بررسی آنتن و شبکه های بیسیم - پایان نامه بررسی آنتن و شبکه های بیسیم در 100 صفحه ورد قابل ویرایش
پایان نامه بررسی آنتن و شبکه های بیسیم در 100 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب
عنوان صفحه
پیشگفتار 1
فصل اول 3
طرح تحقیق 3
تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق 4
اهمیت انجام تحقیق 6
اهداف کلی تحقیق 6
هدف های ویژه تحقیق 6
روش انجام تحقیق 7
فصل دوم 8
مبانی آنتن انواع و پارامترهای آن 8
2_1: تاریخچه 9
2_2: انواع آنتن ها از نظر کاربرد 11
الف) آنتن هرتز 11
ب) آنتن مارکنی 11
پ) آنتن شلاقی 12
ت ) آنتن لوزی ( روبیک) 12
ث) آنتن V معکوس 12
ج) آنتن ماکروویو 13
چ) آنتن آستینی 16
ح) آنتن حلزونی 16
ذ) آنتن های آرایه ای ARRAY ANTENNA 17
2-3 : پارامترهای آنتن 18
نمودار پرتو افکنی آنتن ها 18
دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی 18
نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی 19
نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین 22
نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده 22
جهت دهندگی آنتن ها 23
پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان 23
شعاع های فرعی آنتن ها 24
مقاومت پرتو افکنی آنتن 25
امپدانس ورودی آنتن 25
سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها 26
طول موثر آنتن 27
پهنای نوار فرکانس آنتن ها 27
پلاریزاسیون آنتن ها 28
پلاریزاسیون خطی 29
پلاریزاسیون دایره ای 30
پلاریزاسیون بیضوی 30
ساختمان مکانیکی آنتن ها 31
اندازه آنتن 31
نصب آنتن ها 31
خطوط انتقال و موج برها برای تغذیه آنتن ها 32
رسانا و نارساناهای مورد استفاده در ساختن آنتن ها 33
محافظت آنتن در برابر عوامل جوی 34
فصل سوم 35
شبکه های کامپیوتری شبکه های بی سیم 35
2-1:سخت افزار شبکه 36
2-1-1: شبکه های ﭘخشی(broadcast network) 37
2-1-2: شبکه های همتا به همتا (peer-to-peer network) 37
2-1-3:شبکه های شخصی (personal area network) 37
2-1-4:شبکه های محلی (local area network) 37
2-1-5:شبکة شهری(Mtropolitan Area Network) 39
2-1-6:شبکة گسترده (Wide Area Network) 39
2-1-7:شبکة بی سیم (wireless network) 41
2-1-8:شبکة شبکه ها (internetwork) 42
2-2: نرم افزار شبکه 42
2-2-1:لایة فیزیکی (Physical layer) 46
2-2-2: زیر لایة نظارت بر دسترسی به رسانة انتقال ( MAC) 46
2-2-3:لایة شبکه 47
2-2-4:لایة انتقال(Transport layer) 47
2-2-5:لایة کاربرد (Application layer) 47
2-3: شبکه های محلی بی سیم (802.11) 48
2-3-1: ﭘشتة ﭘروتکل 802.11 49
2-3-2: لایة فیزیکی در 802.11 49
2-4: شبکه های بی سیم باند گسترده 51
2-4-1: لایة فیزیکی در 802.16 52
فصل چهارم 55
آنتن های هوشمند 55
بخش اول 56
آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم 56
تداخل هم کانال 57
اثرات محوشدگی 57
4_الف_1: جوانب تکنولوژی سیستم آنتن هوشمند 60
4- الف - 2: مدلهای کانال 62
4-الف-2-1:مدل لی Lee s Model 62
4-الف- 2-2: A Model of Discreteiy Didposed , Uniform set Of Evenly
Spread scatterers 63
4- الف-2-3: مدل ماکروسل (Macro cell Model) 64
4-الف-2-4: مدل باند عریض میکروسل (Macrocell Wide Band Model) 65
3-الف-2-5: Gaussian Wide – sene stionary ,uncorrelated scattering
(GWSSUS)model 65
3-الف-2-6: مدل زاویه دریافت گاوسی (Gaussian angle of) 66
4-الف-2-7-: مدل کانال با بردار متغیر زمانی (Time –varying-vector channel model)
4-الف-2-8: مدل شهری واقعی(typical urban (tu/model)) 67
4-الف-2-9: مدل شهری بد(Bad urban (Bu) model) 68
4_الف_3:آرایه های هوشمند:آنتن و بهره های مختلف 68
انواع آنتن های هوشمند 70
4-الف-4:ردیابی وتکنیک های بیم آرایه سوئیچ شده 74
4-الف –5: راهبردهای شکل دهی بیم ثابت 75
4- الف – 6: پردازش آرایه از طریق شکل دهی بیم 76
4 الف 6- 1: الگوریتم های پایه شکل دهی سیگنال 77
4- الف-6-2: ترکیب های آرایه ای تنظیمی 80
4-الف –6-3: ترکیب آرایه پرتو سوئیچ شده 81
مثال 1-4 85
4-الف-7: نکات نتیجه گیری شده 88
بخش دوم 89
آنتن های آرایه فازی 89
4-ب-1:تاریخچه 89
4-ب-2: انواع آرایه ها 89
4-ب-2-1: آرایه های خطی (Linear Array) 90
4-ب-2-2:آرایه های مسطح (Planar Array) 90
4-ب-3: ویژگی های آرایه فازی 92
4-ب-3-1: تکنولوژی شیفت دهنده فاز 92
4-ب-3-2:تکنولوژی شیفت دهنده فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر 93
