Tipuri de conexiuni cu fir și fără fir pentru o rețea de domiciliu cu Internet. Tehnologii wireless de transmisie a datelor ZigBee, BlueTooth, Wi-Fi

Tehnologiirețele fără fir

După citirea acestui capitol și finalizarea exercițiilor practice, veți fi capabil să:

· vorbesc despre tehnologiile moderne de rețele fără fir;

· conturați istoria dezvoltării rețelelor wireless și avantajele acestora;

· descrie tehnologiile de rețele radio;

· vorbim despre rețele radio 802.11;

· descrie tehnologii alternative de rețea radio (cum ar fi Bluetooth, HiperLAN și HomeRF Shared Wireless Access Protocol);

· discutați despre tehnologiile fără fir care utilizează radiația infraroșie;

· vorbesc despre rețelele de microunde;

· descrieți rețele fără fir folosind sateliți cu orbită terestră joasă (LEO).

Rețelele fără fir sunt o tehnologie în curs de dezvoltare care prezintă un mare interes din multe motive. Motivul cel mai evident este că astfel de rețele oferă mobilitate dispozitivelor de calcul portabile și portabile, permițând utilizatorului să uite de cabluri. Un alt motiv este că tehnologia wireless a devenit mai fiabilă și, în unele situații, mai puțin costisitoare de implementat decât rețelele prin cablu. Există mai multe alternative media wireless la cablu pentru transmiterea pachetelor de rețea: unde radio, radiații infraroșii (IR) și microunde (unde cu microunde). Cu toate aceste tehnologii, semnalele sunt transmise prin aer sau atmosferă, făcându-le o alternativă bună în cazurile în care cablul este dificil sau imposibil de utilizat.

În acest capitol, vă veți familiariza cu multe tipuri de comunicații de rețea fără fir. În primul rând, veți afla ce rețele wireless sunt utilizate în prezent și apoi veți obține un scurt istoric al acestor rețele. T ix avantaje. După o descriere generală a rețelelor care utilizează unde radio, vom vorbi mai detaliat despre standardul larg răspândit de rețea fără fir IEEE 802.11. Veți afla, de asemenea, despre tehnologiile alternative de rețele radio: Bluetooth, HiperLAN și HomeRF Shared Wireless Access Protocol, apoi vor fi descrise tehnologii bazate pe radiații infraroșii difuze care asigură comunicații fără fir relativ sigure și, în final, veți vorbi despre modul în care tehnologiile cu microunde bazate pe terestre. rețelele sunt utilizate în rețele și canale prin satelit (inclusiv rețele de sateliți care orbitează pe scară largă pe Pământ).

Tehnologii modernerețele fără fir

În prezent, următoarele tehnologii sunt utilizate pentru a crea rețele fără fir:

· tehnologii care utilizează unde radio;

· tehnologii bazate pe radiații IR;

· tehnologii cu microunde (microunde);

· rețele bazate pe sateliți Pământeni pe orbită joasă (un proiect spațial special care folosește unde cu microunde).

Tehnologiile care utilizează unde radio sunt foarte comune și reprezintă un sector în creștere rapidă al comunicațiilor prin rețea fără fir. Aceasta include, de asemenea, standardul de rețea fără fir 802.11, precum și standarde alternative din industrie, cum ar fi Bluetooth, HiperLAN și NoteShared Wireless Access Protocol (SWAP).

Tehnologiile bazate pe IR nu sunt la fel de comune ca și rețelele radio, dar au unele avantaje, deoarece permit crearea de rețele wireless relativ mai sigure (deoarece semnalul este mai greu de interceptat neobservat). Ambele tehnologii (unde radio și radiații infraroșii) sunt folosite pentru a organiza comunicațiile pe distanțe scurte în cadrul unui birou, clădire sau între clădiri.

Tehnologiile cu microunde (MW) sunt folosite pentru comunicații pe distanțe lungi și pot asigura comunicații în rețea între continente prin sateliți).

Rețelele bazate pe sateliți pe orbită joasă sunt un alt tip de rețele fără fir, pe baza cărora la un moment dat se poate crea o „rețea mondială”, accesibilă în toate părțile planetei.

Toate aceste tehnologii vor fi discutate în acest capitol. Cu toate acestea, mai întâi ne vom uita la istoria rețelelor wireless și vom afla despre avantajele acestora.

O scurtă istorie a rețelelor fără firsi avantajele acestora

Istoria rețelelor wireless poate fi vizualizată formal și informal. Strămoșul informal al rețelelor fără fir este radioul amator, ai cărui operatori primesc licențe de la Comisia Federală de Comunicații (FCC) pentru a transmite semnale vocale, cod Morse, date, satelit și video folosind unde radio și cu microunde. Deși radioul amator este de obicei considerat un hobby, Comisia Federală de Comunicații îl consideră o sursă importantă de idei și expertiză pentru dezvoltarea comunicațiilor.

Notă

Undele radio și undele cu microunde reprezintă o gamă a spectrului undelor electromagnetice, care include lumina vizibilă, undele radio, radiațiile infraroșii, raze X, microunde (micunde) și raze gamma. Toate acestea sunt tipuri de radiații electromagnetice care se propagă în atmosfera Pământului și în spațiu. Are atât proprietățile unei unde, cât și proprietățile unei particule. Mai multe informații despre spectrul undelor electromagnetice pot fi găsite la:

http:// imagina. gsfc. nasa. guvern/ docs/ ştiinţă/ stiu J1/ emspectrum. html Șihttp:// imagina. gsfc. nasa. guvern/ docs/ ştiinţă/ stiu J2/ emspectrum. html.

În anii 1980, operatorii de radio amatori autorizați au primit permisiunea de la Comisia Federală de Comunicații pentru a transmite date pe mai multe frecvențe radio în intervalele de la 50,1–54,0 MHz (bandă joasă) la 1240–1300 MHz (bandă înaltă). Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu aceste frecvențe, deoarece sunt folosite pentru a transmite muzică de către posturile de radio AM și FM. Aceste frecvențe reprezintă doar o mică parte din posibilele frecvențe radio pe care pot fi transmise semnalele. Unitatea de măsură de bază pentru frecvența radio este hertzi (Hz)(Hertz (Hz)). În tehnologie, un hertz corespunde unei perioade de tensiune alternativă sau semnal emis pe secundă.

Notă

Frecvențele radio reprezintă o gamă de unde cu o frecvență peste 20 kHz, prin care un semnal electromagnetic poate fi radiat în spațiu.

A trecut mult timp de când IBM a creat computerul personal la începutul anilor 1980 înainte ca radioamatorii să conecteze computerele personale într-o rețea folosind unde radio (de obicei în benzile superioare 902–928 MHz și 1240–1300 MHz). Pentru a face acest lucru, au creat un dispozitiv numit controler de nod terminal (TNC). Acest dispozitiv era plasat între computer și transceiver și servea la convertirea semnalului digital al computerului într-un semnal analogic, amplificat de transceiver și radiat prin antenă. Tehnologia rezultată a fost numită radio de pachete. Descoperirea de către amatorii de radio că radioul de pachete funcționează bine la frecvențe de 902 MHz și mai sus a fost în curând analizată de companiile care furnizează servicii comerciale de rețea fără fir. În 1985, Comisia Federală de Comunicații a aprobat pentru utilizare comercială în rețelele de calculatoare fără fir frecvența industrială, științifică și medicală (ISM), care poate fi utilizată pentru comunicații publice de putere redusă, fără licență, pe frecvențe fixe, în intervalul de la 902 MHz la 5,825. GHz. În 1996, Congresul de Telecomunicații a pregătit următoarea etapă în dezvoltarea wireless! comunicații, stabilirea conceptului de „nod (locație) de comunicații fără fir” și stabilirea standardelor pentru acesta, precum și crearea de stimulente pentru dezvoltarea în continuare a tehnologiilor de telecomunicații, inclusiv a comunicațiilor fără fir (informații suplimentare pot fi găsite la www.fcc.gov/). telecom .html). La scurt timp după aceea, IEEE a creat 802.11 Wireless Networking Standards Group, care a fost responsabil pentru primul standard 802.11, înființat în 1997. În prezent, rețelele wireless sunt dezvoltate și implementate pentru a satisface multe nevoi, inclusiv următoarele:

· implementarea comunicațiilor în zonele în care este dificilă implementarea unei rețele de cablu;

· reducerea costurilor de implementare;

· asigurarea accesului „aleatoriu” acelor utilizatori care nu pot fi legați la o anumită conexiune prin cablu;

· simplificarea procedurii de creare a rețelelor în birourile mici și acasă;

· asigurarea accesului la datele necesare într-o anumită configurație

De ce nu pot fi folosite întotdeauna rețelele de cablu?

În unele situații, este dificil și chiar imposibil să implementați o rețea de cablu. Luați în considerare acest scenariu. Cele două clădiri trebuie să fie conectate printr-o singură rețea, dar între ele circulă o autostradă federală. În acest caz, există mai multe moduri de a organiza o rețea. În primul rând, un șanț ar putea fi săpat sub autostradă, ceea ce ar necesita cheltuieli semnificative și perturbări ale traficului cauzate de săparea șanțului, așezarea cablului, îngroparea șanțului și reconstruirea completă a drumului. În al doilea rând, se poate crea o rețea regională care leagă două clădiri. Clădirile pot fi conectate la liniile T-1 sau la o rețea Ethernet optică regională prin proprietarul rețelei publice sau compania de telefonie locală. Costurile vor fi mai mici decât la montarea unui cablu nou, însă, închirierea liniilor de telecomunicații va necesita deduceri constante. În al treilea rând, puteți implementa o rețea fără fir, care va necesita costuri unice pentru echipamente, precum și costuri continue pentru gestionarea rețelei. Cu toate acestea, toate aceste costuri vor fi cel mai probabil justificate atunci când se iau în considerare perioade mari de timp.

Să luăm în considerare un alt scenariu. Un chiriaș al unui birou mare trebuie să implementeze o rețea pentru 77 de angajați. Proprietarul localului interzice instalarea unui sistem permanent de cabluri. Această clădire se potrivește chiriașului din toate punctele de vedere; în plus, chiria este mai mică decât în ​​alte variante alternative. Soluția la problemă este crearea unei rețele wireless.

Și în sfârșit, al treilea scenariu. Biblioteca publică este situată într-un loc istoric. Deși biblioteca este deținută de oraș, acordurile stricte publice și private împiedică conducerea bibliotecii să obțină autorizațiile necesare pentru instalarea cablurilor de rețea. Biblioteca este în urmă cu mulți ani în crearea unui catalog electronic de carte, deoarece nu poate rețea computerele angajaților săi și serviciul de referință pentru clienții săi. Prin urmare, managementul bibliotecii le poate rezolva problemele prin implementarea unei rețele wireless care le permite să mențină integritatea clădirii și să nu încalce niciun contract.

Economisind bani și timpatunci când utilizați rețele fără fir

Costul și timpul creării unei rețele wireless pot fi mai mici decât implementarea unei rețele prin cablu. De exemplu, clădirile mai vechi conțin adesea materiale periculoase, cum ar fi puțuri vechi de producție care conțin urme de clor eliberat din conductele de aer și azbest. Deoarece arborii nu sunt utilizați, ele pot fi pur și simplu pereți. Sau, ar putea fi inițiat un program scump de îndepărtare a materialelor periculoase, astfel încât aceste puțuri să poată fi utilizate pentru instalarea cablurilor de rețea. Într-o astfel de situație, este mult mai ieftin să tapiți minele și să instalați o rețea fără fir în loc de cablu.

Puteți lua în considerare cazul în care o universitate avea nevoie de o rețea funcțională, deoarece s-au investit fonduri mari în dezvoltarea ei. Universitatea a invitat o companie de consultanță scumpă, care a alocat

cinci persoane pentru proiect și a creat 18 noi locuri de muncă. Cu câteva zile înainte de începerea lucrărilor, oficialii universității și-au dat seama că nu există conexiuni la rețea pentru noii angajați și consultanți. Pozarea cablurilor noi este costisitoare și, de asemenea, imposibilă în următoarele câteva luni, deoarece departamentul de IT al universității este deja supraîncărcat de muncă. S-a găsit o soluție sub forma unei rețele wireless care poate fi implementată în timp record.

