شبکه Man چیست؟ — شبکه منطقه شهری به زبان ساده

شبکه Man چیست؟ یک نوع شبکه کامپیوتری «Network Computer» که در محدوده یک کلان شهری، معمولا یک شهر، وسعت پیدا می‌کند. شبکه MAN، سرویس‌های ارتباطی «Communication services» پرسرعتی مثل ویدئو، صدا و داده را به چندین شبکه محلی LAN و شبکه گسترده WAN منتقل می‌کند. اصلی‌ترین هدف شبکه MAN متصل کردن شبکه های محلی مختلف در یک شهر برای اشتراک منابع «Resource sharing»، تبادل اطلاعات «Information exchange» و آماده کردن برای دسترسی به اینترنت «Internet access» برای کاربران می‌باشد. شبکه MAN به طور معمول یک کلان‌ چند کیلومتری را پوشش می‌دهد. این شبکه از از LAN بزرگ‌تر است ولی از WAN کوچیک‌تر است.

مقدمه

MAN مخفف شبکه کلان شهری «Metropolitan Area Network» است که چندین شبکه محلی «Local Area Network» را جهت تبادل اطلاعات به هم متصل می‌کند. شبکه MAN با هدف پوشش کل شهر طراحی شده است. اغلب سرعت این نوع شبکه برحسب مگابایت برثانیه است و نسبتا معماری پیچیده‌ای دارد که همین امر باعث شده طراحی و نگهداری آن دشوار باشد.

تاریخچه شبکه MAN

وقتی که شبکه‌های محلی در سال 1994 جهت برقراری تبادل اطلاعات در بناها و دفاتر ایجاد شدند، اکثر کسب‌ و کارها برای اتصال شبکه‌ عمدتا به شبکه تلفن «Telephone network» ثابت وابسته بودند. ولی شبکه تلفن به حدی توانایی نداشت که بتواند این حجم از ترافیک را مدیریت کند. برای حل این مشکل توصیه شد شبکه‌های LAN با استفاده از فیبر نوری «Fiber Optic» با یک مسیر نور به هم متصل شوند.  همین امر باعث شد شبکه کلان شهری ایجاد شود تا اتصال بین شبکه‌های محلی به صورت اثربخشی انجام بگیرد. شبکه‌های فیبرنوری WAN اغلب در اختیار شرکت‌ها و سازمان‌های خصوصی «Private organizations» بودند که اتصال یکپارچه‌ای از راه دور با شبکه گسترده برقرار نشده بود.

شبکه MAN چیست؟

شبکه MAN مثل شبکه محلی است که از اتصال چندین شبکه محلی یک شبکه MAN به وجود می‌آید که می‌توانند مناطق جغرافیایی گسترده‌ای را پوشش دهند و کاربران شبکه را در سراسر جهان به هم متصل کنند. معمولا ارتباط و تبادل اطلاعات طریق شبکه MAN سریع است و می‌تواند بسترهای ارتباطی پرسرعت مانند کابل‌های فیبر نوری را فراهم کند. با معرفی تلفن‌های بی‌سیم «Cordless phones» و شبکه‌های بعد از آن، روش‌های متنوعی برای انتقال سیگنال‌ها در دسترس کاربران قرار گرفته‌ است.

در شبکه‌های کامپیوتری، شبکه MAN معمولا یک مرکز شهر را پوشش می‌دهد. این شبکه با استفاده از زیرساخت‌های ارتباطی پرسرعت مانند فیبر نوری، شبکه‌های LAN را به هم متصل کرده است و خدمات ارتباطی به WAN و اینترنت ارائه می‌دهد. سرعت انتقال داده و تاخیرهای انتقال در شبکه MAN درحد متوسط است. این شبکه تحمل خطای کمتری دارد و تجمع بیشتری در آن وجود دارد. ایجاد شبکه‌های MAN هزینه‌بر هست همین امر باعث شده است متعلق به یک سازمان یا شرکت خاصی نباشد.

