Теория и состояние беспроводных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теория и состояние беспроводных сетей

Беспроводная вычислительная сеть - это вычислительная сеть, созданная без использования кабельной проводки, полностью соответствующая стандартам для обычных проводных сетей. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Основные преимущества беспроводных сетей над аналогичными по основным техническим характеристикам проводными сетями это:

• мобильность;

• простота и удобство использования;

• высокая скорость передачи данных;

• низкая цена эксплуатации и прокладки.

Конечно, качество реализации данных преимуществ во многом зависит от типа и характеристик конкретного устройства, а так же от вида используемого стандарта беспроводной связи (большинство современных устройств поддерживают сразу несколько стандартов, например самый распространённый вариант - Wi-Fi и Bluetooth).

Стоит отметить, что последний критерий несколько относителен: не смотря на то, что стоимость работ по проектированию и созданию в среднем уменьшается, цена устройств в год стабильно растет.

Для решения данной проблемы производители стали объединять в адаптерах сразу несколько функций. Например, устройство, обеспечивающее функции точки доступа, является и маршрутизатором, и служит для связи проводного и беспроводного сегментов сети. Эти меры в целом позволяют снизить стоимость готовой продукции на несколько пунктов.

Есть несколько способов классификации беспроводных сетей по выборочным критериям. Один из самых распространённых вариантов в литературе - это разделение сетей по признаку масштабности, т.е. по сложности построения и количеству пользователей:

• WPAN (Wireless Personal Area Network) - самый простой и распространённый тип соединения, объединяющий устройства одного пользователя;

• WLAN (Wireless Local Area Network) - более сложное соединение, объединяющее два и более абонентских устройства (ПК) в одной квартире или в целом здании;

• WCAN (Wireless Controller Area Network) - кампусная связь, которая способна объединить несколько близко расположенных друг от друга зданий;

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) - это второй по масштабу тип соединения, который используется для объединения компьютеров в пределах одного или нескольких соседних городов;

• WWAN (Wireless Wide Area Network) - это глобальная сеть, которая может связывать абонентские устройства в пределах целых регионов и стран.

Логично, что для частных целей используются только два первых типа - WPAN и WLAN. Однако стоит отметить, что WWAN в ряде случаев объединяет в себе все эти типы соединения, предоставляя пользователям выход в сеть Интернет.

Как видно из классификации в области применения беспроводных сетей можно выделить два разноплановых направления:

• работа в замкнутом пространстве;

• соединение удаленных локальных сетей и / или удаленных сегментов одной локальной сети.

В первом случае для организации беспроводной сети применяются передатчики со всенаправленными антеннами. Без подключения дополнительной усиливающей антенны устойчивая связь достигается в среднем: до 500 м для открытого пространства и 100 м в здании (при высоком уровне шумов или большом количестве искусственных перегородок значение может упасть до 30 - 35 м).

Для соединения удаленных локальных сетей и / или удаленных сегментов локальной сети используется оборудование с направленными антеннами. В большинстве случаев для этих целей подходит и стандартное оборудование и устройства Wi-Fi, к которым необходимо подключить специальные антенны.

Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. Для обеспечения связи центральная станция имеет всенаправленную антенну, а удаленные станции - однонаправленные антенны.

Если сегменты локальной сети удалены друг от друга на большее расстояние, их соединяют по принципу «точка-точка», организуя беспроводную сеть с кольцевой или более сложной топологией. В этом случае антенны размещаются за пределами помещения на большой высоте.

В общем случае при рассмотрении беспроводной сети выделяют два режима работы:

Ad-hoc и клиент-сервер - и два типа оборудования: клиент и точка доступа.

Режим Ad-hoc - это самая простая конфигурация сети, в которой связь между многочисленными станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. Данный режим полезен в том случае, если инфраструктура беспроводной сети не сформирована, либо не предоставляется возможным ее сформулировать.

В режиме клиент-сервер необходима как минимум одна точка доступа, подключенная к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Режим клиентсервер используется для обеспечения доступа к устройствам, подключенным к проводной локальной сети, а также доступа к сети Интернет.

Оборудование типа клиент представляет собой персональный компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой. Клиентские станции стоят несколько дороже, но в ряде случаев экономически выгоднее развернуть беспроводную локальную сеть, чем заниматься прокладкой кабелей и проектированием проводной сети.

Точка доступа выполняет функцию моста между беспроводной и проводной сетями. Она обычно содержит в себе приёмопередатчик, интерфейс проводной сети, а также программное обеспечение, занимающееся обработкой данных. В современных сетях управление точкой доступа осуществляется по протоколу TCP/IP через обычный Интернетбраузер.

Для повышения дальности связи в точках доступа используются внешние антенны. Иногда в качестве приемопередатчика применяется сетевой адаптер, но стоит учитывать, что такое техническое решение ограничивает дальность действия.

В последние годы для увеличения зоны покрытия сети точки доступа стали объединять в единую сеть: благодаря технологии WDS это стало возможно без наличия проводного соединения.

Алгоритм подключения к беспроводной сети достаточно прост: когда устройство попадает в зону действия одной или нескольких точек доступа, оно, анализируя мощность сигнала и значение количества ошибок, выбирает одну из них и подключается к ней. Как только приходит подтверждение соединения от точки доступа, клиент настраивается на ее радиоканал. Время от времени он проверяет все каналы, для выявления точки доступа, предоставляющей соединение более высокого качества. Если такая точка находится, то станция подключается на ее радиочастоту.

