از آن‌جایی که انتقال صدا روی وای‌فای یا Vowi-Fi، به عنوان یکی از کاربردهای شبکه‌های بی‌سیم، به ‌واسطه نیاز به پهنای باند زیاد می‌تواند منجر به از دست دادن کیفیت سرویس (QoS) و در بسیاری موارد شکست شود، چالش‌های مهمی را درپی‌دارد. QoS از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ چرا که مطابق گزارش تحقیقاتی شرکت InFonetics، تلفن‌های وای‌فای حدود دوازده درصد بین سال‌های ۲۰۰۴ و ۲۰۰۵ رشد کرده و در سال ۲۰۰۶ حدود ۱۵۸درصد رشد خواهند کرد. واقعیت غیرخوشایند آن است که روش‌های طراحی ad-hoc و پیمایش سایت (site sutrvey) برای شبکه‌های بی‌سیمی که از کاربردهای حجم بالا پشتیبانی می‌کنند، نارسا و ناکافی است.

نکته بدتر آن که، تداخل فرکانس‌های رادیویی (RF) نویز RF. و محیط فیزیکی به طور وحشتناکی روی پوشش و ظرفیت شبکه بی‌سیم اثر می‌گذارند. این چالش‌ها با رشد شبکه‌های بی‌سیم از لحاظ ا‌ندازه و پیچیدگی به طور نمایی افزایش پیدا می‌کند. در واقع رویکردی که شما برای طراحی شبکه بی‌سیم در پیش می‌گیرید، می‌تواند همان نقطهِ اختلافی باشد که بین یک پروژه موفق و یک پروژه مملو از مشکل وجود دارد. بسیاری از شرکت‌ها امروز متوجه شده‌اند که روش بهینه برای مورد توجه قرار دادن پوشش و ظرفیت Vowi-Fi از طریق طراحی شبکه‌های بی‌سیم هوشمند است. در اینجا مروری خواهیم داشت بر چالش‌ها و راه‌حل‌های بالقوه برای اجرا و اعمال پوشش Vowi-Fi.

● محیط فیزیکی‌

چنانچه به یک شبکه با سیم عادت کرده‌اید و قصد دارید Vowi-Fi را اجرا کنید، باید چندین موضوع را مورد توجه قرار دهید. در یک شبکه با سیم، به سادگی می‌توانید برای اتصال به شبکه به یک سوکتLAN متصل شوید. اما در یک شبکه بی‌سیم، صرف دید داشتن به نقطه دسترسی بی‌سیم Wireless access Point) WAP)، الزاماً به این معنی نیست که شما واقعاً به آن متصل شده‌اید و به QoS قابل قبول دست یافته‌اید.

بر خلاف یک شبکه با سیم، یک شبکه بی‌سیم وابسته به کیفیت سیگنال RF و در دسترس بودن شبکه برای ارتباط است. همچنین باید نقشه و طرح ساختمان خود مانند مکان و دیوارها، درها وپنجره‌ها را به حساب آورید. این عوامل تأثیر چشمگیری روی سیگنال‌های بی‌سیم دارد که با عث نشست آن‌ها به بیرون ساختمان، تضعیف آ‌ن‌ها، بروز تداخل یا حتی مسدود شدن کامل آن‌ها خواهد شد که موجبات ایجاد شکاف‌های پوشش خواهد گردید.

از آنجا که ارتباط بی‌سیم وابسته به سیگنال‌های RF است، ناحیه پوشش محدودی در اطراف WAP وجود دارد. به دلیل این‌که محیط فیزیکی در شکل‌دهی سیگنال تأثیر دارد، نمی‌توانید انتظار یک الگوی پوشش یکنواخت بی‌سیم را داشته باشید. دیوارها، پنجره‌ها با شیشه‌های فام، قفسه‌بندی‌های فلزی، سقف‌ها و دیگر موانع فیزیکی موجب مسدود شدن و جلوگیری از پیشروی سیگنال‌های بی‌سیم خواهند شد و این، یک متغیر مهم است که باید به منظور حصول یک عملکرد بهینه Vowi-Fi مورد توجه قرار دهید وآ‌ن‌ها را در محاسبات وارد کنید.

● Vowi-Fi و مسئله ظرفیت‌

در مقایسه با یک شبکه با سیم، یک شبکه محلی بی‌سیم (WLAN) دارای نرخ بیت (bit rate) کمتری معمولاً حدود ۱۱ تا ۵۴ مگابیت در ثانیه است. یعنی یک شبکه بی‌سیم ظرفیت کلی کمتری نسبت به یک شبکه باسیم ارائه می‌دهد.