Acces nelimitat la rețea

Unii utilizatori de computere au nevoie de acces la rețea de aproape oriunde. Luați în considerare, de exemplu, un depozit mare de piese auto care trebuie auditat în mod regulat folosind măsuri de coduri de bare conectate la rețea. O rețea fără fir oferă utilizatorilor acestor scanere acces nelimitat, deoarece utilizatorii nu sunt legați de conexiuni prin cablu. Un alt exemplu: un medic dintr-un spital poate transporta un mic laptop cu un adaptor wireless care poate fi folosit pentru a actualiza fișele pacienților, pentru a scrie recomandări pentru teste sau pentru a gestiona îngrijirea pacientului.

Simplificarea rețelelor pentru începători

În domeniul computerizării birourilor mici sau de acasă cu o rețea fără fir, este cap și umeri deasupra cablurilor. Rețelele unor astfel de birouri pot fi în stare foarte proastă, deoarece sunt de obicei create de neprofesioniști. Ca rezultat, poate fi selectat tipul greșit de cablu. Cablul poate trece prin surse de interferență radio și radiații electromagnetice sau poate fi deteriorat (de exemplu, prin trecerea pe sub un scaun, pe o masă sau pe o ușă). Prin urmare, un utilizator dintr-un astfel de birou își poate pierde timpul în mod neproductiv căutând inoperabilitatea rețelei. În această situație, o rețea fără fir poate fi mai ușor de instalat și de operat. De obicei, multe magazine online de calculatoare întreabă utilizatorii mici de birouri și birouri de acasă dacă ar dori să achiziționeze dispozitive fără fir pentru a conecta computerele achiziționate.

Avantajul rețelelor wireless pentru această clasă de utilizatori este că în prezent costul dispozitivelor wireless este destul de moderat. O rețea fără fir, combinată cu capacitatea de a atribui automat adrese IP în sistemele Windows 2000 și Windows XP, vă permite să creați o rețea de domiciliu cu drepturi depline, cu experiență minimă sau chiar fără experiență.

Îmbunătățirea accesului la date

Rețelele wireless pot îmbunătăți considerabil accesul la anumite tipuri de date și aplicații. Luați în considerare, de exemplu, o universitate mare care angajează zece auditori cu normă întreagă care vizitează mai multe departamente (și site-uri) în fiecare zi și au nevoie de acces la date financiare, rapoarte și alte informații disponibile în aceste departamente. Cu un laptop echipat cu un adaptor de rețea wireless, auditorul se poate deplasa cu ușurință între site-uri și are acces constant la orice documente financiare. Ca un alt exemplu, luați în considerare un inginer chimist care lucrează în diferite zone ale unei fabrici chimice. La un moment dat, el poate observa date în timpul unei reacții a ciclului de producție. La un alt moment, poate avea nevoie de o nomenclatură chimică pentru a se asigura că sunt disponibile componentele necesare pentru desfășurarea unui alt proces de producție. La al treilea punct, acest inginer poate accesa biblioteca de cercetare online a companiei. Accesul wireless îi va permite să facă față cu ușurință tuturor sarcinilor enumerate.

Organizații de suport tehnologicrețele fără fir

Există mai multe organizații dedicate promovării rețelelor wireless. O astfel de organizație care este o sursă valoroasă de informații despre rețelele wireless este Fără fir LAN Asociere (WLANA). Această asociație este formată din producători de dispozitive de rețea fără fir, precum și companii și organizații interesate, inclusiv Alvarion, Cisco Systems, ELAN, Intermec, Intersil, Raylink și Wireless Central. Finalizați Practica 9-1 pentru a vă familiariza cu situațiile în care pot fi utilizate rețelele LAN fără fir și cu resursele de informații oferite de Asociația WLANA.

WINLAB (Wireless Information Network Laboratory) este un centru de cercetare de rețea fără fir multiuniversitar situat la Universitatea Rutgers. WINLAB este sponsorizat de Fundația Națională pentru Știință și funcționează din 1989. Prin finalizarea practicii 9-2, veți afla despre cele mai recente cercetări efectuate de laboratorul WINLAB.

Tehnologii de rețele radio

Datele din rețea sunt transmise folosind unde radio, similar cu un post de radio local, dar aplicațiile de rețea folosesc unde radio

frecvente mult mai mari. De exemplu, o stație radio locală AM (undă medie și lungă) poate difuza pe 1290 kHz, deoarece intervalul de frecvență pentru transmisiile cu modulație de amplitudine este de 535–1605 kHz. Gama de frecvențe pentru transmisia FM (VHF) are limite de 88–108 MHz. În SUA, semnalele de rețea sunt transmise la frecvențe mai mari în intervalele 902-928 MHz, 2,4-2,4835 GHz sau 5-5,825 GHz.

Notă

Fiecare dintre intervalele de frecvență menționate se mai numește și bandă: banda de 902 MHz, banda de 2,4 GHz și banda de 5 GHz. Banda de 902 MHz este utilizată în principal în dispozitivele wireless mai vechi, nestandardizate și nu este discutată mai departe în carte.

În rețelele radio, semnalul este transmis în una sau mai multe direcții în funcție de tipul de antenă utilizat. În exemplul prezentat în fig. 9.1, semnalul este direcțional deoarece este transmis de la o antenă situată pe o clădire la o antenă situată pe o altă clădire. Valul are o lungime de undă foarte scurtă și o putere redusă (cu excepția cazului în care transportatorul are o licență specială de la Comisia Federală de Comunicații pentru comunicații cu mai mulți wați), adică este cel mai potrivit pentru transmisii în raza vizuală(transmisie cu linie de vedere) cu o rază scurtă de acțiune.

Cu transmisia în linie de vedere, semnalul este transmis dintr-un punct în altul, urmând curbura Pământului, mai degrabă decât să sară în atmosferă, traversând țări și continente. Dezavantajul acestui tip de transmisie este prezența obstacolelor sub formă de cote mari pe suprafața Pământului (de exemplu, dealuri și munți). Un semnal radio de putere redusă (1 - 10 W) poate transmite date la viteze de la 1 la 54 Mbit/s și chiar mai mari.

Pentru a transmite pachete în echipamentele de rețea radio fără fir, tehnologia cu spectru împrăștiat este cel mai des utilizată, atunci când una sau mai multe frecvențe adiacente sunt folosite pentru a transmite un semnal cu lățime de bandă mai mare. Intervalul de frecvență cu spectru extins este foarte mare: 902–928 MHz și mult mai mare. Comunicațiile cu spectru împrăștiat oferă de obicei rate de transmisie de date de 1–54 Mbps.

Comunicațiile care utilizează unde radio pot economisi bani în cazurile în care instalarea cablului este dificilă sau foarte costisitoare. Rețelele radio sunt utile în special atunci când se utilizează computere laptop care sunt mutate frecvent. În comparație cu alte tehnologii fără fir, rețelele radio sunt relativ ieftine și ușor de instalat.

Utilizarea undelor radio în comunicații are mai multe dezavantaje. Multe rețele transmit date la viteze de 100 Mbit/s sau mai mari pentru a organiza comunicații de mare viteză atunci când se trimit trafic mare (inclusiv fișiere mari). Rețelele radio nu pot furniza încă comunicații la astfel de viteze. Un alt dezavantaj este că unele frecvențe wireless sunt partajate de către operatorii de radio amatori, operatorii de rețele militare și celulare, rezultând interferențe de la o varietate de surse pe aceste frecvențe. Obstacolele naturale (cum ar fi dealurile) pot reduce sau distorsiona semnalul transmis.

Una dintre principalele tehnologii de rețea radio este descrisă de standardul IEEE 802.11. Alte tehnologii utilizate includ Bluetooth, HiperLAN și HomeRF Shared Wireless Access Protocol (SWAP). Toate aceste tehnologii vor fi discutate în următoarele secțiuni ale acestui capitol.

Rețele radio IEEE 802.11

Pentru implementarea comunicațiilor fără fir sunt utilizate diferite tipuri de rețele radio, dar standardul IEEE 802.11 are avantaje semnificative în ceea ce privește compatibilitatea și fiabilitatea. Mulți utilizatori wireless folosesc dispozitive care respectă acest standard, deoarece astfel de dispozitive nu implică comunicații nestandardizate (în special în banda inferioară, lentă de 902-928 MHz, tipică dispozitivelor wireless mai vechi), iar dispozitivele 802.11 de la diferiți producători sunt interschimbabile. Aceste dispozitive urmează un standard deschis, astfel încât diferite modele pot comunica între ele și pot implementa mai ușor noi funcții wireless. Prin urmare, este important ca proiectanții de rețele fără fir să înțeleagă standardul IEEE 802.11 și modul în care funcționează dispozitivele care respectă acest standard.

Standardul IEEE 802.11 este denumit și Standardul IEEE pentru Specificații pentru Acces LEDium LAN fără fir (MAC) și Stratul fizic (PHY). Acest standard se aplică stațiilor de comunicații fără fir fixe și mobile. Staționar este o stație care nu se mișcă; mobilă este o stație care se poate mișca rapid sau încet, ca o persoană care merge.

Standardul 802.11 oferă două tipuri de comunicații. Primul tip este comunicațiile sincrone, când transferul de date are loc în blocuri separate, începutul cărora este marcat de un bit de pornire, iar sfârșitul de un bit de oprire. Al doilea tip include comunicațiile care au loc într-un anumit interval de timp, când semnalului i se acordă un anumit timp pentru a ajunge la destinație, iar dacă semnalul nu se încadrează în acel timp, atunci este considerat pierdut sau distorsionat. Constrângerile de timp fac ca standardul 802.11 să fie similar cu standardul 803.11, în care semnalul trebuie, de asemenea, să ajungă la un anumit nod țintă într-un timp specificat. Standardul 802.11 oferă suport pentru serviciile de management al rețelei (de exemplu, protocolul SNMP). De asemenea, este furnizată autentificarea în rețea; standardul 802.11 se concentrează pe utilizarea straturilor Link și Physical ale modelului OSI. Substraturile MAC și LLC ale stratului Data Link definesc standarde pentru metoda de acces (care va fi discutată mai târziu în acest capitol), adresare și metode de verificare a datelor utilizând sume de control (CRC). La nivelul fizic, standardul 802.11 a definit ratele de date la frecvențe specificate. Sunt furnizate și metode (cum ar fi tehnologiile cu spectru împrăștiat) pentru transmiterea semnalelor digitale folosind unde radio și radiații infraroșii.

Din perspectiva mediului de lucru, standardul 802.11 face distincție între comunicațiile fără fir interioare (interioare) și exterioare (exterior). Comunicațiile interioare pot fi efectuate, de exemplu, într-o clădire de birouri, o zonă industrială, un magazin sau o casă privată (adică, oriunde nu se extind dincolo de o clădire separată). Comunicațiile în aer liber pot fi efectuate în cadrul unui campus universitar, teren de sport sau parcare (adică, unde informațiile sunt transferate între clădiri). În continuare, vă veți familiariza cu următoarele aspecte privind funcționarea rețelelor wireless 802.11:

· componente wireless utilizate în rețelele IEEE 802.11;

· metode de acces în rețelele wireless;

· metode de detectare a erorilor în timpul transmiterii datelor;

· viteze de comunicare utilizate în rețelele IEEE 802.11;

· metode de securitate;

· utilizarea autentificării atunci când conexiunea este pierdută;

· Topologii de rețea IEEE 802.11;

· utilizarea rețelelor locale fără fir cu mai multe celule.

Componente de rețea fără fir

Comunicațiile fără fir implică de obicei trei componente principale: o placă care acționează ca un receptor și transmițător (emițător-receptor), un punct de acces și antene.

