نشرت تحت تصنيف Wireless Mobility

wireless mesh network


الجزء النظري


الشبكات اللاسلكية المتشابكة  wireless mesh network (WMN)  هي شبكات اتصالات تتكون من نقاط لاسلكية منتشرة علي مساحة جغرافية كبيرة تشبه الشبكات الخلوية الخاصة بأجهزة المحمول و الغرض منها توفير اتصال دائم بالإنترنت أو بأي خدمة مصنوعة من أجلها و ذلك عبر وجود نقاط دائمة تستطيع الدخول للشبكة منها في الحيز الجغرافي حيث تقوم كل نقطة فيها بالإرسال الي نقطة أخري تالية لها و بعيدة عنها و تمثل كل نقطة في الشبكة النجمية المتشابكة كمكرر للإشارة Repeater لإرسالها الي نقاط بعيدة مغطية مساحة جغرافية لاسلكية يصعب مد أسلاك بها لوجود عوائق و تضاريس جبلية أو مائية

ترتبط كل نقطة من نقاط الشبكات اللاسلكية المتشابكة بأكثر من نقطة أخري فإذا فشلت نقطة أو سقطت من الإتصال تقوم أخري مجاورة لها بتغطيتها و العمل بدلا عنها أي ببساطة يتم ايجاد مسار بديل route كما يحدث في الإنترنت و هي بذلك تشبه اي شبكة سلكية متشابكة أخري سلكية مثل الإنترنت و لكن الإتصال بين نقاطها يتم لاسلكيا و يتم ضمان اكثر من مسار بين نقاطها

و تعتمد كفائتها علي حمل الدخول عليها و الشروط اللاسلكية للإتصال و كذلك أولوية المرور للبيانات و تختلف الشبكات اللاسلكية المتشابكة عن الشبكات اللاسلكية الأخري أنها تستطيع تغطية مساحة جغرافية كبيرة بدون الحاجة الي اتصال بعض أجزائها بشبكة سلكية و يتم التعامل معها لاسلكيا في جميع أجزائها و نقصد بأجزائها هنا هي الأجزاء التي تحمل اشارات البيانات لأن الإجزاء الإدارية و أجزاء المراقبة تتصل بمركزها سلكيا كما سنري

مكونات الشبكات اللاسلكية المتشابكة


لا تختلف مسميات الأجهزة المستخدمة في الشبكات اللاسلكية المتشابكة عن تلك المستخدمة في الشبكات اللاسلكية العادية و كلاهما يستخدم بروتوكول للتفاهم بين الأكسس بوينت و الكنترولر Cisco Lightweight Access Point Protocol (LWAPP) و بشكل عام فكليهما يعتمد علي شبكات سيسكو اللاسلكية و التي تسميها the Cisco Unified Wireless Networking Solution و تسمي اختصارا CUWNS و التي تعتمد علي أجهزة اكسس بوينت كنقاط شبكة لاسلكية و أجهزة كنترولر كمتحكمات في تلك النقاط و برنامج WCS لمتابعة عمل الشبكة

أولا „ Cisco Wireless Control System (WCS)


يصعب بل يستحيل إدارة شبكة لاسلكية مترامية الأطراف مثل الشبكات المتشابكة بدون وجود أداة مركزية و لذلك فإن سيسكو مع برنامجها الرائع Wireless Control System (WCS) قد مكنتنا من فعل ذلك , فهذا البرنامج أو تستطيع أن تطلق عليه سيرفر يمكنك من رفع خريطة للموقع بكامله و توزيع أجهزة الأكسس بوينت و الكنترولر عليه و وضع معاملات الإتصال ثم يقوم هو بإدارة هذه الشبكة ووضع بيانات لأجهزة الأكسس يوينت او طرق اتصال كل أكسس بوينت بجاره و نوع وضع الأكسس بوينت

كذلك يبين هذا البرنامج علي الخرائط و المخططات أماكن النقاط الميتة في الشبكة و مستويات الإشارة SNR و أماكن الشوشرة مع العمل علي حل تلك المشكلات

هو برنامج سهل الإستخدام خارق الإمكانيات يحتاج الي سيرفر خاص به يتعامل مع نظم تشغيل ويندوز او ريدهات لينكس قادر علي متابعة كل صغيرة و كبيرة في الشبكة اللاسلكية المتشابكة و يتعامل معها عبر العديد من البروتوكولات الإدارية بالشبكة مثل Management Protocol (SNMP) و syslog

