم مِش (WMN) [1] یک تکنولوژی بی­‌سیم امیدبخش برای چندی از کاربردهای تجاری و نوظهور، مثل شبکه‌سازی خانگی پهن­‌باند، شبکه­‌های انجمنی و همسایه­‌ای، مدیریت شبکه­‌های هماهنگ، سیستم­‌های حمل و نقل هوشمند، هستند. شبکه­‌های مش [۲] راهکاری قدرتمند و قابل اعتماد به منظور ایجاد و دسترسی به خدمات پهن­‌باند بی­‌سیم -برای فراهم­‌کنندگان خدمات اینترنتی (ISP) [3] و دیگر کاربران نهایی با هزینه­‌ای معقول محسوب می­‌شوند و از این­‌رو بسیار مورد توجّه قرار گرفته­‌اند. چنان که در شکل مشاهده می­‌شود، WMNها شامل مسیریاب­های مش و سرویس­‌گیرنده­ (کلاینت، میزبان) های مش هستند. در این معماری، مسیریاب­‌های مش که ایستا و ثابت هستند، ستون فقرات شبکه را تشکیل داده و سرویس­‌گیرنده­‌ها از طریق این مسیریاب­‌ها به شبکه (اینترنت) دسترسی دارند؛ همچنان که این سرویس­‌گیرنده­‌ها نیز به طور مستقیم به یکدیگر متصل هستند (یا اصطلاحاً تنیده یا مش شده­‌اند).