فصل پنجم 95
نتیجه و ﭘیشنهاد 96
منابع 97
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل2.1:آنتنVمعکوس 12
شکل 2.2 : آنتن های بوقی مستطیلی. الف- بوق قطاعی صفحه H ؛ ب - بوق قطاعی صفحه
E ؛ ج- بوق هرمی. 14
شکل 2.3 : الف- آنتن دو مخروطی نا محدود ؛ ب- آنتن دو مخروطی محدود 15
شکل2.4: الف- پرتو تشعشعی یک آنتن دو مخروطی نامحدود ؛ ب- آنتن دیسک و مخروط 16
شکل 2.5 : آنتن حلزونی 17
شکل 2.6: دستگاه مختصات کروی 19
شکل2.7 : نمونه نمودار پرتو افکنی سه بعدی 20
شکل 2.8: نمودار پرتو افکنی میدان الکتریکی یک آنتن. 21
شکل2.9: ترتیب آنتن ها در تعیین نمودار پرتو افکنی 22
شکل 2.10: نمودار پرتو افکنی یک آنتن عملی. 24
شکل2.11: مدار معادل آنتن از نظر پرتو و تلفات 26
شکل2.12: آنتن متصل به بار و مدار معادل تونن آن؛ الف: آنتن ب: مدار معادل 26
شکل2.13:آنتن خطی به طول 27
شکل2.14: وضعیت آنتن فرکانس 30 کیلو هرتز 32
شکل 1،3: لایه ها و پروتکل ها و واسطه ها 44
شکل 3,2:انتقال اطلاعات در یک شبکه 5 لایه 45
شکل 3،3: پشته پروتکل 802.11 49
شکل3,4:پشته پروتکلی16,802 51
شکل3,5: محیط انتقال در 802.16. 52
شکل 3,6: فریم ها و برش های زمانی در روش) TDD(Time Division Duplexing 54
شکل 4.1: مدل لی (ES انتشار دهنده موثر ؛ MU: ایستگاه پایه ؛ AE عنصر آرایه) 63
شکل 4.2: یک مجموعه ای انتشار دهنده های یکسان که بطور یکنواخت و مجزا
از هم قرار گرفته اند.(ES: انتشار دهنده های موثر، BS: ایستگاه مرکزی) 64
شکل4.3: مدل میکروسل یک کانال بی سیم (BS: ایستگاه مرکزی , MU: واحد متحرک) 65
شکل 4.4: کانال بی سیم مدل باند عریض محیط میکروسل:
(MU, BS منطقه بیضی هستند) 65
شکل 4.5: مدل کانال بی سیم روی یک پرتو دلخواه از انتشار دهنده های بنا نهاده شده است.
هر انتشار دهنده یک دسته ای ازانتشار دهنده های کوچکتر است. 66
شکل 4.6: مدل زاویه دریافت گاوسی ویژه یک پرتو یک واحد انتشار دهنده ها:
انتشار یک سیگنال واحد اصلی است. 66
شکل 4.7: مدلRay leighمربوط به محیط همزیستی انتشار دهنده های محلی
(local scatterer) و انتشاردهنده های اصلی. 67
شکل 4.8:محیط کانال سمتی شهری بد با یک جفت از پرتوهای اولیه و ثانویه 68
شکل4.9: طرح ترکیبی اختلافها به صورت انتخابی بر مبنای بیشترین SNR خروجی
پایه ریزی شده است. 69
شکل 4.10: روش ترکیب بر مبنای بیشترین درصدSNR 69
شکل 4.11: طرح ترکیب بر مبنای بهره مساوی: خروجی مطابق با جمع هم فازها
از سیگنال های شاخه آرایه می باشد. 70
شکل4.12: ترکیب آنتن هوشمند و بخشهای کنترل سیگنال مربوطه. 72
شکل 4.13: مثالی از یک ماتریس Blass: یک ساختار سه عنصره جهت
تولید سیم کناری عریض. ماتریس 75
شکل 14،4: تکنیک های شکل دهی بیم؛
(a): روش پایه باند (b).DOA/los: استراتژی مشخص طراحی. 77
شکل 4.15: بیم های مستقیم برای یک آنتن هوشمند 80
شکل 4.16: ترکیب آرایه سازگار: (a) مدل Applebaum (b) مدل widrow 81
شکل 4.17: یک پایه دو بیم ماتریس .Butler BMP#1): بیم شکل یافته با پورت ورودی#1) 82
شکل:4.18 هیبرید چهار گانه ابتدایی ناشی از کاربرد کاربرد یکTجادویی: یک آرایه دو المانه؛
Tجادویی؛ بیم در برابر پورت های بر انگیخته شده؛و مسیر تاخیر بهبود یافته از بیم پورت 4. 83
شکل 4.19:هیبرید چهارگانه تزویج شده بر مبنای راستا(الف):هیبرید تزویج شده پهلویی؛
(ب)هیبرید تزویج شده عمودی؛S:شکاف تزویج شده در فضای حائل بین دو موجبر؛
و،ML:ظرفیت منطبق شده. 84
شکل 4.20: ترکیب چهار موقعیت در پرتو قابل سوئیچ برای استفاده در
ماتریس Butlar: (ps): شیفت دهنده فاز) 85
شکل4.21 : نمایش نقش هیبریدچهارگانه در ماتریس Butler چهارالمانی:
هیبرید یک اختلاف فاز درجه را در ارسال عرضه می کند. 86
شکل 4.22:پیاده سازی آنتن هوشمند با سوئیچ قابل برنامه ریزی 87
شکل 4.23:آرایه خطی. 90
شکل4.24: آرایه فازی از نوع مسطح. 91
شکل 4.25:آرایه مسطح مستطیلی. 91
شکل 4.26:سوییچ های میکروالکترومکانیکال 93
شکل 4.27:شیفت دهنده ی فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر 93
طرح تحقیق
تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق:
همانطور که می دانید عنوان شبکه در برگیرنده مفهومی وسیع است که شبکه چاه های آب روستایی ( قنات ها)، شبکه ی نهرها و کانال های آبیاری مزارع، شبکه آب و فاضلاب شهری، شبکه گاز شهری، شبکه پدافند هوایی و نیز شبکه های کامپیوتری هر کدام به نحوی تداعی کننده مفهوم کلی این کلمه می باشند.