ثانيا : Cisco Wireless LAN Controllers


في الشبكات اللاسلكية المتشابكة يصبح التعامل مع كل اكسس بوينت علي حده امر أقرب للمستحيل و لذلك فلابد من وجود جهاز مركزي من خلاله تستطيع التحكم في أجهزة الأكسس بوينت و ادارتها و هذا الجهاز هو الكنترولر و هو جزء مركزي في شبكات سيسكو اللاسلكية المتشابكة ويقوم بدور المراقب لأجهزة الأكسس بوينت و المتحكم فيها و يدير اعداداتها و نظام تشغيلها و المعايير اللاسلكية التي تعمل بها و مستويات الأمن و صلاحيات الزوار و بدونه لا تعمل الأكسس بوينت

ثالثا : Roof-top access point’s (RAPs)

هي أجهزة الأكسس بوينت معدة للعمل في الخارج outdoor و هي التي يتم ربطها بالجزء الإداري من الشبكة اللاسلكية أو بشكل آخر هي التي يتم ربطها سلكيا بالجزء السلكي من الشبكة و تتصل من جهة أخري لاسلكيا بباقي الشبكة اللاسلكية المتشابكة أي تعمل كبوابة بين جزئي نظام الشبكة المتشابكة

لا ترتبط RAP مباشرة بأجهزة الكنترولر بل يتم توصيلها اولا علي سويتش ثم يتصل السويتش بالكنترولر و ذلك لعمل اعدادات VLAN التي علي أساسها يتم ضبط مسارت البيانات الإدارية و غيرها


توضع أجهزة RAP غالبا في قمة أبراج أو علي قمة البيوت ليسمح لها بنشر الإشارة اللاسلكية بدون وجود عوائق و هي تستطيع أن تربط ما يقرب من 32 جهاز اكسس بوينت PAP

بمجرد أن يتم تشغيل جهاز الأكسس بوينت فإنه يقوم بأخذ دور RAP و ذلك عند شعوره بالإتصال السلكي بشبكة و ذلك ليعمل في وضع bridge و عند انقطاع اتصاله سلكيا يقوم بالتحويل الي وضع PAP

رابعا Pole-top access point’s (PAPs):

هي أيضا أجهزة أكسس بوينت و هي النقاط اللاسلكية الساخنة التي من خلالها يتم الدخول الي الشبكة اللاسلكية المتشابكة و مجموعها يكون شبكة متداخلة من اكثر من مسار و يتم ادارتها من الكنترولر لاسلكيا عبر اتصالها بالأكسس بوينت الجذر RAP و تستطيع أن تؤدي خدمات شبكية و ذلك بربطها سلكيا بشبكة يتعذر اتصالها لاسلكيا كذلك فإنها قادرة علي ربط أجهزة اخري سلكيا مثل كاميرات المراقبة و الهواتف الشبكية و ان كان هذا يضيع كثيرا مما صنعت من أجله

Cisco Aironet 1500 Series


يعتبر الأكسس بوينت من نوع Cisco Aironet 1500 Series هو الإختيار المفضل لعمل شبكات لاسلكية متشابكة و هذا الجهاز قادر علي العمل في طبولوجيات الشبكات الداخلية indoor و الخارجية outdoor و لكن عندما نتكلم عن الشبكات المتشابكة فإننا نتكلم قطعا عن شبكات خارجية و يكون الأجهزة اللاسلكية الموجودة بها مصممة أصلا للتعامل خارجيا

و هي مصممة كي توضع في الشكل الذي يتناسب مع المكان فتستطيع تدويرها حول سارية أفقية بأي وضع كذلك تأتي هذه الأكسس بوينت بصندوق لحمايتها من العوامل الجوية المختلفة فهي بالصل مصممة لتوضع في الخارج .