شبکه MAN محدوده‌ای بین ۱۰ تا ۵۰ کیلومتر را پوشش می‌دهد و برای ایجاد ارتباط بین دفاتر یک شهر، کارخانه‌ها، شرکت‌ها و غیره مناسب است. تمامی داده ‌ها و اطلاعات در شبکه کلان شهری بااستفاده از دستگاه‌هایی مانند مودم «Modem» ، سیم‌ها و کابل‌ها انتقال می‌یابد. داده‌ها در MAN با استفاده از دستگاه‌هایی مانند مودم و سیم‌ها یا کابل‌ها منتقل می‌شوند. شبکه DSL پرسرعت شرکت‌های مخابراتی یا شبکه محلی شرکت‌های کابل یک نمونه از شبکه‌های MAN است.

انواع فناوری‌ های شبکه MAN

شبکه‌های شهری MAN برای برقراری ارتباط از فناوری‌های متنوعی استفاده می‌کنند که از نوع سیمی و بی‌سیم است.

1- فناوری‌های باسیم

• فیبر نوری: فیبر نوری توانایی زیادی در در انتقال اطلاعات با سرعت بالا در مسافت‌های طولانی و پهنای باند بالا و تأخیر کم‌تری فراهم می‌کند.
• اترنت: اغلب در شبکه‌های LAN استفاده می‌شود. روی زیرساخت‌های فیبرنوری ظرفیت بالایی را فراهم می‌کند و از طریق  Metro Ethernet به MAN گسترش می‌یابد.
• فیبر اجاره‌ای یا اختصاصی: این نوع فیبر نوری با کابل‌های فیبر نوری اختصاصی یا اجاره‌ای قابل استفاده هستند که امنیت بالا و پهنای باند تضمینی را ارائه می‌دهند.

2- فناوری‌های بی‌سیم

• WiMAX: فناوری بی‌سیم پهنای باندی است که می‌تواند برای ایجاد یک شبکه MAN مورد استفاده قرار گیرد و دسترسی به اینترنت پرسرعت را در مناطق گسترده فراهم کند.
• 5G: با سرعت بالا و تأخیر بسیار کم، فناوری 5G می‌تواند در شبکه MAN برای اتصال بی‌سیم در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
• شبکه‌های مش بی‌سیم: در این فناوری چندین دستگاه بی‌سیم با هم یک زیرساخت شبکه‌ای ایجاد می‌کنند که انعطاف‌پذیری پایداری خوبی در راه‌اندازی MAN دارد.

3- فناوری‌های دیگر

• ATM حالت انتقال ناهمزمان: هرچند امروزه این نوع حالت انتقال زیاد رایج نیست ولی برای انتقال اطلاعات فوری با سرعت انتقال بالا طراحی شده است.
• SMDS خدمات داده چندمگابیتی سوئیچ‌شده: یک خدمات بدون اتصال بود که برای انتقال بسته‌های داده در شبکه MAN استفاده می‌شد، ولی امروزه کاربرد کمتری دارد.

مزایا و معایب شبکه MAN

مزایا و معایب شبکه کلان شهری MAN به شرح زیر است:

مزایای شبکه MAN

• MAN سرعت بیشتری بین ۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه فراهم می‌کند.
• سطح امنیت در MAN نسبت به WAN بالاتر است.
• به دلیل معماری مسیر ارتباطی دوگانه، امکان انتقال داده به‌صورت همزمان در هر دو جهت وجود دارد.
• MAN می‌تواند چندین کاربر را همزمان با اینترنت پرسرعت یکسان پوشش دهد.
• MAN می‌تواند مدیریت و کنترل متمرکز شبکه را فراهم کند و این کار نظارت و مدیریت منابع و امنیت شبکه را آسان‌تر می‌سازد.

معایب شبکه MAN

• معماری MAN نسبتا پیچیده است و طراحی و نگهداری آن دشوار است.
• این شبکه هزینه‌بر است، زیرا راه‌اندازی فیبر نوری نیاز به سرمایه‌گذاری زیادی دارد.
• تحمل خطا در این شبکه پایین است.
• هزینه انتقال داده در MAN در مقایسه با LAN کمتر است.

