802.11ad – قسمت اول

اين استاندارد توسط گروهي از دو مؤسسه Wi-Fi Alliance و WiGig Alliance  در حال تدوين و توسعه است و همان هدف استاندارد 802.11ac  را دنبال مي‌كند: سرعت چند گيگابيتي و مشخصاً هفت‌گيگابيتي. تفاوت اصلي اين استاندارد با 802.11ac در فركانس كاري انتخاب شده ‌است. توسعه‌دهند‌گان802.11ad  فركانس 60GHz را انتخاب كرده‌اند؛ در حالي كه تا پيش از اين فركانس‌هاي 2.4 و 5گيگاهرتز و براي 802.11ac فركانس شش گيگاهرتز مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود اين كه انتخاب فركانس شصت گيگاهرتز يك محدوده کوچکتر ارتباطي را ايجاد مي‌كند، اما اين مزيت را به همراه خواهد داشت كه دستگاه‌هاي بسيار كمي در اين محدوده كار مي‌كنند و در نتيجه ترافيك شبكه به يقين بسيار كم خواهد بود.

اين فركانس و باندهاي ارتباطي روي آن، بيشتر براي تبادل اطلاعات با كيفيت و سرعت بالا مانند مالتي‌مديا و ويديو در فاصله‌هاي كم مناسب هستند؛ موضوعي كه زياد دور از انتظار نيست و نشان از اهداف توسعه ‌دهندگان دارد. آن‌ها مي‌خواهند يك استاندارد شبكه‌هاي بي‌سيم مخصوص شبكه‌هاي ويديويي با حجم بالاي محتواي جرياني (Stream) اطلاعات تعريف و عرضه كنند. در صفحه ابتدايي سايت WiGig به صراحت عنوان شده كه: «مي‌خواهيم با فركانس شصت گيگاهرتز شما را به دنياي ديجيتال بي‌سيم دعوت كنيم تا بتوانيد ويدئوهاي Full HD را تماشا كنيد.» تاكنون اطلاعات فني بسيار كمي درباره اين استاندارد منتشر شده و نمي‌توان سناريوها و پيش‌بيني‌هاي قطعي درباره آن انجام داد، اما يك موضوع بسيار مشخص است و آن سازگاري بيشتر اين استاندارد با استانداردهاي قبلي 802.11a/b/g/n. چون اين استاندارد مانند 802.11ac نمي‌خواهد باندهاي ارتباطي، مدولاسيون، فركانس كاري و بسياري از مشخصات موجود ديگر را تغيير دهد و به دنبال تلفيقي از استانداردهاي قبلي و فركانس شصت گيگاهرتز براي ايجاد شبكه‌هاي مبتني بر اطلاعات و ویدئو است.

 اين موضوع در شكل پایین نشان ‌داده شده است. براي ايجاد ارتباط ميان نقطه دسترسي و دستگاه‌هاي بي‌سيم درون شبكه از استانداردهاي مبتني بر فركانس 2.4 و 5 گيگاهرتز استفاده شده است، اما براي برقراري ارتباطات نزدیک و با كيفيت از استاندارد مبتني بر فركانس شصت گيگاهرتز استفاده مي‌شود، همچنين به راحتي مي‌توان ميان اين دو استاندارد سوئيچ كرد. حامیان 802.11ad روي يك موضوع ديگر نيز مانور مي‌دهند؛ فركانس 60GHz كمترين تغييرات سخت‌افزاري و نرم‌افزاري را در پي خواهد داشت، در صورتي كه رفتن به سمت فركانس شش گيگاهرتز، يعني چندين سال صرف وقت و تغيير در معماري و بسياري از ويژگي‌هاي كنوني تجهيزات بي‌سيم. موضوعي كه از جنبه‌هاي مختلف قابل بررسي و تأمل است.

73

استاندارد 802.11ad  مي‌تواند همزمان با استانداردهاي قبلي شبكه‌هاي واي‌فاي كار كند.