في الأحياء التي تنظم مبانيها بشكل متناسق يفضل أن تكون المسافة بين كل اكسس بوينت هي 106 م في حين تقل هذه المسافة الي 90 متر في الأماكن عشوائية التنظيم و التي قد تتغير طبولوجيتها و في كل الأحوال تعتبر سرعة تدفق البيانات الإفتراضية هي 18 Mbps

نستفيد دائما من مكان وضع الأكسس بوينت علي قمة أعمدة الإنارة بضمان وجود مصدر للطاقة لها و يتم استخدام موائم ليضمن وصول القدر اللازم من الطاقة للجهاز

و يعتبر تأريض grounding الأكسس بوينت شيء مهم جدا و ذلك لضمان عدم تلفها عند زيادة القدرة الكهربية أو عند وجود صاعقة برق

في حالة تعذر وجود مصدر للطاقة أو أن الجهاز يستخدم داخليا في وجود أجهزة شبكة عادية فإننا نلجأ الي توفير الطاقة عبر شبكات الإيثرنت POE و ذلك بإستخدام جهاز Power injector و الذي يقوم بتوفير الطاقة الكهربية علي كابل الإيثرنت كما

يعمل أيضا injector كمكرر للبيانات التي تحمل علي الكابل repeater حيث يعتمد علي الطاقة الكهربية لتضخيم البيانات

ذكاء أجهزة في الشبكات المتشابكة


أجهزة الأكسس بيونت Cisco Aironet 1500 Series المستخدمة في الشبكات الخارجية غاية في الذكاء فعند تمكين خاصية تسمي secure zero-touch configuration في أجهزة الكنترولر المتحكمة في الأكسس بوينت فإن هذه الأجهزة بمجرد عملها و تحسس وضعها تقوم بإختيار الدور الذي ستلعبه في الشبكة

فعند تحسسها وجود ربط سلكي بينها و بين الكنترولر فإنها تقوم تلقائيا بتحويل وضعها الي وضع الجذر role of the roof-top access point (RAP) ثم يمكن اتصال آمن بينه و بين الكنترولر بواسطة بروتوكول LWAPP و يمكن للإتصال بينه و بينه أجهزة pap عبر المعيار اللاسلكي IEEE 802.a و ذلك كمعيار فقري و اساسي بينهما

أما عند انعدام هذا الإتصال السلكي بينه و بين الكنترولر فإنه يقوم بتحويل وضعها الي وضع pole top access point (PAP) و يقوم بتفعيل الإتصال اللاسلكي بين باقي جيرانه من PAP عبر المعيار اللاسلكي IEEE 802.a , ثم يقوم بتحسس المسار الأفضل للوصول الي الكنترولر و يقوم بإعتبار الأكسس بوينت المجاور له “والد” parent و الذي فتح له المسار الي الكنترولر و يقوم بوضع نفسه داخل المجموعة group التي تستخدم هذا parent للوصول للكنترولر , و عند فقدان اتصاله بهذه المجموعة و بالوالد فإنه أوتوماتيكيا يقوم بالبحث عن والد آخر ليضع نفسه في مجموعته

كل أكسس بوينت في الشبكة المتشابكة اللاسلكية يعمل ببروتوكول Wireless Path (AWP) Protocol هذا البروتوكول يمكن الأكسس بوينت PAP من اختيار أفضل مسار للوصول الي RAP و يتم تثبيت هذا المسار في كل جهاز يمر به هذا المسار فإن حدث تغير في نقاط هذا المسار بفشل إحدي هذه النقاط PAP فإنه يقوم بتخير مسار آخر عبر أجهزة PAP أخري

و يقوم أيضا بمعرفة ما ان كان هذا التغير في المسار نتيجة فشل في نقاط الشبكة PAP أو نتيجة التداخل الراديوي أو المشاكل اللاسلكية العادية في الإشارة نتيجة العوارض المادية مثل مرور شاحنة ضخمة أو وجود أمطار في جزء من الشبكة اللاسلكية المتشابكة أو رياح أو غيرها فإن وجد ذلك فإنه يقوم بالتعديل التلقائي و تحسين جودة الإشارة و ذلك عبر عمليات راديوية تخص سيسكو تسميها self-configuring , self-healing و هذا يعطي ديناميكية في الشبكة و يقلل من حدوث الإنقطاع فيها لتتوائم مع كونها شبكة تغطي مساحة شاسعة يحذر وجود عطل فيها

المعايير اللاسلكية و الهوائيات التي توجد في الشبكات اللاسلكية المتشابكة


الأكسس البوينت المستخدمة هنا تتعامل بثلاث معايير ieee 802 a , b , g يتم استخدام المعيارين b/g للدخول الي الأكسس بوينت لاسلكيا من الأجهزة اما المعيار a ذو التردد 5 GHZ فيستخدم للتواصل بين أجهزة الأكسس بوينت و بعضها و لذلك يسمي بالمعيار الأساسي أو العمود الفقري للشبكة Backhaul