ویژگی‌ های شبکه MAN

• شبکه MAN می‌تواند محدوده‌ای بین ۵ تا ۵۰ کیلومتر را پوشش دهد و از چند ساختمان تا کل یک شهر را در بر بگیرد.
• در MAN اغلب از فیبر نوری استفاده می‌شود که باعث اتصال پرسرعت می‌گردد.
• شبکه‌های MAN از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارند، زیرا میزان خطا در این شبکه بسیار پایین است.
• شبکه MAN می‌تواند از فناوری‌های مختلف دسترسی مانند بی‌سیم، فیبر نوری و غیره برای اتصال دستگاه‌ها و شبکه‌های مختلف استفاده کند.
• شبکه MAN ممکن است ترکیبی از انواع توپولوژی‌های مختلف مانند حلقه، bus یا ستاره‌ای را به کار گیرد که نسبت به نیاز شبکه تعیین می‌شود.

کاربردهای شبکه MAN

شبکه کلان شهری MAN کاربردهای مختلفی دارد، از جمله:

• اشتراک منابع: MAN امکان اشتراک اطلاعاتی مانند چاپگرها، دستگاه‌های ذخیره‌سازی و سایر تجهیزات جانبی را بین چندین شبکه LAN در یک کلان شهری فراهم می‌کند.
• تبادل داده: MAN یک کانال ارتباطی پرسرعت است که برای تبادل داده بین شبکه‌های محلی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• دسترسی به اینترنت: MAN می‌تواند دسترسی به اینترنت پرسرعت را برای کاربران در یک کلان شهری فراهم کند.
• پخش ویدئو و صدا: MAN از پخش ویدئو و صدا برای برنامه‌هایی مانند ویدئو کنفرانس و ارائه‌های چندرسانه‌ای پشتیبانی می‌کند.
• پشتیبان‌گیری و بازیابی: MAN می‌تواند خدمات پشتیبان‌گیری و بازیابی اطلاعات را برای داده‌های ذخیره‌شده در چندین LAN ارائه دهد.
• بازیابی در شرایط بحرانی: MAN می‌تواند در صورت بروز بحران یا قطع کانال ارتباطی اصلی، به عنوان یک کانال ارتباطی ثانویه عمل کند.
• مدیریت متمرکز: MAN امکان مدیریت متمرکز منابع شبکه را فراهم می‌کند که این کار نظارت و مدیریت شبکه را آسان‌تر می‌سازد.

نحوه ساخت شبکه MAN

شبکه کلان شهری MAN از دو یا چند شبکه محلی LAN تشکیل می‌شود. که در محدوده‌ای گسترده‌تر از LAN و کوچک‌تر از WAN است که معمولا در یک شهر یا کلان شهری، ایجاد می‌شود.

زیرساخت شبکه

• لایه مرکزی Core Layer: هسته شبکه MAN معمولاا با کابل‌های فیبر نوری پرظرفیت طراحی می‌شود. این بخش، مرکز اصلی شبکه را تشکیل می‌دهد و چندین قسمت را به هم متصل می‌کند. روترها و سوئیچ‌های قدرتمندی برای کنترل جریان داده و مسیریابی در این لایه استفاده می‌شوند.
• لایه توزیع Distribution Layer: اطلاعات دریافتی از منابع مختلف در این لایه جمع‌آوری و برای ارسال به هسته شبکه یا کاربران نهایی آماده می‌شود.

اتصال به شبکه‌های محلی LAN

لایه دسترسی Access Layer: این لایه شامل روترها، سوئیچ‌ها و سایر دستگاه‌هایی است که مستقیما کاربران نهایی یا شبکه‌های محلی را به MAN متصل می‌کنند. بیشترین تعامل کاربران با شبکه در بخش دسترسی انجام می‌شود.

اتصال به اینترنت و شبکه‌های خارجی

در این قسمت، دستگاه‌هایی مدیریت اتصال MAN با اینترنت یا شبکه‌های بیرونی را بر عهده دارند و مسئول مسیریابی داده، تأمین امنیت و گاهی توازن بار Load Balancing هستند.

مدیریت و امنیت شبکه

• برای کنترل عملکرد بهینه شبکه و رفع مشکلات احتمالی، ابزارها و سامانه‌هایی جهت نظارت بر عملکرد، الگوهای ترافیک و خطاها نصب می‌شوند.
• تدابیر امنیتی مانند فایروال «Firewall» ، رمزنگاری، VPN و سایر پروتکل‌های امنیتی «Security protocols» نیز برای محافظت از داده‌ها و تضمین دسترسی امن اجرا می‌شوند.