امنيت در 2 استاندارد 802.11ac و 802.11ad

آیا فقط سرعت، روياي آينده شبكه‌هاي بي‌سيم است؟ دستيابي به سرعت‌هاي گيگابيتي در استانداردهاي 802.11ac و 802.11ad با ظرفيت‌هاي كنوني امنيت واي‌فاي، كافي و مورد قبول است؟ به طور خاص، استاندارد 802.11i در سال 2004براي امن‌ سازي شبكه‌هاي بي‌سيم 802.11 منتشر شد كه بزرگ ‌ترين دستاورد آن WPA بود؛ پروتكلي كه تمام شبكه‌هاي بي‌سيم، امنيت كنوني خود را مديون آن هستند. در اين پروتكل مكانيزم رمزنگاري ديگري به نام CCMP سرنام( CC Mode Protocol) نيز منتشر شد، اما به دليل داشتن مشكلات زياد مورد استقبال قرار نگرفت و مهجور ماند. CCMP براي رمزنگاري يك رشته شانزده بيتي به دو عملگر AES نياز دارد. هرچه تعداد عملگرهاي AES در يك فرآيند رمزنگاري بيشتر باشند، انرژي، محاسبات و در نتيجه زمان بيشتري براي رمزنگاري و رمزگشايي نياز است؛ پارامترهايي كه به شدت براي شبكه‌هاي بي‌سيم كشنده هستند با CCMP براي يك رشته 1500 بيتي به دويست عملگر AES نياز است كه در عمل قابل ‌استفاده نيست. مشكل ديگر CCMP استفاده از سيستم خطي و سري يا به اصطلاح زنجيره‌اي (Chain) براي توليد كليدها و رمزنگاري است. بايد يك مرحله رمزنگاري تمام شود تا مرحله بعدي رمزنگاري شروع شود .   همزمان با توسعه استانداردهايي براي افزايش سرعت، گروهي نيز روي CCMP مشغول كار شدند و پروتكل جديدي به نام GCMP سرنام(Galois Counter Mode Protocol) را توسعه مي‌دهند كه بهبود يافته CCMP است.

72

 متد رمزنگاري CCMP به محاسبات و زمان زيادي نياز دارد كه براي شبكه‌هاي بي‌سيم مناسب نيست.

 به طور مشخص در GCMP در هر مرحله فقط به يك عملگر AES نياز است و همچنين فرآيند توليد اطلاعات رمزنگاري شده به صورت موازي و غير زنجيره‌اي (Non Chain) انجام مي‌شود. اين دو مزيت در GCMP به شدت محاسبات و زمان مورد نياز را براي رمزنگاري اطلاعات با طول رشته زياد پايين مي‌آوردGCMP .از دو روش 802.1AE-2006  و   IPSEC Encapsulation Security Payload استفاده‌ مي‌كند. گروه توسعه ‌دهنده اين پروتكل اميدوار است كه بتواند استاندارد امنيتي جديدي را براي رمزنگاري اطلاعات روي شبكه‌هاي واي‌فاي تهيه و همراه با استاندارد 802.11ad منتشر كند. چالش پيش روي اين پروتكل امنيتي، كنترلر‌ها و سخت‌افزار هاي لازمي است كه بايد طراحي و به تراشه‌هاي واي‌فاي افزوده شوند.