Placa transceiver este numită adaptor de rețea fără fir(NIC fără fir, WNIC), care funcționează la nivelurile fizice și de legătură ale modelului OSI. Cele mai multe dintre aceste adaptoare sunt compatibile cu specificațiile de interfață de rețea, NDIS (Microsoft) și Open Datalink Interface, ODI (Novell). După cum știți deja de la capitolul 5, Ambele specificații permit transmiterea mai multor protocoale prin rețea și sunt folosite pentru a comunica computerul și sistemul de operare al acestuia cu adaptorul WNIC.

Accesați Thinka(punctul de acces) este un dispozitiv conectat la o rețea prin cablu și care oferă transfer de date fără fir între adaptoarele WNIC și această rețea. După cum se precizează în capitolul 4, Punctul de acces este de obicei un pod. Poate avea una sau mai multe interfețe de rețea de următoarele tipuri, permițându-i să fie conectat la o rețea prin cablu:

· 100BaseTX, 100BaseT, 100BaseT2 și 100BaseT4;

Sfat

Unii furnizori de rețele wireless oferă acum puncte de acces cu capabilități de router.

Antenă este un dispozitiv care trimite (emite) și primește unde radio. Atât adaptoarele WNIC, cât și punctele de acces sunt echipate cu antene. Majoritatea antenelor de rețea fără fir sunt fie direcționale, fie omnidirecționale.

Sfat

Când cumpărați dispozitive 802.11, verificați dacă acestea sunt certificate de Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), care reprezintă peste 150 de companii de dispozitive fără fir. Mai multe informații despre această alianță pot fi găsite pe site www. wi- fi. com.

Antenă direcțională

O antenă direcțională care trimite fascicule radio într-o direcție principală poate, de obicei, amplifica semnalul radiat într-o măsură mai mare decât o antenă omnidirecțională. Se numește cantitatea de amplificare a semnalului emis câştig(câştig). În rețelele fără fir, o antenă direcțională este de obicei utilizată pentru a transmite unde radio între antene situate pe două clădiri și conectate la puncte de acces (Fig. 9.2).În această configurație, o antenă direcțională asigură transmisie pe distanțe mai mari în comparație cu o antenă omnidirecțională, deoarece este probabil să radieze mai mult un semnal puternic (castig mare) într-o direcție. Privind Fig. 9.2, vă rugăm să rețineți că, de fapt, antena emite un semnal nu numai într-o direcție, deoarece o parte a semnalului este împrăștiată în lateral.

Notă

Pentru a vă familiariza cu componentele rețelelor fără fir, finalizați Practica 9-3. În plus, Exercițiile 9-4 și 9-5 vă învață cum să instalați un adaptor WNIC pe Windows 2000 și Windows XP Professional. În practica 9-6, veți învăța cum să instalați un adaptor pe un sistem Red Hat Linux. 7. X.

Antenă omnidirecțională

O antenă omnidirecțională emite unde radio în toate direcțiile. Deoarece semnalul este împrăștiat mai mult decât cu o antenă direcțională, probabil că va avea un câștig mai mic. În rețelele fără fir, antenele omnidirecționale sunt adesea folosite în rețelele interioare unde există un amestec constant de utilizatori, iar semnalele trebuie trimise și primite în toate direcțiile. În plus, astfel de rețele de obicei nu necesită ca amplificarea semnalului să fie la fel de mare ca o rețea exterioară, deoarece distanțele dintre dispozitivele fără fir din interior sunt mult mai scurte. În fig. Figura 9.3 prezintă o rețea fără fir care utilizează antene omnidirecționale

Orez. 9.3. Antene omnidirecționale

Un adaptor WNIC pentru dispozitive portabile (cum ar fi laptopuri, computere de buzunar și tablete) poate fi echipat cu un mic circuit de antenă omnidirecțională. Un punct de acces pentru o rețea interioară locală poate avea o antenă omnidirecțională detașabilă sau o antenă care este conectată la punctul de acces printr-un cablu. Un punct de acces pentru o rețea exterioară care conectează două clădiri are de obicei o antenă cu câștig mare care este conectată la punctul de acces printr-un cablu.

Metode de acces în rețelele wireless

Standardul 802.11 oferă două metode de acces: acces ordonat cu prioritate și acces multiplu cu senzor de transportator cu evitarea coliziunilor. Ambele metode funcționează la nivelul Legăturii de date.

Folosind accesul în ordine de prioritate(Punctul de acces bazat pe prioritate funcționează și ca un coordonator de punct, care specifică o perioadă fără conflicte în care stațiile (pe lângă coordonatorul însuși) nu pot transmite fără a contacta mai întâi coordonatorul. În această perioadă, coordonatorul interoghează posturile unul câte unul. Dacă o stație trimite un pachet scurt care indică faptul că trebuie interogat deoarece are de transmis un mesaj, coordonatorul punctului plasează sondajul pe acea stație. Dacă o stație nu este interogată, coordonatorul îi trimite un cadru de semnalizare indicând cât timp trebuie să aștepte înainte ca următoarea perioadă să înceapă fără conflicte. În acest caz, posturile incluse în chestionar primesc alternativ dreptul de a efectua comunicări. Când toate aceste stații au primit posibilitatea de a transmite date, se stabilește imediat următoarea perioadă fără conflicte, timp în care coordonatorul sondajează din nou stația, determinând dacă stațiile care așteaptă ocazia de a transmite trebuie incluse în chestionar.

Accesul bazat pe prioritate este destinat comunicațiilor care necesită întârzieri reduse în transmiterea informațiilor. Aceste tipuri de comunicații includ, de obicei, conferințe vocale, video și video - aplicații care funcționează cel mai bine atunci când rulează continuu. Conform standardului 802.11, accesul în ordinea de prioritate este numit și funcția de coordonare a punctelor

Cel mai adesea folosit în rețelele wireless acces multiplu cu controlpurtător lem și evitarea conflictelor(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA), care se mai numește funcţii de coordonare distribuite(funcția de coordonare distribuită). În acest caz, stația care așteaptă să transmită ascultă frecvența de comunicații și determină ocuparea acesteia prin verificarea nivelului indicatorului de putere a semnalului receptorului (RSSI). În al 14-lea moment, când frecvența de transmisie este liberă, conflictele sunt cel mai probabil între două stații care doresc simultan să înceapă să transmită. De îndată ce frecvența de transmisie este eliberată! fiecare stație așteaptă câteva secunde (al căror număr este determinat de parametrul DIPS) pentru a se asigura că frecvența rămâne inactivă. DIFS este o abreviere pentru termenul Spațiu intra-cadru al funcției de coordonare distribuită, care definește un timp de așteptare obligatoriu predeterminat (întârziere).

Dacă stațiile așteaptă timpul specificat de intervalul DIFS, probabilitatea de conflict între stații este redusă deoarece fiecare stație care necesită transmisie are un timp de întârziere (timpul de întârziere) diferit calculat înainte ca stația să verifice din nou ocuparea frecvenței de transmisie. Dacă frecvența rămâne neocupată, atunci stația cu timpul minim de întârziere începe transmisia. Dacă frecvența este ocupată, atunci stația care necesită transmisie așteaptă până când frecvența este liberă, după care rămâne inactivă pentru timpul de întârziere deja calculat.

La determinarea timpului de întârziere, durata unui interval de timp predeterminat este înmulțită cu un număr aleatoriu. Un interval de timp este o valoare stocată în baza de informații de management (MIB) disponibilă la fiecare stație. Valoarea numărului aleatoriu variază de la zero la dimensiunea maximă a ferestrei de conflict, care este, de asemenea, stocată în baza de date cu informații de control al stației. Astfel, este definit un timp unic de retragere pentru fiecare stație care așteaptă să transmită, permițând stațiilor să evite coliziunile.

Gestionarea erorilor de transmisie

Comunicațiile wireless sunt supuse condițiilor meteorologice, strălucirii solare, altor comunicații wireless, obstacolelor naturale și altor surse de interferență. Toate aceste interferențe pot interfera cu recepția cu succes a datelor. Standardul 802.11 prevede cerere automată pentrurepetiţie(cerere de repetare automată, ARQ), care vă permite să luați în considerare posibilitatea unor erori de transmisie.

Când se utilizează cereri ARQ, dacă stația care a trimis pachetul nu primește o confirmare (ACK) de la stația țintă, atunci retransmite automat pachetul. Numărul de încercări efectuate de stația de transmisie înainte de a determina că pachetul nu poate fi livrat depinde de dimensiunea pachetului. Fiecare stație stochează două valori: dimensiunea maximă a pachetului scurt și dimensiunea pachetului lung. În plus, există doi parametri suplimentari: numărul de repetări pentru trimiterea unui pachet scurt și numărul de repetări pentru un pachet lung. Analiza tuturor acestor valori permite stației să decidă dacă nu mai retransmite un anumit pachet.

Ca exemplu de tratare a erorilor folosind cereri ARQ, luați în considerare o stație pentru care un pachet scurt are o lungime maximă de 776 de octeți, iar numărul de reîncercări pentru un pachet scurt este de 10. Să presupunem că stația transmite un pachet cu o lungime de 608 octeți, dar nu primește o confirmare de la stația de recepție. În acest caz, stația de transmisie va retransmite acest pachet de 10 ori în absența confirmării. După 10 încercări nereușite (adică, fără a primi o confirmare), stația va opri transmiterea acestui pachet.

Rate de transfer

Vitezele de transmisie și frecvențele corespunzătoare ale rețelelor 802.11 sunt determinate de două standarde: 802.11a și 802.1111b. Vitezele de comunicare specificate în aceste standarde se referă la Stratul fizic al modelului OSI.

Pentru rețelele fără fir care operează în banda de 5 GHz, standardul 802.11 oferă următoarele rate de date:

· 6 Mbit/s;

· 24 Mbit/s;

· 9 Mbit/s;

· 36 Mbit/s; "

· 12 Mbit/s;

· 48 Mbit/s;

· 18Mbit/s;

· 54 Mbit/s.

Notă

Toate dispozitivele care respectă standardul 802.11a trebuie să accepte viteze de 6, 12 și 24 Mbps. Standardul 802. PA este implementat la nivelul fizic al modelului OSI și pentru transmiterea semnalelor informaționale folosind unde radio prevede utilizarea multiplexarea ortogonală a canalelor separatefrecvență(Multiplexarea prin diviziune ortogonală în frecvență, OFDM). Folosind această metodă de multiplexare, intervalul de frecvență de 5 GHz este împărțit în 52 de subpurtători (52 de subcanale). Datele sunt împărțite între acești subpurtători și transmise simultan pe toți cei 52 de subpurtători. Astfel de transmisii se numesc paralele. Patru subpurtători sunt utilizați pentru a controla comunicațiile, iar 48 transportă date. Standardul 802.11b este utilizat în intervalul de frecvență de 2,4 GHz și oferă următoarele viteze de comunicare: "

· 1 Mbit/s;

· 10Mbit/s;

· 2 Mbit/s;

· 11 Mbps.

Notă

La momentul redactării, era de așteptat să fie aprobată o extensie a standardului 802.11b, numită 802.11d. Standardul 802.11d permite transmiterea datelor în banda de 2,4 GHz la viteze de până la 54 Mbit/s.

Utilizează standardul 802.11b modulare directă a secvențeiși spectru extins(Direct Sequence spread spectrum modulation, DSSS), care este o metodă de transmitere a semnalelor informaționale folosind unde radio și aparține stratului fizic. Cu modularea DSSS, datele sunt distribuite pe mai multe canale (până la 14 în total), fiecare dintre acestea ocupând o bandă de 22 MHz. Numărul exact de canale și frecvențele acestora depind de țara în care se efectuează comunicațiile. În Canada și SUA, 11 canale sunt utilizate în banda de 2,4 GHz. În Europa, numărul de canale este de 13, cu excepția Franței, unde sunt folosite doar 4 canale. Semnalul de informare este transmis unul câte unul către canale și amplificat la valori suficiente pentru a depăși nivelul de interferență.