البته واضح است که با توجه به پیشرفت چشمگیر کامپیوتر و تکنولوژی های وابسته به آن (جمع آوری، پردازش و توزیع اطلاعات) در دنیای امروز، شبکه های کامپیوتری در تمامی مفاهیم که از شبکه عنوان شد، وارد شده اند، و نرم افزار های کامپیوتری کارهای مدیریت، نظارت و کنترل کلیه شبکه های یاد شده را به عهده گرفته اند. پیوند فرخنده کامپیوتر و مخابرات اتفاقی بود که هر دو صنعت را دچار تحولات عظیم کرد. اکنون دیگر مفهوم اتاقی با یک کامپیوتر بزرگ به نام « مرکز کامپیوتر» که افراد کارهایشان را به آنجا می آورند، به کلی منسوخ شده است. مدل قدیمی کامپیوتر بزرگی که تمام کارهای محاسباتی سازمان را انجام می دهد، اکنون جای خود را به تعداد زیادی کامپیوتر کوچک متصل به هم داده است. به این سیستم ها شبکه های کامپیوتری (computer netwoks) گفته می شود.
دو کامپیوتر وقتی « به هم متصل اند» که بتوانند با یکدیگر اطلاعات رد و بدل کنند. الزامی نیست که این اتصال از طریق سیم های مسی باشد، فیبرهای نوری، امواج مایکروویو، مادون قرمزو ماهواره های مخابراتی هم می توانند عامل این ارتباط باشند.
در اینجا پس از طرح مساله شبکه های بی سیم، مهمترین مساله بررسی آنتن های قابل استفاده در این شبکه ها می باشد، که در ابتدا لازم می دانیم تاریخچه مختصری از پیدایش آنتن را نیز در اختیار خوانندگان محترم قرار دهیم.
مبنای نظری آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمز کلارک ماکسول (1831-1879) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را ارائه داد؛ مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی دارند. همچنین پیش بینی کرد که نور و اختلالات الکترو مغناطیسی را می توان به صورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد. در سال 1882 فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز (1894-1875) با افزایش تحقیقات در این زمینه ادعای ماکسول را در عمل اثبات کرد و نشان داد که امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می شود. هرتز، آنتن هایی از نوع دو قطبی و سهموی را نیز ساخت. مهندس برق ایتالیایی مارکونی (1937-1874) نیز یک آنتن استوانه میکروویو در طول موج 23 سانتی متری را ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلند تر بود. فیزیکدان روسی الکساندر پوپوف (1895-1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال بعد، قبل از مارکونی شروع به فعالیت کرد. اغلب افتخار کاربرد اولین آنتن در اولین سیستم رادیویی را در سال 1879 برای ارسال سیگنال از کشتی به ساحل در مسافت 3مایل به او می دهند. در هر حال این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داد و مخابرات رادیویی را در ماورای اقیانوس اطلس ایجاد کرد. مارکونی را پدر رادیوی آماتور می شناسند. لازمه ارتباط در این سال ها با آنتن محدود به وجود مولدهای سیگنال بود. ساخت مولدهای سیگنال کلایسترونی و مگنترونی ( در حدود یک گیگا هرتز ) باعث شد که آنتن های بوقی توسعه یابند. در طول جنگ جهانی دوم اولین کوشش ها جهت توسعه آنتن های مدرن برای رادار انجام گرفت، و هم اکنون آنتن های پیشرفته ای جهت ارتباط مایکروویوی و راداری ساخته می شوند. که آنتن های آرایه فازی از جمله ی این آنتن ها می باشند. که در فصول آتی به آنها خواهیم پرداخت.