Обычно это происходит в случае физического перемещения станции, из-за чего мощность сигнала слабнет. Так же причинами преподключения являются: изменения радиочастотных характеристик здания и увеличение сетевого трафика - функция «балансировка нагрузки, т.е. наиболее эффективное распределение общей нагрузки по всей доступной инфраструктуре беспроводной сети.

В целях безопасности стандартом предусмотрены определенные меры для ограничения круга клиентов, подключаемых к точке доступа: так каждой станции присваивается уникальный идентификационный номер ESSID, который требуется передать на точку доступа, чтобы соединиться с ней. Каждая точка доступа хранит в памяти список MAC-адресов, с которыми разрешено соединение.

За шифрование передаваемой информации отвечает стандарт WEP (Wired Equivalent Privacy), в основе которого лежит алгоритм RC4 с длиной ключа 40 или 64 бит. На смену ему идет стандарт нового поколения WEP2 с длиной ключа 128 бит. Поддержка этих стандартов является обязательным условием для получения оборудованием сертификата соответствия требованиям Wi-Fi, благодаря чему обеспечивается совместимость устройств и при обмене зашифрованной информацией.

Технологии беспроводной связи на сегодняшний день являются наиболее востребованными, благодаря чему они имеют огромные перспективы для реализации. Известен пример государства Ниуэ, где на всей территории обеспечен свободный доступ к сети Интернет с помощью Wi-Fi, что позволило ему стать первой в мире «Wi-Fi-нацией».

Стоит отметить, что в современных условиях при создании новых или при расширении и модернизации старых телекоммуникационных систем в большинстве стран мира гораздо целесообразнее изначально использовать беспроводную передачу данных. Особенно такое решение выгодно для применения в труднодоступных или малозаселенных районах, например интересен опыт Индонезии и Ирландии в обеспечении связи с центральными районами удаленных населенных пунктов.

В России рынок услуг в сфере беспроводной связи активно развивается, но до повсеместного распространения и полного вытеснения проводных локальных сетей еще достаточно далеко. Фундамент для этого процесса уже заложен, в том числе и в промышленности: отдельные предприятия начинают применять беспроводные технологии для автоматизации производства, проведения диагностики и выявления неполадок оборудования и оптимизации и повышения эффективности труда.

В наше время сети доступа Wi-Fi становятся неотъемлемой частью в учебных заведений. Увеличивающееся использование мобильных устройств в школах и университетах создает массу исключительных возможностей для улучшения качества преподавания и обучения. Все больше преподавателей интегрируют аудио и видео информацию для формирования у учащихся более полного представления о предмете обучения. Доступ к информационным ресурсам, как самого образовательного учреждения, так и сети Интернет дает возможность студентам получать неограниченное количество информации по интересующей их теме.

В больших городах все чаще создаются зоны доступа к Wi-Fi-сети. В большинстве случаев они находятся в общественных местах, т.к. скверы, парки, многие кафе так же предоставляют своим клиентам доступ в Интернет посредством Wi-Fi. В последнее время Wi-Fi-роутеры стали неотделимой частью зон отдыха крупных торговых и развлекательных центров.

Расширению уже существующих беспроводных сетей в городах мешает высокая загруженность используемых диапазонов. Решением проблемы могло бы стать применение технологии WiMAX с более широкой областью охвата лицензированного спектра, но после экономического кризиса 2009-2010 гг. данная технология потеряла ряд преимуществ на рынке и многие отечественные компании отказались от ее использования. Сейчас многие специалисты считают, что вернуть утраченные позиции мог бы выход новой версии WiMAX, которая решила бы возникшие проблемы и предложила бы пользователям новые возможности в качестве технологии операторского класса.

По мере развития общества роль информационной структуры будет неуклонно возрастать. И в этих условиях беспроводные технологии могут стать необходимыми технологиями будущего. Одним из возможных вариантов их развития может стать и беспроводная сенсорная сеть, работа которой основана на использовании большого количества миниатюрных датчиков - сенсоров. Сегодня данная технология применяется в основном для мониторинга различных процессов, но по заявлениям различных исследователей она еще не исчерпала всех своих возможностей.

Список литературы

беспроводной вычислительный сеть кабельный

1. Беделл П. Беспроводные технологии /П. Беделл; пер. с англ. Р.М. Евтеев // - М.: НТ Пресс, 2008. - 441.

2. Олег Коленченко Технология Wi-Fi: настоящее и будущее. Все о стандартах 802.11ac/ad/ax/ah и WirelessHD /Олег Коленченко // Аналитические обзоры компьютеров и комплектующих - 2014

3. Ройтман. В. Wi-Fi - новые возможности и новые проблемы /Ройтман В. //

Интернет-журнал по широкополостным сетям и мультимедийным технологиям - 2008

4. Сергей Рахманов Особенности развития современных технологий беспроводного доступа Wi-Fi и WiMax в России и во всем мире /Сергей Рахманов // ФГУП НИИР

5. Свободная энциклопедия Википедия [Электронный ресурс]. <https://ru.wikipedia.org>

Размещено на Allbest.ru