La momentul scrierii, 802.11a oferă viteze mai mari decât 802.11b. Cu toate acestea, creșterea vitezei se realizează prin reducerea distanțelor de lucru. În prezent, dispozitivele 802.11a pot transmite date pe distanțe de până la 18 m, în timp ce dispozitivele 802.11b sunt capabile să funcționeze la distanțe de până la 90 m. Aceasta înseamnă că, dacă utilizați dispozitive 802.Na, atunci pentru a crește suprafața totală de lucru dintre dispozitivele care comunică, va trebui să achiziționați mai multe puncte de acces.

Pe lângă viteză, avantajul standardului 802.Pa este că gama totală de frecvențe disponibile pentru acesta în intervalul de 0,825 GHz este aproape de două ori mai mare decât intervalul de frecvență din gama de 0,4835 GHz pentru standardul 802.11b. Aceasta înseamnă că în timpul difuzării pot fi transmise mult mai multe date, deoarece cu cât intervalul de frecvență este mai larg, cu atât sunt mai multe canale de informații prin care sunt transmise datele binare.

Pentru aplicațiile care necesită mai multă lățime de bandă (cum ar fi voce și video), plănuiți să utilizați dispozitive 802. În plus, luați în considerare utilizarea unor astfel de dispozitive în situațiile în care există un număr mare de utilizatori într-o zonă mică (cum ar fi un laborator de calculatoare). Lățimea de bandă mai mare va permite tuturor clienților din rețea să funcționeze mai bine și mai rapid.

Domeniul de aplicare al dispozitivelor 802.11b acoperă acele configurații în care lățimea de bandă mare nu este atât de importantă (de exemplu, pentru comunicațiile destinate în principal transferurilor de date). În plus, 802.11b este foarte potrivit pentru proiecte cu buget redus, deoarece necesită mai puține puncte de acces decât 802.11a. Acest lucru se datorează faptului că standardul 802.11a oferă o zonă de lucru mai largă (până la 90 m față de 18 m permisă de standardul 802.11a). În prezent, standardul 802.11b este utilizat mai des decât 802.11a, deoarece rețelele bazate pe acesta sunt mai ieftin de implementat, iar gama de dispozitive destinate acestuia este mai larg reprezentată pe piață (a cărui producție, de altfel, a fost începută mai devreme). ). Caracteristicile standardelor 802.11a și 802.11b sunt prezentate în tabel. 9.1.

Tabelul 9.1. Caracteristicile standardelor 802.11a și 802.11b

	802.11a	802.11b
Frecventa de operare
Viteze de lucru (pas de bandăKaniya)	6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s	1, 2, 10, 11 Mbit/s
Metoda Communication	Multiplexare cu spectru răspândit cu diviziune ortogonală de frecvență (OFDM)	DSSS cu modulație în secvență directă
Distanța maximă de lucru actuală
Cost realțiuni	Relativ ridicat datorită necesității de puncte de acces suplimentare	Relativ scăzut datorită utilizării unui număr mic de puncte de acces

Metode de securitate

Securitatea este la fel de importantă în rețelele wireless ca și în rețelele prin cablu. Standardul 802.11 oferă două mecanisme de securitate: autentificarea sistemelor deschise și autentificarea cu cheie partajată. Când utilizați autentificarea în sistem deschis, oricare două stații se pot autentifica reciproc. Stația de transmisie pur și simplu trimite o cerere de autentificare către stația țintă sau punctul de acces. Dacă stația țintă acceptă cererea, autentificarea este completă. Această metodă de autentificare nu oferă suficientă securitate și ar trebui să știți că dispozitivele multor producători o folosesc ca implicită.

Oferă o protecție mult mai bună autentificarea cu cheie partajată(autentificare cu cheie partajată), deoarece implementează Cablat Echivalent Privid (WEP). Cu acest mecanism de securitate, două stații (de exemplu, un adaptor WNIC și un punct de acces) funcționează cu aceeași cheie de criptare generată de serviciile WEP. Cheia de criptare WEP este o cheie de 40 sau 104 biți cu adăugarea unei sume de control și a informațiilor de declanșare, rezultând o lungime totală a cheii de 64 sau 104 biți.

Când utilizați autentificarea cu cheie partajată și WEP, o stație contactează alta cu o cerere de autentificare. A doua stație trimite înapoi o solicitare specială de text. Prima stație o criptează folosind cheia de criptare WEP și trimite textul cifrat la a doua stație, care îl decriptează folosind aceeași cheie WEP și compară textul rezultat cu solicitarea text trimisă inițial. Dacă ambele texte se potrivesc, a doua stație îl autentifică pe primul și comunicațiile continuă.

Utilizarea autentificării atunci când conexiunea este pierdută

O altă funcție de autentificare este deconectarea conexiunii după încheierea sesiunii de comunicare. Procesul de autentificare a eșecului conexiunii este important deoarece două stații care comunică nu pot fi deconectate accidental de o altă stație neautentificată. Conexiunea dintre două stații este întreruptă dacă una dintre ele trimite o notificare de eșec de autentificare. În acest caz, comunicațiile se opresc imediat.

Topologii de rețeaIEEE 802.11

Standardul 802.11 oferă două topologii principale. Cel mai simplu este topologie cu un set de servicii de bază independente(Topologie Independent Basic Service Set (IBSS)), format din două sau mai multe stații de comunicație fără fir care pot comunica între ele. Acest tip de rețea este oarecum imprevizibil, deoarece stațiile noi apar adesea pe neașteptate. Topologia IBSS este formată din comunicații arbitrare peer-to-peer (egale) între adaptoarele WNIC ale computerelor individuale (Fig. 9.4).

Comparativ cu topologia IBSS, topologie superset(Topologia setului de servicii extinse (ESS)) are o zonă mare de servicii deoarece are unul sau mai multe puncte de acces. Pe baza topologiei ESS, puteți crea o rețea mică, medie sau mare și semnificativă! extinde zona de comunicații fără fir. Topologia ESS este prezentată în Fig. 9.5.

Dacă utilizați dispozitive compatibile 802.11, rețeaua și topologia IBSS pot fi ușor convertite într-o rețea bazată pe topologia ESS. Cu toate acestea, rețelele cu topologii diferite nu ar trebui să fie situate în apropiere, deoarece comunicațiile IBSS peer-to-peer se comportă instabil în prezența punctelor de acces utilizate în rețeaua ESS. Comunicațiile în rețeaua ESS pot fi, de asemenea, întrerupte. "

Sfat

Pentru mai multe informații despre standardul IEEE 802.11, vizitați site-ul web IEEE la www. ieee. org. O copie completă a acestui standard poate fi comandată de pe acest site web.

Rețele LAN wireless multi-mesh

Când o rețea bazată pe o topologie ESS utilizează două sau mai multe puncte de acces, rețeaua devine local wireless cu mai multe celulerețea nouă(LAN fără fir cu mai multe celule). Zona de difuzare din jurul unui anumit punct dintr-o astfel de topologie este numită celulă(celula). Dacă, de exemplu, o rețea interioară în interiorul unei clădiri are cinci puncte de acces, atunci există cinci celule în această rețea. În plus, dacă toate cele cinci celule sunt configurate identic (aceeași frecvență de operare, aceeași viteză de transmisie și setări de securitate comune), atunci un computer personal sau un dispozitiv portabil echipat cu un adaptor WNIC poate fi mutat de la o celulă la alta. Acest proces se numește roaming(roaming).

Ca exemplu de roaming într-o topologie ESS fără fir, luați în considerare un departament universitar care a implementat o rețea fără fir cu cinci puncte de acces asociate cu celulele numerotate de la I la V.1 Celula I poate aparține unei biblioteci. Celulele II și III pot acoperi zona biroului facultății. Celula IV poate fi amplasată în biroul administrativ, iar Celula V poate fi amplasată în laboratorul didactic. Dacă toate celulele sunt configurate identic, orice student, facultate sau angajat de birou poate muta un laptop echipat cu un adaptor WNIC de la o celulă la alta menținând în același timp accesul la rețeaua departamentului. Deși standardul 802.11 nu oferă o specificație pentru un protocol de roaming, producătorii de dispozitive fără fir au dezvoltat un astfel de protocol numit Inter- Acces Punct Protocol (IAPP), care în punctele sale principale îndeplinește acest standard. Protocolul IAPP permite unei stații mobile să se deplaseze între celule fără a pierde conexiunea la rețea. Pentru a asigura comunicațiile cu roaming IAPP, încapsulăm protocoalele UDP și IP.

Notă

După cum știți deja de la capitolul 6, User Datagram Protocol (UDP) este un protocol fără conexiune care poate fi utilizat împreună cu IP în loc de TCP, care este un protocol orientat spre conexiune.

Protocolul IAPP vă permite să notificați punctele de acces existente că un dispozitiv nou se conectează la rețea și, de asemenea, permite punctelor de acces adiacente să facă schimb de informații de configurare între ele. În plus, protocolul permite unui punct de acces care comunică cu o stație mobilă să transmită automat informații despre conexiunea originală (inclusiv orice date care așteaptă să fie trimise la alt punct de acces în cazurile în care stația mobilă se mută dintr-o celulă deservită de primul punct de acces). la o celulă deservită de primul punct de acces).asociat cu cel de-al doilea punct de acces.

Tehnologii alternative de rețea radio

Unele dintre cele mai comune tehnologii de comunicare care utilizează unde radio includ următoarele tehnologii alternative la standardul IEEE 802.11:

· HomeRF Shared Wireless Access Protocol (SWAP).

Fiecare tehnologie listată reprezintă o specificație de rețea fără fir și este acceptată de anumiți producători. Toate aceste tehnologii sunt discutate în secțiunile următoare.

Bluetooth

Bluetooth – este o tehnologie de comunicație fără fir descrisă de Grupul de interes special Bluetooth. Această tehnologie a atras atenția producătorilor precum 3Com, Agere, IBM, Intel, Lucent, Microsoft, Motorola, Nokia și Toshiba. Utilizează saltul de frecvență în banda de 2,4 GHz (2,4-2,4835 GHz) desemnată de Comisia Federală de Comunicații pentru comunicații ISM fără licență2. Metoda saltului de frecvență implică schimbarea frecvenței purtătoarei (este selectată una din cele 79 de frecvențe) pentru fiecare pachet transmis. Avantajul acestei metode este că reduce probabilitatea interferențelor reciproce în cazurile de funcționare simultană a mai multor dispozitive.

Când se utilizează comunicații cu mai mulți wați, tehnologia Bluetooth permite transmisia de date pe distanțe de până la 100 m, dar în practică majoritatea dispozitivelor Bluetooth funcționează la o distanță de până la 9 m. De obicei, comunicațiile asincrone sunt utilizate la o viteză de 57,6 sau 721 Kbps. . Dispozitivele Bluetooth care oferă comunicații sincrone funcționează la o viteză de 432,6 Kbps, dar astfel de dispozitive sunt mai puțin frecvente.

Tehnologia Bluetooth folosește transmisie duplex cu diviziune în timpalinierea canalului(time division duplexing, TDD), în care pachetele sunt transmise în direcții opuse folosind intervale de timp. Un ciclu de transmisie poate folosi până la cinci intervale de timp diferite, astfel încât pachetele pot fi trimise și primite simultan. Acest proces amintește de comunicațiile duplex. Până la șapte dispozitive Bluetooth pot comunica simultan (unii producători susțin că tehnologiile lor pot conecta opt dispozitive, dar acest lucru nu respectă specificațiile). Când dispozitivele fac schimb de informații, unul dintre ele este selectat automat ca master. Acest dispozitiv definește funcțiile de control (de exemplu, sincronizarea intervalului de timp și controlul redirecționării). În toate celelalte aspecte ale comunicării Bluetooth, seamănă cu o rețea peer-to-peer.