اهمیت انجام تحقیق:
با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی ارتباطات و البته ارتباطات بی سیم، درجه اهمیت شبکه ها، به ویژه شبکه های بی سیم برای عموم و البته دانشگاهیان پر واضح است. اما مطلب مورد بحث درباره اهمیت انجام این تحقیق، میزان کارایی نتیجه این پژوهش در مسیر رشد و تعالی نیروی هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران است، که در این مقال بایستی به آن پرداخته شود.
همانطور که می دانید شبکه پدافند هوایی کشور C3 از زمان شهید بزرگوارسر لشکر منصور ستاری در مسیر تمرکز و هماهنگی بهینه و در واقع نهادینه کردن سیستم C4I و ورود کامپیوتر به این عرصه، قرار گرفته است. در این راستا بر آن شدیم، که با مطالعه در مورد شبکه های کامپیوتری و ملزومات آنها بستری جهت آمادگی هر چه بیشتر خود و نیز خوانندگان محترم فراهم آوریم؛ که به توسعه و پیشرفت در شبکه پدافند هوایی کشور در آتیه نزدیک انجامد. (ان شاء ا... ) زیرا که معتقدیم دست یابی به هر تکنولوژی و پیشرفت در آن، منوط به شناخت پایه ای و بنیادی آن تکنولوژی می باشد. در این بین با توجه به گستردگی قلمرو فضایی کشور و مخارج عظیم ارتباطات باسیم، تکنولوژی شبکه های بی سیم از ملزومات این امر به نظر می رسد؛ که ما سعی کرده ایم به معرفی آنها بپردازیم امید که مقبول حق و مطلوب نظر خوانندگان قرار گیرد.
اهداف کلی تحقیق :
فراهم نمودن زمینه و استعداد بالقوه در مسیر توسعه شبکه پدافند هوایی کشور، به عنوان یک شبکه بی سیم کارا، بزرگ و متمرکز از طریق ایجاد آمادگی علمی بنیادی درمورد شبکه های بی سیم و آنتن های مورد استفاده در آنها در میان پرسنل آینده پدافند هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران.
هدف های ویژه تحقیق :
- شناخت کلی شبکه های کامپیوتری و به ویژه شبکه های بی سیم.
- شناخت انواع روش های مدولاسیون جهت تهیه سیستم های ارتباطی لازم برای طراحی یک شبکه بی سیم بزرگ و ممترکز.
- شناخت آنتن و انواع آن.
- شناخت آنتن های هوشمند و مزیت بکار گیری آن ها در شبکه های بی سیم.
روش انجام تحقیق :
با توجه به اینکه در این پایان نامه به شناخت کلی شبکه های بی سیم و نیز تجزیه وتحلیل ملزومات آنها از جمله آنتن های قابل استفاده در آنها پرداخته شده است، برای انجام این تحقیق از روش موردی و زمینه ای بهره گرفته شده است؛ که نتیجه می گیریم این تحقیق در سطحی میانی از لحاظ سطح بندی تحقیقات، قرار گرفته است و دیدی بین حال نگر و آینده نگر از نظر زمانی،بر مساله دارد.
جامعه آماری در این مسیر اساتید محترم دانشکده مهندسی کنترل و نیز دانشکده مهندسی برق بوده اند. محیط پژوهش کتابخانه دانشکده های برق و کامپیوتر و نیز کتابخانه دانشکده برق دانشگاه صنعتی امیر کبیر و نیز کتابخانه مرکزی دانشگاه های صنعتی شریف و تربیت مدرس بوده است.
روش گردآوری اطلاعات نیز بر پایه ترجمه متون انگلیسی از کتاب های جدید منتشر شده در این زمینه و نیز نمونه برداری از میان پایان نامه های دانشجویان دانشگاه های یادشده بوده است.
2_1: تاریخچه:
از آغاز تمدن بشری مخابرات اهمیت اساسی را برای جوامع انسانها داشته است. که در مراحل ابتدایی مخابرات توسط امواج صوتی از طریق صدا صورت گرفت. و سپس در مسافت طولانی تر از ابزارهای مخابراتی نوری که از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی است، استفاده شده و تنها در تاریخ اخیر بشر است که طیف الکترومغناطیسی خارج از ناحیه مرئی برای ارتباطات راه دور از طریق امواج رادیویی به کار برده شده است.
آنتن رادیویی یک قطعه اساسی در هر سیستم رادیویی می باشد. یک آنتن رادیویی یک ابزاری است که امکان تشعشع یا دریافت امواج رادیویی را فراهم می سازد.