تعدد المعايير التي تدعمها الأكسس بوينت يفيد أيضا في دعم نظرية عمل pico cell و التي تعمل علي تقليل التداخل مع الأجهزة الأخري و ذلك بإختيار المعيار المحدد للعملية المطلوبة

الهوائيات المستخدمة في الشبكات المتشابكة تعتمد علي الوظيفة التي تؤديها فإن كان المطلوب من الهوائي هو نشر الإاشرة للأجهزة للإتصال بها فإنه يتم استخدام هوائيات omni متعددة افتجاهات و التي تعمل بتردد 2.4 جيجا هرتز للمعيار b و بقيمة كسب 5.5 dBi مع وصلها بالهوائي بموصل من نوع N-type

و في حالة الهوائي المستخدم للإتصال بين الأكسس بوينت و بعضها فإنه غالبا ما يتم استخدام هوائيات محددة الإتجاه directional مثل sector أو yagi أو desh و يكون تردد اتصالها 5.8 جيجا هرتز مع قيمة كسب تزيد عن 9.5 dBi

قدرة الشبكات اللاسلكية المتشابكة


تسمح الشبكات اللاسلكية المتشابكة بإمكانية توسيع الشبكة عبر مرونة وضع أجهزة الأكسس بونيت و الكنترولر و هذا يحمل بروتوكول Adaptive Wireless Path Protocol (AWP) مسؤلية ضمان التأكد من سلامة المسارات للوصول الي الكنترولر بشكل دوري

و لكن المرونة التي تتمتع بها هذه الشبكات من سيسكو محدودة بإمكانيات أجهزتها فأجهزة Cisco Aironet 1500 Series تتحمل بحد أقصي مسار بثمانية نقاط لاسلكية 8 hop PAP و ينصح ان لا يزيد المسار عن ثلاثة أو أربعة نقاط لضان فعالية الشبكة و هذا يزيد من عدد RAP

و يستطيع أن يتحمل RAP ادارة اتصال من PAP بحد أقصي 32 و يستطيع جهاز الكنترولر أن يدير مجموعات RAP بحد أقصي 24

و بهذا العدد الذي يعتبر كبيرا فينصح بل يلزم استخدام تكنولوجيات التشبيك مثل Quality of service (QoS) لضمان اولويات المرور في الشبكة للبيانات المهمة و التي تحددها كذلك تستخدم الشبكات الظاهرية VLANs لتقسيم الشبكة طبقا لعناوين SSID

الأمن في الشبكات اللاسلكية المتشابكة


الأمن هو خيار رئيسي في الشبكات عموما و في الشبكات اللاسلكية بشكل خاص و لا يختلف عنهم في ذلك الشبكات المتشابكة و لذلك فهي تدعم كافة أنواع طرق التأمين المستخدمة في الشبكات اللاسلكية اعتمادا علي المعايير التي تطلقها مؤسساات الوايرلس المختلفة مثل IEEE 802.11i و Wi-Fi Protected Access و WPAو Wi-Fi Protected Access 2 (WPA2)

و تتوزع طرق الحماية طبقا للحاجة اليها و وضع الجهاز فيتم استخدام اتصال Client VPN لضمان سرية تبادل البيانات عبر الأكسس بوينت و ذلك باستخدام تشفير بيانات Advanced Encryption Standard AES

و يتم تأمين اتصال الأجهزة بالأكسس بوينت بإستخدام طريق توثيق و تشفير 802.1X مع WPA2/AES و ذلك لضمان دخول فقط الأشخاص المسموح لهم و كذلك تأمين بياناتهم

نكمل بإذن الله في مقالة قادمة الجزء التصميي للشبكات اللاسلكية المتشابكة

نادر المنسي


Advertisements

المعلق:

مهندس عربي يطمح و يساعد في الرقي بالمحتوي العربي للتكنولوجيا عبر ترجمة و اعداد مقالات و كتب علمية في مجال الشبكات و الإتصالات السلكية و اللاسلكية

5 آراء على “wireless mesh network

  1. السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
    أخي العزيز المهندس نادر أريد منك نصيحة
    أنت مهندس اتصالات واكملت ولله الحمد CCNA
    فبماذا تنصحني
    CWNA ,CCNA wireless or CCNP

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار وردبرس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

w

Connecting to %s