اولين روترهاي مبتني بر استاندارد 802.11ac در نمايشگاه CES 2012 رونمايي شدند؛ ولي همان‌طور كه انتظار مي‌رفت اين دستگاه‌ها نتوانستند مختصات بازار را تغيير دهند و كاربران به استفاده از آن‌ها ترغيب شوند. در سال 2012 استاندارد 802.11n بهينه ‌سازي‌شده با سرعت‌هاي 450 و 900 مگابيت روي دو فركانس 2.4و5GHz با استقبال مواجه شد و روترهاي بي‌سيم جديد شركت‌ها با اين مشخصات وارد بازار مي‌شدند و به فروش مي‌رفتند. اما نمايشگاه CES 2013 را بايد نقطه عطف استاندارد 802.11ac دانست؛ چون تقريباً هر شركت سازنده تجهيزات شبكه حاضر در اين نمايشگاه يك محصول با پشتيباني از استاندارد 802.11ac معرفي كرد و چندين روتر بي‌سيم جديد مبتني بر اين استاندارد معرفي شد. بنابراين پيش‌بيني مي‌شود امسال استقبال از اين استاندارد و محصولات مبتني بر آن افزايش يابد و به محبوبيت عمومي در ميان كاربران برسد و شركت‌ها به طور جدي وارد فاز ارائه راه‌كارهايي براساس مشخصات شبكه‌هاي جديد بي‌سيم شوند. در شماره 127 ماهنامه شبكه درباره تاريخچه، زمينه‌هاي پيدايش، مشخصات و مزاياي استاندارد 802.11ac به تفصيل سخن گفتيم. در اين شماره و به مناسبت معرفي روترهاي جديد بي‌سيم مبتني بر اين استاندارد، مي‌خواهيم نگاهي متفاوت به اين دگرگوني در شبكه‌هاي بي‌سيم بياندازيم و اتفاقات و محصولات تازه پيرامون آن را بررسي کنيم.

سرعت هميشه هدف اصلي شبكه‌هاي بي‌سيم بوده است؛ چه زماني كه اين شبكه‌ها وارد بازار شدند و مورد انتقاد طرفداران شبكه‌هاي كابلي قرار گرفتند، چه اکنون كه تمام تلاش و همت شركت‌هاي سازنده گوشي‌هاي موبايل و اسمارت‌فون اين است که مسئله سرعت بيشتر انتقال اطلاعات به صورت بي‌سيم را حل كنند. چندين سال است كه همه متوجه شده‌اند سرعت‌هاي نسل سوم موبايل يا 3G جوابگوي نيازهاي كاربران اسمارت‌فون و نوت‌بوك نيست و از طرف ديگر  پوشش‌دهي گسترده شبكه‌هاي 4G به انتظاري طولاني تبديل شده است. بسياري از روياهاي سازندگان دستگاه‌هاي همراهي مانند تبلت، كنسول بازي، پخش‌كننده‌ها، كلاود، مالتي‌مديا و غيره هنگامي تحقق مي‌يابد كه بتوان اطلاعات را با سرعت‌هاي چند گيگابيتي منتقل كرد.

 امروزه شبكه‌هاي بي‌سيم نقش انكارناپذيري در زندگي كاربران ايفا مي‌كنند و ديگر محدود و محصور به چهار ديواري خانه‌ها يا اداره‌ها نيستند. اينترنت بي‌سيم در بسياري از مراكز عمومي كشورهای اروپايي و آمريكايي حتي آسياي شرقي يك سرويس در دسترس است و در ايران نيز چندين شركت اقدام به ارائه آن كرده‌اند. سرويس‌هاي ذخيره‌سازي آنلاين و كلاود ارائه‌شده از سوي اپل، مايكروسافت،گوگل و شركت‌هاي ديگر روي دستگاه‌هاي گجت نيازمند سرعت‌هاي زياد روي شبكه‌هاي بي‌سيم هستند.