همانطوری که می دانیم یکی از بزرگترین منابع انسان طیف الکترومغناطیسی است و آنتن ها دراستفاده ازاین منبع طبیعی نقش اساسی را ایفا کرده اند.حال تاریخچه مختصری از تکنولوژی آنتن ها و بعضی از کاربردهای آنها در زیر ارائه می شود:
مبنای نظریه آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمزکلارک ماکسول (1831-1897) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی هستند ارائه داد.فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز ( 1857- 1897) در سال 1886 توانست صدق ادعا و پیش بینی ماکسول را مبنی بر اینکه کنش ها و پدیده های الکترو مغناطیسی می توانند در هوا منتشر شوند را نشان دهد و همچنین وی آنتن های دو قطبی و حلقوی و نیز آنتن های سهموی استوانه ای پیچیده ای را که دارای دو قطبی هایی در امتداد خط کانونی شان بودندرا بعنوان تغذیه ساخت.مهندس برق ایتالیایی( گوگلیمو مارکونی ) فیزیک استوانه سهمی میکروویودر طول موج 23 سانتی متر را برای انتقال اولیه اش ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلندتر بود. برای اولین بار در مخابرات رادیویی در ماورای اقیانوس اطلس در سال 1901، آنتن فرستنده شامل یک فرستنده جرقه ای بود که بین زمین و یک سیستم شامل 50 عدد سیم قائم متصل می شود.فیزیکدان انگلیسی «الکساندر پوپوف » ( 1959-1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را درسال1897برای ارسال یک سیگنال از کشتی به ساحل درمسافت 3 مایل نشان داد. در هر حال این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داده و می توان او را پدر رادیوی آماتور دانست.
پس از سال 1920، با استفاده از مولدهای سیگنال مانند لامپ « تریود دوفارست » ، ساخت آنتن های تشدید مانند دو قطبی نیم موج امکان یافت. قبل از جنگ دوم جهانی مولدهای سیگنال مگنترون و کلایسترون میکروویو( در حدود1 گیگا هرتز) همراه با موج های تو خالی اختراع و توسعه یافتند. این تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتن های بوقی شد.در خلال جنگ جهانی دوم یک فعالیت وسیع طراحی، و توسعه برای ساخت سیستم های رادار منجر به ابداع انواع مختلف آنتن های بشقابی، عدسی های آرایه ای شکافی موج بری شد. حال با توجه به این مقدمه عوامل مختلفی را که در انتخاب بین خطوط انتقال یا آنتن ها دخالت دارند بیان می کنیم.بطور کلی خطوط انتقال در فرکانس های پایین و فواصل کوتاه عملی هستند، فرکانس های بالا اغلب به علت پهنای باند موجود بکار می روند. با افزایش فواصل و فرکانس ها تلفات سیگنالی و هزینه های کاربردی خطوط انتقال بیشتر می شود ودرنتیجه استفاده از آنتن ها ارجحیت می یابد.
بطور کلی تعدادی از موارد استفاده آنتن ها بدین صورت می باشد :
الف – درمخابرات رادیو سیار شامل هواپیماها، فضاپیماها، کشتی ها یا خودروهای زمینی بکار برد.
ب – کاربرد آنتن ها در سیستم های رادیویی سخن پراکندگی مانند رادیوی خودروی متحرک سیار و کاربردهای غیر سخن پراکنی مانند سیستم های رادیو سیار ( مانند پلیس، آتش نشانی، امداد،...) و رادیو آماتور.
ج – استفاده از تکنولوژی رادیویی بجای استفاده از خطوط انتقال.
بعنوان مثال در آمریکا بیشتر از نصف مکالمات تلفنی دور ( بین شهری) توسط ارتباطات رادیویی میکروویو انجام می گیرد. و با توجه به اینکه هر سال هزینه های دستگاه های رادیویی کاهش یافته و اطمینان پذیری آنها بهبود می یابد، کاربردهای سیستم های رادیویی ارجحیت می یابد.
2_2: انواع آنتن ها از نظر کاربرد :
آنتن ها از نظر ساختار و نوع کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می شوند،که درذیل به تعدادی از آنها اشاره می شود
الف) آنتن هرتز : آنتن هرتز در فاصله ای بالا واقع شده و ممکن است بطور افقی یا عمودی باشد و برای فرکانس های زیاد به کار می رود.
ب) آنتن مارکنی : در این نوع آنتن، انتهای پایین مولد به زمین متصل است و سطح زمین بجای صحفه هادی
به کار می رود. طرز توزیع جریان و ولتاژ برای فرکانس اصلی، چهل برابر طول آنتن می باشد و این آنتن برای
فرکانس های کم مورد استفاده قرار می گیرد.آنتن مارکنی در بعضی موارد ممکن است برای فرکانس های بالا به کار رود، مثل آنتن های ارتباطی هواپیما که در این حالت بدنه هواپیما بجای زمین عمل می کند.
پ) آنتن شلاقی : معمولی ترین آنتنی است که در عملیات تاکتیکی برای ایجاد ارتباط در ساخت های نسبتاً کوچک بکار می رود. بیشتر آنتن های شلاقی طوری طراحی شده اند که در زمانی که مورد احتیاج نیستند با فشار جزیی یک قسمت، داخل قسمت دیگر قرار می گیرند. وقتی که آنتن های شلاقی در باند فرکانسی زیاد کار می کنند، طول آن ها معمولاً کسر کوچکی از طول موج می باشد و در این حالت باید یک سیم پیچ به خاصیت القایی زیادی به کاربرده شود تا آنتن مزبور به حالت هماهنگی صحیح درآید.
شبکه های کامپیوتری
شبکه های بی سیم
در این بخش با توجه به توضیحاتی که در طرح تحقیق در مورد شبکه ها ارائه شد به تفصیل به بحث ﭘیرامون شبکه های کاﻣﭙیوتری می ﭘردازیم و سپس در مورد شبکه های بی سیم مطالبی را ارائه می دهیم واستاندارد های موجود در این زمینه را مورد بررسی قرار می دهیم .