اما ظرفیت چیست و چرا برای Vowi-Fi مهم است؟ ظرفیت شبکه بی‌سیم عبارت است از ماکزیمم مقدار داده یا تعداد کاربرانی که همزمان می‌توانند روی شبکه باشند. هرچه تعداد کاربران روی شبکه بیشتر باشد، می‌توان انتظار داشت که داده بیشتری توسط شبکه حمل می‌گردد. همچون یک شبکه تلفن سلولی، چنانچه مقدار داده از ظرفیت شبکه پیشی بگیرد، کاربران Vowi-Fi با تماس‌های مسدود شده یا پیاده شده مواجه خواهند شد.

ازآنجا که هر WAP یک پهنای باند ماکزیمم دارد، پهنای باند کل بین تعداد کاربرانی که در یک زمان خاص WAP استفاده می‌کنند، تقسیم می‌گردد. هر وسیله بی‌سیم جدیدی که به WAP اتصال می‌یابد، باعث می‌گردد پهنای باند کلی موجود برای هر کاربر کاهش پیدا کند. این به‌ویژه در مواقعی که کاربران از کاربردهای با پهنای باند زیاد مانند Vowi-Fi استفاده می‌کنند، باعث ایجاد اشکال می‌شود.

به منظور برآورده کردن نیازمندی‌های کاربران در کاربردهای با پهنای‌باند بالا، می‌توانید WAPهایی قرار دهید که پوشش آن‌ها با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. بدین‌طریق در ناحیه همپوشانی پهنای باند قابل دسترس را افزایش خواهید داد.

● SIR و کیفیت سرویس Vowi-Fi

برای این‌که کاربردهای ‌Vowi-Fi به درستی کار کنند، شبکه بی‌سیم شما باید حداقل سطوح کیفیت RF را برآورده نماید. به طور مشخص، تولیدکنندگان تلفن‌هایVowi-Fi ، نوعاً توصیه می‌کنند که یک شبکه بی‌سیم باید یک SIR به میزان بیست تا ۲۵dB برای تضمین QoS بالا داشته باشد.

برای مبتدیان مبحث بی‌سیم، یادآور می‌شویم که ‌SIR نسبت به قدرت سیگنال RF در یک فرکانس داده شده به قدرت سیگنال در یک فرستنده دیگر مانند یک WAP است که روی همان فرکانس پخش می‌کند. یکWAP هنگام دریافت یک سیگنال Vowi-Fi باید قدرت سیگنالی حدود بیست تا ۲۵dB بیشتر از قدرت سیگنال اطرافWAP ها را تشخیص دهد تا بتواند QoS را تضمین نماید.

SIR حتی هنگامی که شما WAPهایی با کانال‌های هم‌ پوشان دارید، بیشتر اهمیت پیدا می‌کند. ۸۰۲.۱۱b و ۸۰۲.۱۱g که عمومی‌ترین کاربرد فرکانس‌های شبکه بی‌سیم هستند، سه کانال منحصر به‌فرد دارند که در آن‌هاWAPها می‌توانند بدون هیچ‌گونه همپوشانی سیگنال‌ها عمل نمایند. اما اضافه نمودن یک WAP چهارم به داخل ناحیه پوشش، باعث تداخل کانالی خواهد شد؛ چرا که یکی از فرکانس‌ها باید مجدداً مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه شما باید به طور درست کانال‌ها وسطوح توان را طوری تخصیص دهید که تداخل WAP حداقل گردد.

یکی دیگر از متغیرهای عمده مؤثر برکیفیت سرویس Vowi-Fi نسبت سیگنال به نویز (SNR) است که در واقع نسبت قدرت سگینال RF به نویز زمینه RF است. این نویز زمینه، که اغلب به نام کف نویز محیط نامیده می‌شود، منتج از چندین منبع مانند شبکه برق AC تجهیزات در ساختمان و دیگر منابع نامشخص می‌باشد. سطوح نویز RF بالا معمولاً در محیط‌های ناهمساز با RF یافت می‌شوند؛ محیط‌هایی شبیه ساختمان‌های پزشکی، که حاوی مقادیر زیادی از تجهیزات‌الکترونیکی می‌باشد. به منظور تضمین کیفیت سرویس بالا برای Vowi-Fi، باید SNR و SIR را در طول طراحی شبکه بی‌سیم مورد توجه قرار دهید وآن‌ها را وارد محاسبات نمایید.