پاورپوینت فایروال (FireWall) چیست؟

کلیک کنید

پشتیبانی و بازیابی در صورت خرابی

• معمولا سیستم‌های پشتیبان دارند تا در صورت بروز خرابی، عملکرد شبکه بدون وقفه ادامه یابد.
• برنامه‌هایی برای بازیابی از خرابی یا شرایط بحرانی نیز پیش‌بینی شده است.

قابلیت توسعه و انعطاف‌پذیری

• ساختار شبکه معمولا به‌صورت ماژولار طراحی می‌شود تا در صورت تغییر نیازهای کاربران یا سازمان، امکان توسعه یا پیکربندی مجدد آن به‌سادگی فراهم باشد.
• MAN می‌تواند از فناوری‌های مختلفی مانند اترنت، بی‌سیم و فیبر نوری پشتیبانی کند که انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی و راه‌اندازی شبکه فراهم می‌سازد.
• علاوه بر اتصالات فیبر نوری، شبکه MAN ممکن است از فناوری‌های بی‌سیم مانند لینک‌های مایکروویو یا Wi-Fi نیز برای اتصال LANهای مختلف در فواصل کوتاه درون یک شهر بهره ببرد.
• به‌طور کلی، MAN با ترکیب فناوری‌های سیمی و بی‌سیم، زیرساختی برای اتصال موثر چندین LAN در سطح یک کلان شهری ایجاد می‌کند.

شبکه MAN چگونه کار می‌کند؟

در شبکه MAN، هدف ایجاد یک پیوند ارتباطی بین دو شبکه محلی مستقل است، زیرا اندازه آن بزرگ‌تر از LAN و کوچک‌تر از WAN است. شبکه شهری MAN معمولا ترکیبی از LAN و WAN است تا شبکه‌های محلی پراکنده از نظر جغرافیایی را به‌طور یکپارچه به هم متصل کند. در شبکه‌های MAN، معمولا از فیبر نوری به‌عنوان رسانه انتقال استفاده می‌شود. روترها و سوئیچ‌ها از طریق پورت‌های خود انتقال داده را تسهیل می‌کنند. سوئیچ مسئول فیلتر کردن داده‌هایی است که به‌صورت فریم ارسال می‌شوند.

نتیجه‌گیری

شبکه کلان شهری MAN برای پوشش یک شهر طراحی شده است و چندین شبکه محلی LAN را به یکدیگر متصل می‌کند. این نوع شبکه‌ها از فناوری‌های مختلفی مانند فیبر نوری، ارتباطات بی‌سیم و خطوط پرظرفیت برای ارتباط و تبادل سریع اطلاعات در مناطق جغرافیایی گسترده بهره می‌برند. شبکه‌های MAN برای ارائه خدمات شبکه در محیط‌های شهری، توسط شرکت‌ها، سازمان‌ها، جوامع و حتی کاربران شخصی نقش حیاتی دارند.

در نتیجه، یک شبکه از سامانه‌های مخابراتی برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر استفاده می‌کند تا ارتباط و اشتراک‌گذاری منابع را امکان‌پذیر سازد. بدون وجود شبکه، سازمان‌ها نمی‌توانستند منابع را به اشتراک بگذارند یا بهره‌وری خود را افزایش دهند. با استفاده از شبکه‌های WAN، شرکت‌ها می‌توانند از مناطق گسترده به اینترنت متصل شوند، جلسات ویدئویی در سراسر کشور برگزار کنند و داده‌ها را از طریق LAN به اشتراک بگذارند.

در حالی که شبکه‌های کلان‌ شهری MAN نسبت به شبکه‌های محلی LAN جمعیت بیشتری را پوشش می‌دهند، زیرا شهرها، شهرستان‌ها و جمعیت‌های وسیع‌تری را به هم متصل می‌کنند. این شبکه‌ها پرهزینه هستند و نیاز به مشارکت چندین سازمان برای راه‌اندازی و مدیریت دارند. از توضیحات بالا کاملا مشخص است که شبکه‌ها مزایای بسیاری برای کاربران دارند. چه شبکه بی‌سیم باشد و چه سیمی، آن‌ها بخش جدایی‌ناپذیر از فناوری محسوب می‌شوند.