Sfat

Pentru a afla mai multe despre tehnologia Bluetooth, vizitați site-ul oficial la www. bluetooth. com. Completați Practica 9-7, care vă prezintă site-ul web Bluetooth, care descrie aplicațiile Blue-tooth pentru comunicații fără fir cu acces universal.

HiperLAN

Tehnologie HiperLAN a fost dezvoltat în Europa și există în prezent o a doua versiune numită HiperLAN2. Această tehnologie folosește banda de 5 GHz și oferă rate de transfer de date de până la 54 Mbps. Pe lângă viteză, avantajul HiperLAN2 este compatibilitatea cu comunicațiile Ethernet și ATM.

Tehnologia HiperLAN2 acceptă Date Criptare Standard (DES) – un standard de criptare a datelor dezvoltat de Institutul Național pentru Standarde și Tehnologie (NIST) și ANSI. Utilizează o cheie publică de criptare, care poate fi vizualizată de toate stațiile din rețea, precum și una privată. (privată) o cheie alocată numai stațiilor de transmisie și recepție. Ambele chei sunt necesare pentru a decripta datele.

Tehnologia HiperLAN2 asigură calitatea serviciului (QoS), oferind un nivel garantat de comunicații pentru diferite clase de servicii (de exemplu, voce sau video). Acest lucru este posibil datorită faptului că punctele de acces gestionează central wireless wireless! comunicații și planificați toate sesiunile de transfer de informații.

Rețeaua HiperLAN2 funcționează în două moduri. Modul direct (directlmode) este o topologie de rețea peer-to-peer (similară cu topologia 1B58 din rețelele 802.11), care este formată numai din stații comunicante. Celălalt mod se numește modul centralizat deoarece este implementat în rețele mari unde există puncte de acces care concentrează și gestionează traficul de rețea. Metoda de comunicare pentru ambele moduri este Time Division Duplex (TDD), aceeași tehnologie folosită în Bluetooth.

Sfat

Pentru o privire mai atentă asupra HiperLAN2, vizitați site-ul web www. hiperian2. com.

HomeRF Shared Wireless Access Protocol (SWAP)(HomeRF) este o tehnologie susținută de companii precum Motorola, National Semiconductor, Proxim și Siemens. Acest

tehnologia funcționează în banda de 2,4 GHz și oferă viteze de rețea de până la 10 Mbit/s. Utilizează CSMA/CA ca metodă de acces (precum standardul 802.11) și este destinat rețelelor de domiciliu în care sunt transmise date, voce, video, fluxuri multimedia și alte informații.

Un exemplu de utilizare tipică a tehnologiei HomeRF SWAP este o rețea fără fir care conectează mai multe computere personale și le oferă acces la Internet. Un alt domeniu de aplicare este implementarea conexiunilor wireless pentru centrele de divertisment (de exemplu, pentru conectarea mai multor televizoare și sisteme stereo între ele). Rețeaua HomeRF SWAP poate conecta mai multe telefoane împreună. Poate fi folosit și pentru a asigura comunicarea între dispozitivele de control de acasă (iluminat, aparate de aer condiționat, unități de bucătărie etc.). Pentru a asigura securitatea, rețelele HomeRF SWAP folosesc criptarea datelor pe 128 de biți și identificatori de rețea pe 24 de biți.

La momentul redactării acestui articol, tehnologia HomeRF SWAPS era în curs de dezvoltare, oferind comunicații la o viteză de 25 Mbit/s. Creatorii acestei tehnologii se străduiesc să o integreze în televizoare și servere multimedia pentru a extinde capacitățile sistemelor video complexe.

(Sfat)

Puteți face cunoștință cu HomeRF SWAP mai detaliat pe site www. homerf. org.

Utilizarea tehnologiilor de rețeaRadiatii infrarosii

Radiația infraroșie (IR) poate fi utilizată ca mediu de transmisie pentru comunicațiile în rețea. Sunteți foarte familiarizat cu această tehnologie datorită telecomenzilor TV și stereo. Radiația infraroșie este un semnal electromagnetic, asemănător undelor radio, dar frecvența sa este mai apropiată de gama undelor electromagnetice vizibile numită lumină vizibilă.

Radiația IR se poate propaga fie într-o direcție, fie în toate direcțiile, cu o diodă emițătoare de lumină (LED) utilizată pentru transmisie și o fotodiodă pentru recepție. Radiația IR aparține nivelului fizic, frecvența sa este de 100 GHz - 1000 THz (teraherți), iar lungimea de undă electromagnetică variază de la 700 la 1000 nanometri (nm, 10~9).

La fel ca undele radio, IR poate fi o soluție cu costuri reduse atunci când cablarea nu este disponibilă sau când utilizatorii sunt mobili. Avantajul său este că semnalul PC-ului este greu de interceptat fără a fi observat. Un alt avantaj este rezistența semnalului ICC la interferențe radio și electromagnetice. Cu toate acestea, acest mediu de comunicare are și o serie de dezavantaje semnificative. În primul rând, în cazul comunicațiilor direcționale rata de transfer de date nu depășește 16 Mbit/s, iar în cazul comunicațiilor omnidirecționale, această valoare este mai mică de 1 Mbit/s. În al doilea rând, radiația IR nu trece prin pereți, ceea ce este ușor de verificat încercând să controlezi televizorul cu o telecomandă din altă cameră. Pe de altă parte, acest dezavantaj se transformă într-un avantaj, deoarece datorită ariei de distribuție limitate, comunicațiile cu semnale IR sunt mai sigure. În al treilea rând, comunicațiile în infraroșu pot fi supuse interferențelor puternice.

Sfat

Tehnologiile cu infraroșu pot folosi puncte de acces pentru a extinde zona de lucru și pentru a crea rețele mari.

Când se transmite informații folosind radiație infraroșie difuză, semnalul IR transmis este reflectat de tavan, așa cum se arată în Fig. 9.6. Pentru astfel de comunicații, există un standard IEEE 802, care prevede funcționarea la o distanță de 9 până la 18 m, în funcție de înălțimea tavanului (cu cât tavanul este mai mare, cu atât aria de acoperire a rețelei este mai mică). Pentru radiația infraroșie împrăștiată, acest standard definește rate de date de 1 și 2 Mbit/s. Lungimile de undă ale semnalului IR difuz utilizat în standardul 802.11R sunt în intervalul 850–950 nm (din întreaga gamă de raze IR, care este 700–1000 nm). Prin comparație, lumina vizibilă are o gamă de lungimi de undă de aproximativ 400-700 Megaherți. Puterea maximă a semnalului optic emis conform standardului 802.11R este de 2 W.

Sfat

Deși semnalele IR împrăștiate nu sunt supuse interferențelor radio și electromagnetice, ferestrele din clădiri pot provoca interferențe, deoarece aceste semnale sunt sensibile la sursele puternice de lumină. Luați în considerare ferestrele atunci când proiectați o rețea fără fir folosind radiații IR difuze.

Metoda de transmisie a semnalului utilizată de standardul IEEE 802.11R este numită modularea fază a impulsului(Modularea poziției pulsului, PPM). Conform acestei metode, valoarea binară a semnalului este asociată cu locația pulsului într-un set de poziții posibile din spectrul radiației electromagnetice. Pentru comunicațiile de 1 Mbps, standardul 802.11R oferă șaisprezece poziții posibile de impuls (16-PPM), fiecare poziție reprezentând patru biți binari. Cu comunicații la 2 Mbit/s, fiecare impuls reprezintă doi biți și există doar patru poziții posibile de impuls (4-PPM). Un impuls într-o anumită poziție indică faptul că o anumită valoare este prezentă, iar absența unui impuls înseamnă că valoarea nu este prezentă. PPM este o metodă de codificare a caracterelor care este similară codării binare prin faptul că folosește numai unu și zerouri.

Tehnologii de rețea cu microunde

Sistemele cu microunde funcționează în două moduri. Canalele terestre cu microunde transmit semnale între două antene parabolice direcționale, care au forma unei antene (Fig. 9.7). Astfel de comunicații au loc în benzile de frecvență 4-6 GHz și 21-23 GHz și necesită operatorului de transport să obțină o licență de la Federal Communications Commission (FCC).

Sistemele cu microunde prin satelit transmit un semnal între trei antene, dintre care una este situată pe satelitul Pământului (Fig. 9.8). Sateliții din astfel de sisteme se află pe orbite geosincrone la o altitudine de 35.000 km deasupra Pământului. Pentru ca o organizație să folosească o astfel de tehnologie de comunicare, trebuie fie să lanseze un satelit, fie să închirieze un canal de la o companie care furnizează astfel de servicii. Datorită distanțelor mari, întârzierile în timpul transmisiei variază de la 0,5 la 5 secunde. Comunicațiile sunt efectuate în intervalul de frecvență 11–14 GHz, care necesită licență.

Ca și alte medii de comunicare fără fir, tehnologiile cu microunde sunt utilizate atunci când sistemele de cablu sunt prea scumpe sau când instalarea cablului nu este posibilă. Canalele terestre cu microunde pot fi o soluție bună atunci când se realizează comunicații între două clădiri mari din oraș. Sistemele de comunicații prin satelit reprezintă singura modalitate posibilă de conectare a rețelelor situate în diferite țări sau pe diferite continente, dar această soluție este foarte costisitoare.

Comunicațiile cu microunde au lățimi de bandă teoretice de până la 720 Mbit/s și mai mari, dar, în practică, vitezele actuale sunt de obicei în intervalul 1-10 Mbit/s. Sistemele de comunicare cu microunde au unele limitări. Sunt scumpe și greu de implementat și operat. Calitatea comunicațiilor cu microunde poate fi degradată de condițiile atmosferice, ploaie, zăpadă, ceață și interferențe radio. Mai mult, semnalul cu microunde poate fi interceptat, astfel încât autentificarea și criptarea sunt de o importanță deosebită atunci când se utilizează acest mediu de transmisie.

Bazate pe rețele wirelesssateliți cu orbită terestră joasă

Sateliții de comunicații orbitează la o distanță de aproximativ 30.000 km deasupra Pământului. Din cauza distanței mari a acestor sateliți și a perturbărilor din atmosfera superioară, pot apărea întârzieri în transmiterea semnalului care sunt inacceptabile pentru comunicațiile cu cerințe ridicate pentru acest parametru de comunicare (inclusiv transmisia de date binare și multimedia).

Mai multe companii se dezvoltă în prezent pe orbită joasăsateliți(Satelitul Low Earth Orbiting (LEO)), ale cărui orbite ar trebui să se afle la o distanță de 700 până la 1600 km de suprafața Pământului, ceea ce ar trebui să accelereze transmisia bidirecțională a semnalelor. Datorită orbitei lor inferioare, sateliții LEO acoperă zone mai mici și, prin urmare, sunt necesari aproximativ treizeci de sateliți LEO pentru a acoperi complet suprafața planetei. Teledesic, Motorola și Boeing dezvoltă în prezent o rețea de astfel de sateliți care vor face internetul și alte servicii globale de rețea disponibile oriunde pe Pământ. Utilizatorii interacționează cu sateliții LEO folosind antene speciale și echipamente de decodare a semnalului. Începând din 2005, sateliții LEO pot fi utilizați în următoarele domenii:

Difuzare de comunicații prin Internet; conducerea de videoconferințe planetare;

· învățământ la distanță;

· alte comunicații (voce, transmisie video și date).