چرا رو‌ش‌های معمول با شکست مواجه می‌شوند؟

چندین روش موجودند که عموماً برای اجرای یک شبکه بی‌سیم مورد استفاده قرارمی‌گیرند، اما بسیاری از این تکنیک‌ها تمامی موضوعات مرتبط Vowi-Fi را مورد توجه قرارنمی‌دهند.

● طراحی ad-hoc

روش طراحی بی‌سیم برحسب مورد برای قراردادن WAPها در یک شبکه پرتراکم مورد استفاده قرار می‌گیرد. وقتی مسئله QoS مطرح ومهم می‌گردد، آن‌گاه شما WAPهای ببیشتر اضافه می‌کنید. متأسفانه این روش از نظر هزینه مؤثر نیست و ممکن است در واقع بیشتر از آن‌که مسائل را حل کند، مشکلاتی را سبب شود. به‌ویژه این‌که هیچ روشی برای تعیین این مسئله که نهایتاً چه تعداد WAP برای حصول به QoS بالا مورد نیاز است وجود ندارد.

از آنجا که روش موردی، محیط فیزیکی را به حساب نمی‌آورد، ممکن است سرویس‌های بی‌سیم را به نواحی‌ای بفرستید که خواهان آن نیستید؛ به عنوان مثال، به بیرون ساختمان.

به علاوه، لزوم وجود SIR به میزان بیست تا ۲۵db هنوز پا برجاست و حتی حل آن مشکل‌تر می‌شود که این مسئله‌site از عدم قابلیت پیش‌بینی و استقرار WAPهای موردی با مجاورت خیلی نزدیکی ناشی می‌شود.

● پیمایش سایت (Site survey)

روش‌های طراحی بی‌سیم مانند پیمایش سایت سعی در کمّی کردن از طریق اندازه‌گیری مستقیم اثر محیط فیزیکی روی پوشش سیگنال بی‌سیم دارند.

با این رویکرد، WAPها در یک ناحیه محدود قرار داده می‌شوند و سپس یک پیمایش سایت به وسیله گشتن و جمعآوری اندازه‌گیری‌های سیگنال بی‌سیم انجام می‌شود. اما پیمایش سایت تنها فعالیت سیگنال را در آن مکان و در آن لحظه از زمان نشان می‌دهد و نمی‌تواند مسائل مربوط داینامیک بودن ظرفیت را مشخص نماید؛ مسائلی همانند جهش تماس گیرندگان Vowi-Fi روی شبکه از یک WAP به WAP دیگر.

به علت نیاز به جمعآوری مقادیر زیادی از داده‌های اندازه‌گیری، قراردادن‌های تکراری WEAPها، راه‌اندازی کانال‌ها و متوازن کردن ظرفیت، به طوری که WAP تنها سیگنال را به مشتری مورد نظر ارائه دهند، استفاده از پیمایش سایت، تنها روش برای طراحی یک شبکه Vowi-Fi نیرومند و با QoS بالا غیرممکن است.

●‌‌‌ محدود کردن اتصالات‌

بسیاری از طراحان شبکه‌های بی‌سیم سعی در حل مسئله ظرفیت Vowi-Fi به وسیله محدود کردن تعداد کاربران در هر WAP دارند. اما واقعیت این است که کاربران Vowi-Fi در اطراف ساختمان قراگردی (Roaming) می‌شوند که نیازمند یک اتصال پیوسته و مستمر‌ هستند. بدون داشتن دید از تعداد کاربران پیش‌بینی شده و اثر مناطق با ترافیک بالا یا اثر همپوشانی‌های پوشش روی SNR، این رویکرد باعث می‌گردد که QoS از مسئله داینامیک بودن نوسانات ظرفیت و کیفیت RF آسیب ببیند.

●‌‌‌ شبکه‌های خود ترمیم‌

ابزار جدیدی که اخیراً به جعبه بازار طراحان شبکه اضافه شده، روش شبکه‌های بی‌سیم خود ترمیم است که سعی در حل موضوعات SIR ،SNR و پوشش با پیکربندی داینامیک تنظیمات کانال WAP و سطوح توان دارد. اما مسئله این‌جاست که اگر فرایند خودترمیمی، QoS قابل قبولی را برای Vowi-Fi به دست ندهد، در آن صورت WAPهای بیشتری باید نصب گردند. از آنجا که تکنیک‌های خود ترمیمی از اثراث محیط فیزیکی آگاه نیستند، تنظیمات توان و کانال می‌توانند منجر به شکاف‌های پوششی شوند یا سیگنال‌های بی‌سیم را به بیرون از ساختمان بفرستند و این شبکه بی‌سیم را در یک موقعیت جریان و شارش QoS مداوم قرار می‌دهد زیرا تنظیمات WAP به طور دائم برای برآورده‌کردن نیازمندی‌ها تغییر می‌یابند.