شکل۱: ترسیمی از معماری شبکه مش. مسیرباب‌های مش از قابلیّت‌های پردازشی و حافظه‌ی زیادی برخوردارند در صورتی که میزبانها، حافظه و توان محاسباتی محدودی دارند.
برخلاف شبکه­‌های بی­‌سیم سنّتی، WMNها به طور پویا، «خود-سازمانده» [۴] و «خود-پیکربند» [۵] هستند. به عبارت دیگر، گره­‌ها در شبکه­‌ی مش به طور خودکار اتصالشان را برقرار و حفظ می­‌کنند. این ویژگی، مزایای زیادی را برای کاربران نهایی فراهم می­‌آورد؛ از جمله: هزینه‌ی پپش­‌پرداخت کمتر، نگهداری آسان شبکه، قدرتمندی و پوشش خدمات مطمئن. علاوه بر این، استفاده از تکنولوژی­های رادیویی پیشرفته، مثل واسط­‌های رادیویی چندگانه و آنتن­‌های هوشمند، ظرفیت شبکه را به طرز قابل‌توجّهی افزایش می­‌دهد. همچنین، کارکردهای دروازه (gateway) و پل (bridge) در مسیریابهای مش، امکان ادغام­‌سازی شبکه بی­سیم مش با شبکه­‌های بی­‌سیم دیگر مثل شبکه­‌های حسگر بی­‌سیم (WSN) [6] را فراهم می­‌آورد. متعاقباً، از طریق چنین شبکه مش بی­سیم ادغام شده­‌ای، کاربران نهایی می­‌توانند از مزایای شبکه‌های بی­‌سیم چندگانه بهره­‌مند شوند. برخی از مزایا و ویژگی­های شبکه­‌های مش بی­‌سیم در زیر ذکر شده­‌اند.
قابلیّت اطمینان افزایش‌یافته: در WMNها، مسیریاب­های مش بی­‌سیم، مسیرهای اضافی میان فرستنده و گیرنده ارتباط بی­سیم، ایجاد می­‌کنند. این امر باعث حذف «خرابی­‌های تنها مؤلفه» [۷] و لینک­‌های بالقوه گلوگاه (یعنی لینک­هایی که مستعد تبدیل شدن به گلوگاه [۸] هستند) گردیده و منجر به افزایش قابل توجه اطمینان در ارتباطات می­‌گردد. در مقابل مشکلات بالقوّه­ شبکه، مثل خرابی گره­‌ها و خرابی مسیر به دلیل وجود تداخلات امواج رادیویی یا موانع، توانمندی شبکه با وجود چندین مسیر قابل انتخاب دیگر، تضمین می­‌گردد. بنابراین با استفاده از تکنولوژی WMN، شبکه قادر است در زمانهای اضافی بیشتری به کار خود ادامه دهد؛ حتی اگر عنصری از شبکه خراب شده باشد یا ازدحام ارتباطات وجود داشته باشد.
هزینه‌های نصب پایین: در سال‌های اخیر، اصلی‌ترین روش برای فراهم کردن اتصال کاربران نهایی، ایجاد شبکه بی‌سیم بر اساس استاندارد ۸۰۲٫۱۱ و به کمک نقاط دسترسی (AP) [9]مبتنی بر Wi-Fi است. در مناطقی در مقیاس شهری، برای حصول اطمینان از پوشش نسبی شبکه، به تعداد زیادی از نقاط دسترسی (AP) نیاز است؛ چرا که این نقاط دسترسی، دامنه‌ی ارسال محدودی دارند. بدیهی است که این رو، مقرون بصرفه نبوده و نیازمند کابل‎کشیهای گسترده برای اتصال هر نقطه‌ی دسترسی با ستون فقرات اینترنت می‎باشد. در مقابل، ساخت یک شبکه مش بی‎سیم، هزینه‎های زیرساختی را کاهش می‌دهد؛ چرا که حدأقل به نقاط محدودتری برای اتصال به شبکه‌ی سیمی (مثل اینترنت) نیاز دارد. بنابراین، شبکه‎های WMN امکان پیاده‎سازی سریع و اِعمال تغییرات در شبکه را با هزینه‌ی مورد قبولی فراهم آورده و این امر در بازار رقابتی امروزه، بسیار حائز اهمیّت است.
منطقه تحت پوشش وسیع: در حال حاضر، نرخ داده‎ای شبکه‎های محلّی بی‎سیم (WLAN) [10] با استفاده از طرح‎های مدولاسیون کارآ، افزایش یافته است (به عنوان مثال نرخ داده‎ای در شبکه‎های ۸۰۲٫۱۱a و ۸۰۲٫۱۱gبه ۵۴ مگابیت در ثانیه رسیده است). هرچند که نرخ‎های داده‎ای در WLAN”>ها در حال افزایش است، اما برای یک قدرت ارسال معیّن و زمانی که کاربران از نقاط دسترسی دور می‎شوند، پوشش و پیوستگی WLANها کاهش می‎یابد. در مقابل، ارتباطات چند-گام و چندکاناله که به کمک مسیریاب‎های مش صورت می‌گیرد، و همچنین دامنه‎ی ارسال طولانی برج‌های WiMAX که در WMNها گسترده شده‎اند، ارتباطات دور دست را بی‎آنکه کاهش کارآیی قابل توجّه باشد، مقدور می‌سازند.
اتصال خودکار شبکه: شبکه‎های بی‌سیم مش، چنانکه قبلاً هم اشاره شد، خود-سازمانده و خود-پیکربند هستند. به عبارت دیگر، سرویس‌گیرنده‌ها و مسیریاب‎های مش، اتصال شبکه را به طور خودکار ایجاد و حفظ می‎کنند؛ لذا ارتباطات چند-گام میان شبکه‌ها به طور یکپارچه وجود خواهد داشت. به عنوان مثال، زمانی که گره‎های جدیدی به شبکه اضافه می‎شوند، این گره‎ها، کارکردهای مش‎بندی خود را به گونه‌ای استفاده می‎کنند تا به طور خودکار تمام مسیرهای ممکن را کشف نموده و مسیرهای بهینه را برای اتصال به اینترنت (شبکه‌ی سیمی)، مشخص کنند. به علاوه، مسیریابهای مشِ موجود، مسیرهای جدیدی که در شبکه ایجاد می‎شوند را شناسایی نموده و به این ترتیب، شبکه به شیوه‎ای ساده، توسعه می‌یابد.

[۱] Wireless Mesh Network (WMN)
[2] در برخی منابع فارسی، این شبکه‌ها تحت عنوان «شبکه‌های توری» یا «شبکه‌های غربالی» معرفی شده‌اند که به نظر نویسنده، معانی جالبی برای این شبکه‌ها نیستند
[۳] Internet Service Provider (ISP)
[4] Self-organized
[5] Self-configured
[6] Wireless Sensor Network (WSN)
[7] Single Point Failure
[8] bottleneck
[9] Access Point (AP)
[10] Wireless Local Area Network (WLAN)
16 نفر این مطلب را پسندیده اند.

تألیف و ترجمه: محمد (فرزاد) یزدی

شبکه بیسیم مش, شبکه های کامپیوتری | , , ,