Vitezele de comunicație bazate pe sateliți LEO sunt de așteptat să varieze de la 128 Kbps la 100 Mbps pentru fluxurile în amonte (către satelit) și până la

720 Mbit/s pentru fluxurile în aval (de la satelit). Sateliții LEO folosesc frecvențe ultra-înalte aprobate de Comisia Federală de Comunicații din Statele Unite și organizații similare din diferite părți ale lumii. Spectrul electromagnetic al comunicațiilor folosind sateliți LEO este, de asemenea, aprobat de ITU. Frecvențele de operare sunt în intervalul 28,6–29,1 GHz pentru canalele uplink și 18,8–19,3 GHz pentru. canalele din aval. Odată ce această rețea este operațională (arhitectura rețelei este prezentată în Figura 9.9), un manager de proiect din Boston, de exemplu, va putea să facă videoconferințe sau să facă schimb de fișiere binare importante cu un cercetător care locuiește într-o cabană de munte din Wyoming și o fermă de vite. proprietarul din Argentina va putea contacta datele agricole din rețeaua Universității din Carolina de Nord (Colorado). (Finalizați practica 9-8 pentru mai multe informații despre utilizarea sateliților LEO pentru a construi rețele.)

rezumat

1 Tehnologiile moderne de rețele fără fir utilizează unde radio, radiații infraroșii, unde cu microunde și sateliți pe orbită joasă.

2 Baza pentru rețelele fără fir au fost experimentele cu comunicații radio de pachete, care au fost efectuate cu mult timp în urmă de către operatorii de radioamatori.

3 În prezent, rețelele fără fir sunt utilizate în multe domenii (de exemplu, când este dificil să implementați rețelele prin cablu). În plus, astfel de rețele reduc costurile de instalare a rețelei și oferă conectivitate la computerele mobile.

4 Tehnologiile de comunicații radio utilizează în mod obișnuit comunicații cu linie vizuală care călătoresc de la un punct la altul de-a lungul suprafeței Pământului (în loc să facă semnalul radio să sară în atmosfera Pământului). Astfel de tehnologii folosesc, de asemenea, comunicații cu spectru extins, unde undele radio sunt transmise pe mai multe frecvențe adiacente.

5 Standardul IEEE 802.11 este utilizat în prezent în diferite tipuri de rețele radio. Acest standard are trei componente principale: un adaptor de rețea fără fir (WNIC), un punct de acces și o antenă. Există două standarde (802.11a și 802.11b) care definesc vitezele de comunicații care respectă standardul 802.11. Se introduce un nou standard - 802.11g, care este o extensie a standardului 802.11b.

6 Alternativele obișnuite la 802.11 includ Bluetooth, HiperLAN și HomeFR Shared Wireless Access Protocol.

7 Standardul 802.11R utilizează radiația infraroșu difuză (IR) pentru a construi rețele mici, relativ sigure, situate în birouri sau zone de lucru destul de restrânse.

8 Rețelele cu microunde există în două tipuri: rețele bazate pe canale terestre cu microunde și rețele prin satelit. Rețelele de satelit, desigur, pot fi foarte scumpe din cauza costurilor ridicate ale lansării unui satelit în spațiu.

9 Rețelele de satelit cu orbită terestră joasă (LEO) utilizează o constelație de sateliți pe orbite foarte joase deasupra Pământului, ceea ce duce la întârzieri semnificativ mai mici de transmisie a semnalului decât comunicațiile convenționale prin satelit. Odată ce rețelele bazate pe sateliți LEO sunt implementate, capabilitățile de rețea vor deveni disponibile oriunde pe planetă.

10 În tabel. 9.2 enumeră avantajele și dezavantajele comunicațiilor în rețea folosind unde radio, radiații infraroșii și unde cu microunde.

Tabelul 9.2. Avantajele și dezavantajele tehnologiilor de comunicare fără fir

	Unde radio	radiații IR	Unde la microunde	Sateliți pe orbită joasă
Avantaje	O alternativă ieftină pentru cazurile în care este dificil de implementat comunicațiile prin cablu. Unul dintre mijloacele de implementare a telecomunicațiilor mobile De obicei, nu necesită licență.	Semnalul este greu de interceptat neobservat.	O alternativă ieftină pentru cazurile în care este dificil de implementat comunicațiile prin cablu, în special pe distanțe lungi. Un canal terestru de microunde pe distanțe lungi poate fi mai ieftin decât liniile de telecomunicații închiriate	Poate fi situat deasupra Pământului atunci când se creează o rețea globală. Ei nu creează astfel de întârzieri în transmiterea semnalului precum sateliții geosincroni.
Defecte	Este posibil să nu îndeplinească cerințele rețelei de mare viteză. Supus interferențelor din rețelele celulare, surse militare, convenționale și alte surse de semnal radio. Supuse interferențelor naturale.	Poate să nu fie potrivit pentru comunicații de mare viteză. Supus interferențelor din surse de lumină străine. Nu se transmite prin pereți. Gama de dispozitive oferite este mai mică decât pentru alte tipuri de rețele wireless	Poate să nu fie potrivit pentru comunicații de mare viteză Drumuri în instalare și exploatare. Supuse perturbațiilor naturale (ploaie, zăpadă, ceață) și interferențe radio și, de asemenea, depinde de condițiile atmosferice.	Va fi disponibil doar în 2005

Articolul discută trei tehnologii de transmisie de date fără fir, ale căror nume, după cum se spune, sunt familiare tuturor: ZigBee, BlueTooth și Wi-Fi și oferă, de asemenea, posibile domenii de utilizare și recomandări pentru alegerea tehnologiei pentru o anumită sarcină.

Tehnologia wireless BlueTooth

Tehnologia BlueTooth (standard IEEE 802.15) a fost prima tehnologie care permite organizarea unei rețele personale wireless (WPAN – Wireless Personal Network). Permite transmisia de date și voce pe distanțe scurte (10–100 m) în intervalul de frecvență de 2,4 GHz fără licență și conectează computere, telefoane mobile și alte dispozitive în absența liniei de vedere.

BlueTooth își datorează nașterea lui Ericsson, care în 1994 a început să dezvolte o nouă tehnologie de comunicare. Inițial, scopul principal a fost dezvoltarea unei interfețe radio cu consum redus de energie, care să permită comunicarea între telefoanele mobile și căștile fără fir. Cu toate acestea, ulterior, munca la dezvoltarea interfeței radio a crescut fără probleme în crearea unei noi tehnologii.

Pe piata telecomunicatiilor, precum si pe piata calculatoarelor, succesul noii tehnologii este asigurat de companiile producatoare de top care decid asupra fezabilitatii si beneficiilor economice ale integrarii noii tehnologii in noile lor dezvoltari. Prin urmare, pentru a asigura un viitor decent și o dezvoltare ulterioară pentru ideea sa, în 1998 Ericsson a organizat consorțiul BlueTooth SIG (Special Interest Group), căruia i-au fost încredințate următoarele sarcini:

• dezvoltarea în continuare a tehnologiei BlueTooth;
• promovarea noilor tehnologii pe piata telecomunicatiilor.

Consorțiul BlueTooth SIG include companii precum Ericsson, Nokia, 3COM, Intel, National Semiconductor.

Ar fi logic să presupunem că primii pași făcuți de consorțiul BlueTooth SIG ar fi standardizarea noii tehnologii în scopul compatibilității între dispozitivele BlueTooth dezvoltate de diferite companii. Aceasta a fost implementată. În acest scop, au fost elaborate specificații care descriu în detaliu metodele de utilizare a noului standard și caracteristicile protocoalelor de transfer de date.

Ca rezultat, a fost dezvoltat stiva de protocoale de transmisie de date wireless BlueTooth (Fig. 1).

Orez. 1. Stiva de protocoale Bluetooth

Tehnologia BlueTooth acceptă atât conexiuni punct-la-punct, cât și punct-la-multipunct. Două sau mai multe dispozitive care utilizează același canal formează un piconet. Unul dintre dispozitive funcționează ca principal (master), iar restul - ca subordonați (slave). Un singur piconet poate avea până la șapte slave activi, cu slave rămași în stare „parcat”, rămânând sincronizate cu masterul. Piconetele care interacționează formează o „rețea distribuită” (scatternet).

Există un singur dispozitiv master în fiecare piconet, dar dispozitivele slave pot face parte din diferite piconeturi. În plus, dispozitivul master al unui piconet poate fi un dispozitiv slave al altuia (Fig. 2).

Orez. 2. Piconet cu dispozitive slave. a) cu un dispozitiv slave. b) mai multe. c) rețea distribuită

De când primele module BlueTooth au apărut pe piață, utilizarea lor pe scară largă în aplicații noi a fost împiedicată de implementarea software complexă a stivei de protocoale BlueTooth. Dezvoltatorul a trebuit să implementeze în mod independent controlul modulului BlueTooth și să dezvolte profiluri care determină interacțiunea modulului cu alte dispozitive BlueTooth folosind comenzile interfeței controlerului gazdă (HCI - Host Controller Interface). Interesul pentru tehnologia BlueTooth creștea în fiecare zi, din ce în ce mai multe companii apăreau să dezvolte componente pentru aceasta, dar nu exista nicio soluție care să simplifice semnificativ gestionarea modulelor BlueTooth. Și s-a găsit o astfel de soluție. Compania finlandeză, după ce a studiat situația pieței, a fost una dintre primele care a oferit dezvoltatorilor următoarea soluție.

În cele mai multe cazuri, tehnologia BlueTooth este folosită de dezvoltatori pentru a înlocui o conexiune serială cu fir între două dispozitive cu una fără fir. Pentru a organiza o conexiune și a efectua transferul de date, dezvoltatorul trebuie să implementeze în mod programatic, folosind comenzile interfeței controlerului gazdă, nivelurile superioare ale stivei de protocoale BlueTooth, care includ: L2CAP, RFCOMM, SDP, precum și profilul de interacțiune cu portul serial - SPP (Profil portului serial) și Profil de descoperire a serviciului (SDP). Compania finlandeză a decis să joace pe acest lucru prin dezvoltarea unei versiuni de firmware pentru modulele BlueTooth, care reprezintă o implementare software completă a întregii stive de protocoale BlueTooth (Fig. 1), precum și a profilurilor SPP și SDP. Această soluție permite dezvoltatorului să controleze modulul, să stabilească o conexiune serială fără fir și să efectueze transferul de date folosind comenzi cu caractere speciale, așa cum se face atunci când lucrează cu modemuri convenționale prin comenzi AT standard.

La prima vedere, soluția discutată mai sus poate reduce semnificativ timpul de integrare a tehnologiei BlueTooth în produsele nou dezvoltate. Cu toate acestea, acest lucru impune anumite restricții privind utilizarea tehnologiei BlueTooth. Acest lucru afectează în principal reducerea debitului maxim și a numărului de conexiuni asincrone simultane acceptate de modulul BlueTooth.

La mijlocul anului 2004, specificația BlueTooth versiunea 1.2, care a fost publicată în 2001, a fost înlocuită cu specificația BlueTooth versiunea 1.2. Principalele diferențe dintre specificațiile 1.2 și 1.1 includ:

1. Implementarea tehnologiei adaptive frequency hopping (AFH).
2. Conectivitate vocală îmbunătățită.
3. Reduceți timpul necesar pentru a stabili o conexiune între două module BlueTooth.

Se știe că Bluetooth și Wi-Fi folosesc aceeași bandă de 2,4 GHz fără licență. Prin urmare, în cazurile în care dispozitivele BlueTooth se află în raza de acțiune a dispozitivelor Wi-Fi și comunică între ele, acest lucru poate duce la coliziuni și poate afecta performanța dispozitivelor. Tehnologia AFH vă permite să evitați coliziunile: în timpul schimbului de informații, pentru a combate interferențele, tehnologia BlueTooth folosește saltul de frecvență al canalului, a cărui selecție nu ține cont de canalele de frecvență pe care dispozitivele Wi-Fi fac schimb de date. În fig. Figura 3 ilustrează principiul de funcționare al tehnologiei AFH.

Orez. 3. Principiul de funcționare al tehnologiei AFH. a) coliziuni b) evitarea coliziunilor folosind reglajul adaptiv al frecvenței canalului

Dezvoltarea tehnologiei BlueTooth nu stă pe loc. Consorțiul SIG a dezvoltat un concept pentru dezvoltarea tehnologiei până în 2008 (Fig. 4).