2-1:سخت افزار شبکه
قابل به ذکر است که هیچ طبقه بندی ﭘذیرفته شده ای که در برگیرنده تمام انواع شبکه های کاﻣﭙیوتری باشد وجود ندارد ولی در این میان می توان به دو عامل مهم توجه کرد : تکنولوژی انتقال و اندازة شبکه .
امروزه دو تکنولوژی انتقال بیش از همه گسترش یافته و فراگیر هستند :
ارتباطات ﭘخشی (broadcast )
ارتباطات همتا به همتا(peer-to-peer)
2-1-1: شبکه های ﭘخشی(broadcast network):
دارای یک کانال هستند که بین همة کاﻣﭙیوترهای شبکه به اشتراک گذاشته شده است . هریک از کاﻣﭙیوترها می توانند ﭘیام های خود در بسته (packet) های کوچک مخابره کنند ، تمام کاﻣﭙیوترهای دیگر این ﭘیام ها را دریافت خواهند کرد . آدرس کاﻣﭙیوتری که این بسته در حقیقت برای وی ارسال شده ، در بخشی از ﭘیام نوشته می شود . هر کاﻣﭙیوتری به محض دریافت بسته ، آدرس گیرنده را چک می کند ، اگر ﭘیام برای او باشد آن را ﭘردازش می کند ولی اگر ﭘیام متعلق به دیگری باشد به سادگی آن را نادیده می گیرد.
در شبکه های ﭘخشی با تعبیة یک کد خاص در فیلد آدرس (address field) می توان یک ﭘیام را به تمام کاﻣﭙیوترها ارسال کرد . چنین ﭘیامی را همة کاﻣﭙیوترها متعلق به خود تلقی کرده وآن را می خوانند . به این تکنیک ﭘخش (broadcasting)گفته می شود . در برخی از سیستم های ﭘخشی امکان ارسال ﭘیام به دسته ای از کاﻣﭙیوترها نیز وجود دارد که به آن ﭘخش گروهی (multicasting) می گویند . بدین منظور معمولا از یک بیت خاص در فیلد آدرس استفاده می شود ، همة آن هایی که این بیت درآن ها وجود دارد عضو گروه محسوب شده و ﭘیام را می گیرند .
2-1-2: شبکه های همتا به همتا (peer-to-peer network):
در این شبکه ها بین تک تک کاﻣﭙیوترها مسیر ارتباطی مستقل وجود دارد . البته وقتی یک بسته از کاﻣﭙیوتری به کاﻣﭙیوتر دیگر برود احتمالا سر راه خود از چند ماشین بینا بینی نیز عبور خواهد کرد . معمولا در این قبیل شبکه ها مسیرهای متعددی بین دو کاﻣﭙیوتر خاص می توان برقرارکرد که از نظر طول مسیر با هم تفاوت دارند ویافتن کوتاهترین مسیر یکی از مسائل مهم در این شبکه هاست . به عنوان یک قاعده کلی (البته با استثناهای متعدد)شبکه های کوچک ، متمرکز ومحلی ازنوع ﭘخشی هستند وشبکه های بزرگ وگسترده از نوع همتا به همتا . به ارتباط همتا به همتا گاهی ﭘخش تکی (unicasting) نیز گفته می شود .
روش دیگر طبقه بندی شبکه ها اندازة شبکه است :
2-1-3:شبکه های شخصی (personal area network):
ارتباط بین ماوس ، کی بورد ، چاﭘگر ، PDA و کاﻣﭙیوتر از این نوع است .
2-1-4:شبکه های محلی (local area network):
شبکه های محلی (LAN) ، شبکه ای خصوصی واقع در یک ساختمان یا مجتمع که حداکثر ابعاد آن یکی دو کیلومتر باشد . از این نوع شبکه ها معمولا برای متصل کردن کاﻣﭙیوترهای یک شرکت وبه اشتراک گذاشتن منابع (مانند چاﭘگر) یا مبادلة اطلاعات استفاده می شود . یک شبکة LAN سه مشخصه اصلی دارد که آن را از سایر انواع شبکه متمایز می کند :
اندازه
تکنولوژی انتقال اطلاعات
توﭘولوژی (topology)
اندازة LAN بسیار محدود است بگونه ای که زمان انتقال سیگنال ها در آن (حتی در بد ترین شرایط ) بسیار کم و از قبل قابل ﭘیش بینی است . دانستن این محدودیت برای طراحی شبکه بسیار مهم واساسی است و باعث ساده تر شدن مدیریت شبکه نیز می شود .
تکنولوژی انتقال اطلاعات در LAN به دو صورت بی سیم وباسیم است . سرعت انتقال اطلاعات در LAN معمولا با واحد مگا بیت بر ثانیه (Mbps) یاگیگا بیت بر ثانیه اندازه گیری می شود ، تاخیر انتشار در آن کم (در حد میکرو ثانیه) وخطا در آن بسیار کم است .