71

 نمودار رشد استفاده از شبكه‌هاي بي‌سيم در انگلستان

تغيير جنس و ماهيت اطلاعات از متن به صوت و تصوير نيز در اين ماجرا كم‌اهميت نيست. پخش جرياني يا استريم اطلاعات يكي از اصلي‌ترين كارها در اينترنت و اينترانت است و حجم قابل توجهي از ترافيك اين شبكه‌ها را به خود اختصاص مي‌دهد. بنابراين نياز به سرعت بيشتر به يك امر اجتناب‌ناپذير تبديل شده است و در اين ميان استاندارد 802.11n با تمام بهينه‌سازي‌ها و امكاناتش مانند استفاده از چندين آنتن خارجي، فناوري MIMO و مدولاسيون فشرده اطلاعات روي كانال‌هاي راديويي و غيره نمي‌تواند سرعت دلخواه سازندگان سخت‌افزار و كاربران اين محصولات را تامين كند. اين استاندارد در زمان خودش بهترين بود و صنعت شبكه‌هاي بي‌سيم را دچار تغيير و تحول شگرفي كرد كه تا سال‌ها و حتي هم‌اكنون نيز پابرجا است و درصد استفاده از شبكه‌هاي بي‌سيم را به شدت افزايش داده است. اما غالب كارشناسان بر اين عقيده هستند كه بايد با استاندارد 802.11n به زودي خداحافظي كرد و آن را به فراموشي سپرد. يكي از تحليل‌گران نشريه نت‌ورك ورلد مي‌گويد هنگامي كه تبلت كابوس مايكروسافت و روياي زيباي اپل بود، استاندارد 802.11n روي آن براي هر شبكه بي‌سيم كفايت مي‌كرد و ارتباطات از طريق كانال‌هاي 2.4 گيگاهرتز بدون مشكل برقرار می‌شد، اما امروزه ديگر اين فركانس و حداكثر سرعت روي آن جوابگو نيست و اگر نسل‌هاي جديد تبلت‌ها به استاندارد  802.11ac مجهز نشوند، كابوس‌ها و روياها به توهم ختم مي‌شوند؛ البته در اين ميان كاربران و شركت‌هاي سازنده سخت‌افزار/نرم‌افزار نيز براي استقبال از استاندارد 802.11ac تاثيرگذارند.

كاربران تشنه سرعت بيشتر و استفاده از حجم و ترافيك افزون‌تري هستند و شركت‌ها براي ده‌ها طرح مانند تلفن تصويري كه در آينده دارند بايد بسترهاي لازم را فراهم كنند تا سرويس‌هاي مورد نظرشان را ارائه دهند و صد البته كه به دلايل و بهانه‌هايي جديد محصولات خودشان را به‌روز كرده و در بازار به فروش برسانند. به نظر مي‌رسد يك بازي برد- برد هم براي كاربر و هم براي شركت‌ها در جريان است و كمتر كسي از مشاهده تجهيزات 802.11ac پشت ويترين فروشگاه‌ها نگران يا ناراحت مي‌شود.

يکي از تفاوت هاي بزرگ ميان استاندارد802.11nو 802.11ac  در استفاده از فناوري MIMOيا Multi Input Multi Output است. به طور کلي فناوري MIMO امکان استفاده از چندين کانال ارتباطي با استفاده از چندين آنتن براي ارسال و دريافت همزمان اطلاعات را فراهم مي کند. استاندارد 802.11n از MIMOتک کاربره(SU) استفاده مي کند ولي استاندارد802.11ac  از MIMO چند کاربره(MU) بهره مي برد. در روش SU مي توان چندين کانال راديويي را فقط براي ارتباط با يک دستگاه يا کاربر استفاده کرد. اما در روش MU مي توان از کانال هاي راديويي مختلف براي ارتباط با چندين دستگاه بهره برد. بنابراين در روش MU ميتوان از پهناي باند بيشتري استفاده و اطلاعات را با سرعت بيشتري براي دستگاهها درون شبکه ارسال کرده و همزمان با چندين دستگاه در ارتباط بود.

450
۰
۶ اردیبهشت ۹۳

فرزانه تقدیسی

کارشناس ارشد هوش مصنوعی - پس از اتمام دوره Elastix & MCSE & CCNA & CCNP و اخذ مدارک بین المللی در این حوزه مشغول به کار شدم