Orez. 4. Etapele dezvoltării tehnologiei Bluetooth

În prezent, pe piață există un număr mare de companii care oferă module BlueTooth, precum și componente pentru implementarea independentă a hardware-ului unui dispozitiv BlueTooth. Aproape toți producătorii oferă module care acceptă specificațiile BlueTooth versiunea 1.1 și 1.2 și corespund clasei 2 (rază 10 m) și clasa 1 (rază 100 m). Cu toate acestea, deși versiunea 1.1 este pe deplin compatibilă cu versiunea 1.2, toate îmbunătățirile discutate mai sus care sunt incluse în versiunea 1.2 pot fi obținute numai dacă ambele dispozitive sunt compatibile cu versiunea 1.2.

În noiembrie 2004, a fost adoptată specificația BlueTooth versiunea 2.0, care acceptă tehnologia Enhanced Data Rate (EDR). Specificația 2.0 cu suport EDR permite schimbul de date la viteze de până la 3 Mbit/s. Primele mostre produse în serie de module corespunzătoare versiunii 2.0 și care acceptă tehnologia avansată de transfer de date EDR au fost oferite de producători la sfârșitul anului 2005. Raza de acțiune a unor astfel de module este de 10 m în absența liniei de vedere, ceea ce corespunde clasei 2, iar în prezența liniei de vedere poate ajunge la 30 m.

După cum sa menționat mai devreme, scopul principal al tehnologiei BlueTooth este înlocuirea unei conexiuni seriale cu fir. Cu toate acestea, profilul SPP folosit pentru organizarea conexiunii nu este, desigur, singurul profil pe care dezvoltatorii îl pot folosi în produsele lor. Tehnologia BlueTooth definește următoarele profiluri: Profil de acces generic, Profil de descoperire a serviciului, Profil de telefonie fără fir, Profil de interfon, Profil de profil căști), Profil de rețea dial-up, Profil de fax, Profil de acces LAN, Profil de schimb de obiecte generic, Profil Push de obiecte, Fișier Profil de transfer, profil de sincronizare.

Tehnologia de date wireless Wi-Fi

Situația cu Wi-Fi este oarecum confuză, așa că mai întâi să definim terminologia folosită.

Standardul IEEE 802.11 este standardul de bază pentru construirea de rețele locale fără fir (Wireless Local Network - WLAN). Standardul IEEE 802.11 a fost îmbunătățit constant, iar în prezent există o întreagă familie, care include specificațiile IEEE 802.11 cu indici de litere a, b, c, d, e, g, h, i, j, k, l, m , n, o , p, q, r, s, u, v, w. Cu toate acestea, doar patru dintre ele (a, b, g și i) sunt principalele și sunt cele mai populare în rândul producătorilor de echipamente, în timp ce restul (c-f, h-n) sunt completări, îmbunătățiri sau corecții la specificațiile acceptate.

La rândul său, Institutul de Ingineri Electronici și Electrici (IEEE) dezvoltă și adoptă doar specificații pentru standardele de mai sus. Responsabilitățile sale nu includ testarea echipamentelor de la diverși producători pentru compatibilitate.

Pentru a promova echipamentele de rețea locală wireless (WLAN) pe piață, a fost creat un grup numit Wi-Fi Alliance. Această alianță gestionează certificarea echipamentelor de la diverși producători și acordă permisiunea membrilor Wi-Fi Alliance de a folosi sigla mărcii Wi-Fi. Prezența siglei Wi-Fi pe echipament garantează funcționarea fiabilă și compatibilitatea echipamentului la construirea unei rețele locale wireless (WLAN) pe echipamente de la diferiți producători. În prezent, echipamentele compatibile cu Wi-Fi sunt echipamente construite conform standardului IEEE 802.11a, b și g (poate folosi și standardul IEEE 802.11i pentru a oferi o conexiune sigură). În plus, prezența unui logo Wi-Fi pe echipament înseamnă că echipamentul funcționează în banda de 2,4 GHz sau 5 GHz. În consecință, Wi-Fi trebuie înțeles ca fiind compatibilitatea echipamentelor de la diferiți producători destinate construirii rețelelor locale wireless, ținând cont de limitările menționate mai sus.

Specificația originală IEEE 802.11, adoptată în 1997, a stabilit transmisia de date la 1 și 2 Mbps în intervalul de frecvență de 2,4 GHz fără licență, precum și o metodă de control al accesului la mediul fizic (canal radio) care utilizează autentificarea acces multiplu. eliminarea coliziunilor (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA-CA). Metoda CSMA-CA este următoarea. Pentru a determina starea canalului (ocupat sau liber), se folosește un algoritm pentru a estima nivelul semnalului din canal, conform căruia se măsoară puterea semnalului la intrarea receptorului și calitatea semnalului. Dacă puterea semnalelor primite la intrarea receptorului este sub valoarea de prag, atunci canalul este considerat liber, dar dacă puterea lor este peste valoarea de prag, atunci canalul este considerat ocupat.

De la adoptarea specificației standard IEEE 802.11, mai mulți producători și-au introdus echipamentele pe piață. Cu toate acestea, echipamentele IEEE 802.11 nu s-au răspândit pe scară largă datorită faptului că specificația standard nu a definit în mod clar regulile pentru interacțiunea straturilor stivei de protocol. Prin urmare, fiecare producător a prezentat propria versiune a standardului IEEE 802.11, care este incompatibilă cu celelalte.

Pentru a corecta această situație, în 1999, IEEE a adoptat prima adăugare la specificația standard IEEE 802.11, numită IEEE 802.11b. Standardul IEEE 802.11b a fost primul standard de rețea locală wireless care a devenit răspândit. Viteza maximă de transfer de date este de 11 Mbit/s. Dezvoltatorii standardului au reușit să atingă această viteză folosind metoda de codare folosind o secvență de coduri complementare (Complementary Code Keying). Pentru a controla accesul la canalul radio, se folosește aceeași metodă ca și în specificația originală a standardului IEEE 802.11 - CSMA-CA. Valoarea de mai sus a ratei maxime de transfer de date este, desigur, o valoare teoretică, deoarece pentru accesarea canalului radio se folosește metoda CSMACA, ceea ce nu garantează disponibilitatea unui canal gratuit în niciun moment. Prin urmare, în practică, la transmiterea datelor prin protocolul TCP/IP, debitul maxim va fi de aproximativ 5,9 Mbit/s, iar la utilizarea protocolului UDP - aproximativ 7,1 Mbit/s.

Dacă mediul electromagnetic se deteriorează, echipamentul reduce automat viteza de transmisie inițial la 5,5 Mbit/s, apoi la 2 Mbit/s, folosind metoda Adaptive Rate Selection (ARS). Reducerea ratei permite utilizarea unor metode de codare mai simple și mai puțin redundante, făcând semnalele transmise mai puțin susceptibile la atenuare și distorsiune din cauza interferențelor. Datorită metodei de selecție a ratei adaptive, echipamentele IEEE 802.11b pot comunica în diferite medii electromagnetice.

Următorul standard care se alătură familiei IEEE 802.11 este IEEE 802.11a, o specificație adoptată de IEEE în 1999. Principalele diferențe dintre specificația standard IEEE 802.11a și specificația standard IEEE 802.11 originală sunt următoarele:

• transmisia de date se realizează în intervalul de frecvență de 5 GHz fără licență;
• se utilizează modulația de frecvență ortogonală (OFDM);
• viteza maximă de transfer de date este de 54 Mbit/s (viteza reală este de aproximativ 20 Mbit/s).

La fel ca 802.11b, 802.11a implementează o tehnică de selecție a ratei adaptive (ARS) care reduce rata de date în următoarea ordine: 48, 36, 24, 18, 12, 9 și 6 Mbps. Informațiile sunt transmise prin unul dintre cele 12 canale alocate în banda de 5 GHz.

Utilizarea benzii de 5 GHz în dezvoltarea specificației 802.11a se datorează în primul rând faptului că această bandă este mai puțin aglomerată decât banda de 2,4 GHz și, prin urmare, semnalele transmise în ea sunt mai puțin susceptibile la interferențe. Fără îndoială, acest fapt este un avantaj, dar, în același timp, utilizarea benzii de 5 GHz duce la faptul că funcționarea fiabilă a echipamentelor IEEE 802.11a este asigurată doar în raza vizuală. Prin urmare, atunci când construiți o rețea fără fir, este necesar să instalați mai multe puncte de acces, ceea ce, la rândul său, afectează costul implementării unei rețele fără fir. În plus, semnalele transmise în banda de 5 GHz sunt mai susceptibile la absorbție (puterea emisă a echipamentelor IEEE 802.11b și 802.11a este aceeași).

Primele mostre de echipamente IEEE 802.11a au fost introduse pe piață în 2001. Trebuie remarcat faptul că echipamentele care acceptă doar standardul IEEE 802.11a nu au fost la mare căutare pe piață din mai multe motive. În primul rând, la acea vreme, echipamentele IEEE 802.11b se dovediseră deja pe piață, în al doilea rând, toată lumea a remarcat dezavantajele utilizării benzii de 5 GHz și, în al treilea rând, echipamentele IEEE 802.11a nu erau compatibile cu IEEE 802.11b. Totuși, ulterior, pentru a promova IEEE 802.11a, producătorii au oferit dispozitive care acceptă ambele standarde, precum și echipamente care permit adaptarea la rețelele construite pe echipamente ale standardului IEEE 802.11b, 802.11a, 802.11g.

În 2003, a fost adoptată specificația standard IEEE 802.11g, care stabilește transmisia de date în banda de 2,4 GHz la o viteză de 54 Mbit/s (viteza reală este de aproximativ 24,7 Mbit/s). Controlul accesului radio folosește aceeași metodă ca specificația originală IEEE 802.11 - CSMACA, precum și modularea în frecvență ortogonală (OFDM).

Echipamentul IEEE 802.11g este pe deplin compatibil cu 802.11b, cu toate acestea, din cauza interferențelor, în majoritatea cazurilor rata reală de transfer de date de 802.11g este comparabilă cu viteza oferită de echipamentele 802.11b. Prin urmare, singura soluție corectă pentru potențialii utilizatori ai rețelelor locale fără fir este achiziționarea de echipamente care acceptă trei standarde simultan: 802.11a, b și g.

Majoritatea dezvoltatorilor asociază echipamentele compatibile cu Wi-Fi în primul rând cu organizarea punctelor de acces pentru acces la Internet și cu echipamentele abonaților. Trebuie remarcat faptul că industria sistemelor încorporate nu a ignorat standardele IEEE 802.11a, b și g. Există deja oferte în acest segment de piață care fac posibilă compatibilitatea cu Wi-Fi a oricărui dispozitiv. Vorbim despre module OEM ale standardului IEEE 802.11b, care includ: un transceiver, un procesor de procesare a aplicațiilor și execuție software. Astfel, aceste module reprezintă o soluție complet completă care poate reduce semnificativ timpul și costul implementării compatibilității Wi-Fi a produsului în curs de dezvoltare. Practic, modulele OEM ale standardului IEEE 802.11b sunt integrate în produse pentru monitorizare și control de la distanță prin Internet. Pentru a conecta un modul OEM al standardului IEEE 802.11b la produs, se folosește o interfață serială RS-232, iar modulul este controlat de comenzi AT. Distanța maximă dintre un modul OEM al standardului IEEE 802.11b și un punct de acces atunci când se utilizează o antenă specială la distanță poate fi de până la 500 m. În interior, distanța maximă nu depășește 100 m, iar în prezența liniei de vedere crește la 300 m. Un dezavantaj semnificativ al unor astfel de module OEM este prețul lor ridicat.

Tabelul 1 prezintă principalele caracteristici tehnice ale standardelor IEEE 802.11a, b și g.