توﭘولوژی های مختلفی برای شبکه های محلی ﭘخشی وجود دارد :
شبکه های ﭘخشی باس (bus network) : شبکه ای با کابل کشی خطی در هر لحظه فقط یکی از کاﻣﭙیوترها مجاز به استفاده از خط و ارسال اطلاعات است و تمام ماشین های دیگر بایستی در این مدت از ارسال هرگونه اطلاعات خودداری کنند . در این قبیل شبکه ها بایستی مکانیزمی برای حل اختلافات (زمانی که دو کاﻣﭙیوتر همزمان شروع به ارسال می کنند )وجود داشته باشد . یکی از این مکانیزم ها IEEE 802.3 نام دارد که به اترنت (Ethernet) نیز معروف است .
شبکه های ﭘخشی حلقوی (Ring network) : در این نوع شبکه هر بیت اطلاعات بصورت مستقل وبدون اینکه بخواهد منتظر سایر بیت های بسته ای که به آن تعلق دارد شود ، در شبکه منتشر می شود . در این شبکه هم بایستی مکانیزمی برای حل اختلافات بین کاﻣﭙیوترهای متخاصم وجود داشته باشد.اغلب این مکانیزم ها به نوعی نوبتبندی متکی هستند.یکی ازاین مکانیزم هاIEEE802.5 است.
2-1-5:شبکة شهری(Mtropolitan Area Network):
شبکة شهری (MAN) ، شبکه ای است که یک شهر را ﭘوشش می دهد . شبکه های تلویزیون کابلی بهترین نمونة MAN هستند . اولین شبکه های تلویزیون کابلی در نقاط کور شهرها راه اندازی شدند . بدین ترتیب که یک آنتن مرکزی و بزرگ در محلی که فرستندة اصلی را می دید نصب واز این آنتن کابل هایی به مشترکان محروم از برنامه های تلویزیونی کشیده می شد.
با شروع گرایش عمومی به اینترنت،گردانندگان این شبکه ها بزودی دریافتند که با تغییر مختصردرسیستم های خود می توانند از قسمت های بلااستفادة ﭘهنای باند برای سرویس های دو طرفه اینترنتی بهره ببرند . از این لحظه بود که شبکه های تلویزیون کابلی تبدیل به شبکه های شهری (MAN) شدند .
2-1-6:شبکة گسترده (Wide Area Network):
شبکةگسترده یا WAN گسترة جغرافیایی بزرگی (مانند یک کشور یا قاره )دارد . در این شبکه کاﻣﭙیوترهایی هستندکه برنامه های کاربردی روی آن ها اجرامی شودومعمولابه آن ها میزبان(HOST) می گویند. این کاﻣﭙیوترها توسط زیرشبکه های مخابراتی (communication subnet)یا به طورمختصر،زیرشبکه بهم متصل می شوند. میزبان ها متعلق به افراد هستند درحالیکه زیرشبکه ها اغلب به شرکت های مخابرات تعلق دارد . وظیفة زیر شبکه ها انتقال ﭘیام از یک میزبان به میزبان دیگر است . جداکردن این دو بخش ( میزبان ها و زیرشبکه ها ) طراحی شبکه های WAN را تا حد زیادی ساده می کنند .
در اغلب شبکه های گسترده زیر شبکه از دو قسمت تشکیل می شود : خطوط انتقال(transmission lines)و تجهیزات سوئیچینگ (switching element) . خطوط انتقال وظیفة رد و بدل کردن اطلاعات را بر عهده دارند و می توان برای ایجاد آن ها از سیم مسی ، فیبر نوری یا حتی امواج رادیویی استفاده کرد . تجهیزات سوئیچینگ کاﻣﭙیوترهای خاص هستند که ارتباط بین خطوط انتقال را برقرار می کنند . وقتی داده ها از یک خط وارد می شود این کاﻣﭙیوتر بایستی مسیر خروجی آن را مشخص کند . این کاﻣﭙیوترهای سوئیچینگ به نام های مختلفی خوانده می شوند که می توان از معروفترین آن ها به مسیر یاب (router) اشاره کرد .
در این مدل معمولا هر کاﻣﭙیوتر میزبان در یک شبکة محلی قرار دارد که از طریق یک مسیریاب به قسمتهای دیگر متصل می شوند ( البته در مواردی میزبان می تواند مستقیما نیز به مسیریاب وصل باشد) . به مجموعة خطوط مخابراتی و مسیریاب ها ( منهای کاﻣﭙیوترهای میزبان ) زیر شبکه گفته می شود .
در بسیاری از WAN ها تعداد زیادی خطوط انتقال وجود دارد ، که هر کدام یک جفت مسیر یاب را به هم وصل می کنند . اگر دو مسیر یاب که اتصال فیزیکی مستقیم ندارند ، بخواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند باید این کار بصورت غیر مستقیم (از طریق مسیر یاب های دیگر ) انجام دهند . وقتی یک بستة داده در مسیر خود ( از مسیر یاب مبدا به مسیر یاب مقصد) از چند مسیریاب بینا بینی عبور می کند ، بصورت کامل دریافت و ذخیره شده وﭘس از آزاد شدن خط خروجی به سمت مقصد فرستاده می شود . زیر شبکه هایی که بر اساس این قاعده عمل می کنند به زیر شبکة ذخیره–ارسال (STORE- AND- FORWARD)یا سوئیچ شده (PACKET –SWITCH D) معروفند .