به طور خلاصه، این روش‌های طراحی که ذکر گردید اغلب برای شبکه‌هایی که به منظور کاربردهای Vowi-Fi طراحی و هدف‌گذاری می‌شوند، نارسا و ناکافی هستند. در حقیقت، هزینه‌های کار مرتبط با این رویکردهای تکراری و دوباره‌کاری‌ها ممکن است در واقع از هزینه تجهیزات شبکه بی‌سیم بالاتر باشد.

نیازمندی‌های منحصر به‌فرد یک کاربر برای صورت روی WLAN- این شکل، که به‌وسیله نرم‌افزار شبیه‌سازی پیش‌بینی کننده ارائه شده است، تعیین نیازمندی‌های منحصر به فرد یک کاربر را نشان می‌دهد. ناحیه A به دویست کاربر اینترنت در یک تالار کنفرانس سرویس می‌دهد. ناحیه B لازم است چهار کاربر Vowi-Fi و شش کارمند را دربرگیرد که از ایمیل استفاده می‌کنند و اینترنت در ناحیه C خواهد بود.

شبیه‌سازی پیش‌بینی‌کننده، یک راه‌حل مناسب‌

برای بسیاری از شرکت‌ها، طراحی شبکه بی‌سیم با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی پیش‌بینی کننده روش بهینه برای حل چالش‌های رودررو با مسائل پوشش و ظرفیت Vowi-Fi گشته است.

این روش با این رویکرد به مسئله نگاه می‌کند که تمامی متغیرهایی که در شبکه وارد می‌شوند، نظیر محیط فیزیکی SIRSNR ، پوشش سیگنال و نیازمندی‌های ظرفیت Vowi-Fi را مد نظر قرار می‌دهد. سپس نرم‌افزار از شبیه‌سازی‌های بسیار دقیق برای پیش‌بینی و تجسم عملکرد شبکه بی‌سیم بهره می‌گیرد.

شبیه‌سازی پیش‌بینی‌کننده تمامی متغیرهای RF و همچنین متغیرهای نامعلوم دیگر را در اختیار قرار می‌دهد، به طوری که هنگامی که شبکه بی‌سیم راه‌اندازی می‌شود، QoS بالا برای Vowi-Fi تضمین می‌گردد.

با این رویکرد مبتکرانه، فرایند طراحی شبکه بی‌سیم شروع به وارد کردن داده‌ها در مورد امکانات و ساختمان‌های شرکت در داخل نرم‌افزار خواهد کرد.

سپس نرم‌افزار محیط فیزیکی را با برچسب زدن به هر دیوار در نقشه ساختمان با نوع ماده آن مانند سنگ یا آجر و از یک پایگاه داده از موارد معمول ساختمانی به حساب می‌آورد و در محاسبات دخیل می‌کند. بعد از آن، طراح WAPها را در داخل نقشه سایت قرار می‌دهد و نواحی پوشش را شبیه‌سازی می‌کند.

نرم‌افزار همچنین اثرات موانع فیزیکی و نقشه و قدرت پوشش را که شامل گرادیان پارامتری SIRSNR برحسب

dB می‌شود، نشان می‌دهد. با این اطلاعات، استقرار WAP و تنظیمات کانال را می‌توان برای برآورده‌‌نمودن نیازمندی SIR بین بیست تا بیست‌وپنج dB تنظیم نمود.

مهم‌تر از این‌ها، نرم‌افزار طراحی برای ظرفیت Vowi-Fi را مؤثر و قابل‌پیش‌بینی خواهد کرد. شما تنها به سادگی مکان‌های مشتریان مورد انتظار و نیازمندی‌های پهنای‌باند را در داخل محیطتان نشان خواهید داد و مشخص خواهید کرد. با این اطلاعات، موتور شبیه‌سازی پیش‌بینی می‌کند که آیا ظرفیت شبکه با استقرارWAP موجود و پیکربندی آن کافی است.