تصمیم گیری دربارة مسیر ارسال بسته ها امری داخلی است . یعنی هر مسیر یاب خود دربارة آن تصمیم می گیرد . مسیریاب ها برای تصمیم گیری دربارة مسیر بسته ها از الگوریتم های مسیر یابی (routing algoritm) استفاده می کنند . تمام شبکه های WAN از نوع سوئیچ بسته نیستند (مانند سیستم های ماهواره ای) . در این سیستم ها هر router آنتنی دارد که از طریق آن اطلاعات را به ماهواره می فرستد یا اطلاعات ارسالی از آن را دریافت می کند . تمام مسیریاب های این مجموعه می توانند به ماهواره گوش کنند (وحتی برخی از آن ها به اطلاعات ارسالی از مسیریاب های همسایه نیز گوش می کنند ). البته شبکه هایی هم وجود دارند که فقط برخی از مسیر یاب های آن و نه همة آنها ارتباط ماهواره ای دارند. شبکه های ماهواره ای ذاتا از نوع ﭘخشی هستند واغلب درجاهایی به کار می روند که این طریقة ﭘخش اهمیت داشته باشد .
2-1-7:شبکة بی سیم (wireless network):
مخابرات دیجیتال بی سیم ایدة جدیدی نیست . کد مورسی که فیزیکدان ایتالیایی گاگلیمومارکونی در سال1901از یک کشتی به ساحل مخابره کردرامی توان اولین ﭘیام دیجیتال بی سیم محسوب کرد . سیستم های جدید مخابرات بی سیم کارایی بهتری دارند اما ایدة اصلی در واقع همان است . در ساده ترین صورت شبکه های بی سیم را می توان به سه دسته تقسیم کرد :
ارتباطات بین سیستمی
LANهای بی سیم
WAN های بی سیم
-ارتباطات بین سیستمی (System interconjection) : یعنی برقراری ارتباط بین قطعات داخلی یک کاﻣﭙیوتربا استفاده از امواج رادیویی کوتاه برد . این شبکة بی سیم با برد کوتاه بلوتوث (Bluetooth) نام دارد که قطعات کاﻣﭙیوتراعم از مانیتور، صفحه کلید، ماوس ، چاﭘگر، کیس و .... را بدون استفاده از سیم به هم وصل می کند .
ارتباط بین سیستمی اساسا بر الگوی اصلی-ﭘیرو (master- slave)مبتنی است . در این سیستم کاﻣﭙیوتر اصلی است وبا وسایل جانبی بعنوان رعایای خود صحبت می کند که به رعایا می گوید از چه آدرسی استفاده کنند، کی حرف بزنند ، چه مدت حرف بزنند، روی چه فرکانسی صحبت کنند ومانند آن .
-LAN بی سیم : نوع دیگر ارتباطات بی سیم شبکة محلی بی سیم (LANبی سیم) است . در این سیستم هر کاﻣﭙیوتر یک مودم رادیویی ویک آنتن داردکه به وسیلة آن با کاﻣﭙیوترهای دیگر ارتباط برقرار می کند . در اغلب این سیستم ها یک آنتن مرکزی روی ﭘشت بام وجود دارد که ارتباط بین کاﻣﭙیوترها تسهیل می کند ، اما اگر شبکة به اندازة کافی کوچک باشد آن ها می توانند مستقیما با هم حرف بزنند . این نوع شبکه در دفاتر کوچک ، خانه ها و جاهایی که کابل کشی مشکل است به سرعت در حال گسترش است .
-WANبی سیم: نوع سوم ارتباطات بی سیم سیستم های WAN بی سیم است . شبکة رادیویی به کار رفته در سیستم های تلفن همراه از این نوع است . این سیستم ها اکنون نسل سوم خود را ﭘشت سر می گذارند . نسل اول آنالوگ و فقط برای صدا از آن استفاده می شد ، نسل دوم با اینکه دیجیتال شده بود ولی باز هم فقط از صدا ﭘشتیبانی می کرد . نسل سوم نیز دیجیتال است واینک همزمان از صدا و دنیا ﭘشتیبانی می کند . WANهای بی سیم اساسا تفاوتی با LAN بی سیم ندارند و فقط برد آن ها بیشتر والبته نرخ انتقال داده ها کمتر است . LAN های بی سیم می توانند داده ها را با سرعت هایی در حد Mbps 50 (در محدودةچند ده متر) منتقل می کنند . نرخ انتقال داده ها در WANهای بی سیم به زحمت به Mbps 1 می رسد . ولی برد آنها بجای متر با کیلومتر سنجیده می شود .
علاوه براین شبکه های کم سرعت اکنون WANهای بی سیم ﭘرظرفیت در دست توسعه است . دسترسی ﭘرسرعت به اینترنت از منزل ودفتر کار بدون استفاده از خطوط تلفن از اولین کابردهای این شبکه هاست . لازم به ذکر است تقریبا تمام شبکه های بی سیم باید در جایی به یک شبکة معمولی متصل شوند . به عنوان مثال LAN کابلی داخل یک هواﭘیما را در نظر بگیرید که به وسیلة یک مسیر یاب با دنیای خارج ارتباط برقرار می کند.
مشخصات فروشنده
نام و نام خانوادگی : مجتبی خادم پیر
شماره تماس : 09151803449 - 05137530742
ایمیل :info@payfile.org
سایت :payfile.org