Tabelul 1. Principalele caracteristici tehnice ale standardelor IEEE 802.11a, b și g

Tehnologia de date wireless ZigBee

Tehnologia de transmisie de date fără fir ZigBee a fost introdusă pe piață după apariția tehnologiilor de transmitere a datelor fără fir BlueTooth și Wi-Fi. Apariția tehnologiei ZigBee se datorează în primul rând faptului că pentru unele aplicații (de exemplu, pentru controlul de la distanță al iluminatului sau ușilor de garaj sau citirea informațiilor de la senzori), principalele criterii atunci când alegeți tehnologia de transmisie fără fir sunt consumul redus de energie al hardware-ului. și costul său scăzut. Acest lucru are ca rezultat un debit scăzut, deoarece în majoritatea cazurilor senzorii sunt alimentați de o baterie încorporată, a cărei durată de funcționare trebuie să depășească câteva luni sau chiar ani. În caz contrar, înlocuirea lunară a bateriei pentru senzorul de deschidere/închidere a ușii garajului va schimba radical atitudinea utilizatorului față de tehnologiile wireless. Tehnologiile de transmisie de date wireless BlueTooth și Wi-Fi existente la acea vreme nu îndeplineau aceste criterii, oferind transmisie de date la viteze mari, cu niveluri ridicate de consum de energie și costuri hardware. În 2001, grupul de lucru IEEE 802.15 nr. 4 a început să lucreze la crearea unui nou standard care să îndeplinească următoarele cerințe:

• consumul de energie foarte scăzut al hardware-ului care implementează tehnologia de transmisie de date fără fir (durata de viață a bateriei ar trebui să varieze de la câteva luni la câțiva ani);
• transferul de informații ar trebui să fie efectuat cu viteză redusă;
• cost redus al hardware-ului.

Rezultatul a fost dezvoltarea standardului IEEE 802.15.4. În multe publicații, standardul IEEE 802.15.4 este înțeles ca tehnologie ZigBee și invers, ZigBee este standardul IEEE 802.15.4. Cu toate acestea, nu este. În fig. Figura 5 prezintă un model de interacțiune între standardul IEEE 802.15.4, tehnologia de transmitere a datelor fără fir ZigBee și utilizatorul final.

Orez. 5. Model de interacțiune între standardul IEEE 802.15.4, tehnologia de transmitere a datelor fără fir ZigBee și utilizatorul final

Standardul IEEE 802.15.4 definește interacțiunea doar a celor mai inferioare două straturi ale modelului de interfuncționare: stratul fizic (PHY) și stratul de control al accesului radio pentru trei benzi de frecvență fără licență: 2,4 GHz, 868 MHz și 915 MHz. Tabelul 2 prezintă principalele caracteristici ale echipamentelor care funcționează în aceste game de frecvență.

Tabelul 2. Principalele caracteristici ale echipamentului

Nivelul MAC este responsabil de controlul accesului la canalul radio folosind metoda Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA-CA), precum și de gestionarea conexiunii și deconectării de la rețeaua de date și de asigurarea protecției informațiilor transmise prin cheie simetrică (AES-128).

La rândul său, tehnologia de transmitere a datelor fără fir ZigBee propusă de ZigBee Alliance determină nivelurile rămase ale modelului de interacțiune, care includ nivelul rețelei, nivelul de securitate, nivelul structurii aplicației și nivelul profilului aplicației. Stratul de rețea, tehnologia de date fără fir ZigBee, este responsabil pentru descoperirea dispozitivului și configurarea rețelei și acceptă trei topologii de rețea prezentate în Fig. 6.

Orez. 6. Trei opțiuni de topologie de rețea

Pentru a asigura integrarea la costuri reduse a tehnologiei wireless ZigBee în diverse aplicații, implementarea hardware fizică a standardului IEEE 802.15.4 vine sub două forme: dispozitive cu funcție redusă (RFD) și dispozitive complet funcționale (FFD). La implementarea uneia dintre topologiile de rețea prezentate în Fig. 6, cel puțin un dispozitiv FFD este necesar pentru a acționa ca coordonator de rețea. Tabelul 3 listează funcțiile efectuate de dispozitivele FFD și RFD.

Tabelul 3. Lista funcțiilor efectuate de dispozitivele FFD și RFD

Costul redus al hardware-ului dispozitivelor RFD este asigurat prin limitarea setului de funcții la organizarea interacțiunii cu un coordonator de rețea sau dispozitiv FFD. Acest lucru, la rândul său, se reflectă în implementarea incompletă a modelului de interacțiune prezentat în Fig. 5 și, de asemenea, impune cerințe minime asupra resurselor de memorie.

Pe lângă împărțirea dispozitivelor în RFD și FFD, ZigBee Alliance definește trei tipuri de dispozitive logice: ZigBee coordonator (coordonator), ZigBee router și ZigBee terminal device. Coordonatorul inițializează rețeaua, gestionează nodurile și, de asemenea, stochează informații despre setările fiecărui nod conectat la rețea. Un router ZigBee este responsabil pentru rutarea mesajelor transmise prin rețea de la un nod la altul. Un dispozitiv terminal se referă la orice dispozitiv terminal conectat la o rețea. Dispozitivele RFD și FFD discutate mai sus sunt tocmai dispozitivele finale. Tipul de dispozitiv logic la construirea unei rețele este determinat de utilizatorul final prin selectarea unui profil specific (Fig. 5) propus de alianța ZigBee. Atunci când construiți o rețea cu o topologie „toată lumea pentru toată lumea”, transmiterea mesajelor de la un nod de rețea la altul poate fi efectuată pe diferite rute, ceea ce face posibilă construirea de rețele distribuite (combinând mai multe rețele mici într-una mare - o arborele cluster) cu instalarea unui nod de la altul pe o distanță suficient de mare și asigură livrarea fiabilă a mesajelor.

Traficul transmis prin rețeaua ZigBee este de obicei împărțit în periodic, intermitent și repetat (caracterizat printr-un interval scurt de timp între trimiterea mesajelor informative).

Traficul periodic este tipic pentru aplicațiile care necesită recepționarea informațiilor de la distanță, cum ar fi de la senzori sau contoare fără fir. În astfel de aplicații, obținerea informațiilor de la senzori sau contoare se realizează după cum urmează. După cum am menționat mai devreme, orice dispozitiv final, care în acest exemplu este un senzor wireless, ar trebui să fie în modul „sleep” pentru marea majoritate a timpului său de funcționare, asigurând astfel un consum de energie foarte scăzut. Pentru a transmite informații, dispozitivul terminal la anumite momente se trezește din modul „sleep” și caută în radio un semnal special (far) transmis de dispozitivul de gestionare a rețelei (coordonator ZigBee sau router ZigBee) la care este conectat contorul wireless. Dacă există un semnal special (far) pe radio, dispozitivul terminal transmite informații către dispozitivul de gestionare a rețelei și intră imediat în modul „sleep” până la următoarea sesiune de comunicare.

Traficul intermitent este obișnuit, de exemplu, cu dispozitivele de control al iluminatului de la distanță. Să ne imaginăm o situație în care, atunci când se declanșează un senzor de mișcare instalat la ușa din față, este necesar să se transmită o comandă de aprindere a iluminatului pe hol. Transmiterea comenzii în acest caz se realizează după cum urmează. Atunci când dispozitivul de gestionare a rețelei primește un semnal al senzorului de mișcare, acesta indică dispozitivului final (comutator fără fir) să se conecteze la rețeaua fără fir ZigBee. Apoi se stabilește o conexiune cu dispozitivul terminal (comutator fără fir) și se transmite un mesaj de informare care conține o comandă de aprindere a iluminatului. După primirea comenzii, conexiunea este întreruptă și comutatorul wireless este deconectat de la rețeaua ZigBee.

Conectarea și deconectarea unui dispozitiv final la rețeaua ZigBee numai în momentele necesare vă permite să creșteți semnificativ timpul de ședere a dispozitivului final în modul „sleep”, asigurând astfel un consum minim de energie. Metoda de utilizare a unui semnal special (far) este mult mai consumatoare de energie.

În unele aplicații, precum sistemele de securitate, transmiterea informațiilor despre activarea senzorului trebuie efectuată aproape instantaneu și fără întârziere. Dar trebuie să ținem cont de faptul că la un anumit moment în timp mai mulți senzori pot „funcționa” simultan, generând așa-numitul trafic repetitiv în rețea. Probabilitatea acestui eveniment este redusă, dar este inacceptabil să nu se țină cont de el în sistemele de securitate. În rețeaua wireless ZigBee, pentru mesajele transmise către rețeaua wireless atunci când mai mulți senzori de securitate (dispozitive finale) sunt declanșați simultan, transmisia datelor de la fiecare senzor este asigurată într-un interval de timp special alocat. În tehnologia ZigBee, un interval de timp special alocat se numește interval de timp garantat (GTS). Prezența în tehnologia ZigBee a capacității de a oferi un interval de timp garantat pentru transmiterea mesajelor urgente ne permite să vorbim despre implementarea metodei QoS (calitatea serviciului) în ZigBee. Alocarea unui interval de timp garantat pentru transmiterea mesajelor urgente se realizează de către coordonatorul rețelei (Fig. 6, Coordonatorul PAN).

Atunci când dezvoltă hardware pentru tehnologia de transmisie de date wireless ZigBee care implementează modelul de interacțiune, aproape toți producătorii aderă la conceptul conform căruia tot hardware-ul este plasat pe un singur cip. În fig. Figura 7 prezintă conceptul de implementare hardware a tehnologiei de transmitere a datelor fără fir ZigBee.

Orez. 7. Conceptul de implementare hardware a tehnologiei de transmisie de date wireless ZigBee

Pentru a construi o rețea fără fir (de exemplu, o rețea cu topologie în stea) bazată pe tehnologia ZigBee, dezvoltatorul trebuie să achiziționeze cel puțin un coordonator de rețea și numărul necesar de dispozitive finale. Atunci când planificați o rețea, trebuie luat în considerare faptul că numărul maxim de dispozitive finale active conectate la coordonatorul de rețea nu trebuie să depășească 240. În plus, este necesară achiziționarea de instrumente software pentru dezvoltarea, configurarea rețelei și crearea de aplicații de utilizator și profile de la producătorul de cipuri ZigBee. Aproape toți producătorii de cipuri ZigBee oferă pe piață o întreagă linie de produse, care diferă, de regulă, doar prin cantitatea de memorie ROM și RAM. De exemplu, un cip cu 128 KB de ROM și 8 KB de RAM poate fi programat să acționeze ca coordonator, router și dispozitiv final.

Costul ridicat al kit-ului de depanare, care include un set de software și hardware pentru construirea rețelelor wireless ZigBee de orice complexitate, este unul dintre factorii limitativi pentru distribuția în masă a tehnologiei ZigBee pe piața rusă. Trebuie remarcat faptul că apariția tehnologiei de transmisie fără fir ZigBee a devenit un răspuns cert la nevoile pieței de creare a sistemelor de control inteligente pentru case și clădiri private, cererea pentru care crește în fiecare an. În viitorul apropiat, casele și clădirile private vor fi echipate cu un număr mare de noduri de rețea wireless care monitorizează și controlează sistemele de susținere a vieții din locuință. Instalarea acestor sisteme se poate face oricând și într-un timp scurt, deoarece nu necesită cablare în clădire.

Enumerăm aplicațiile în care tehnologia ZigBee poate fi integrată:

• Sisteme de automatizare a susținerii vieții pentru case și clădiri (comanda de la distanță a prizelor de rețea, comutatoare, reostate etc.).
• Sisteme de control electronice de consum.
• Sisteme de preluare automată a citirilor de la diverse contoare (gaz, apă, electricitate etc.).
• Sisteme de securitate (senzori de fum, senzori de acces și securitate, senzori de scurgeri de gaz și apă, senzori de mișcare etc.).
• Sisteme de monitorizare a mediului (senzori de temperatura, presiune, umiditate, vibratii etc.).
• Sisteme de automatizare industriale.

Concluzie

Scurta prezentare a tehnologiilor de transmisie de date wireless BlueTooth, Wi-Fi și ZigBee oferită în articol arată că chiar și pentru dezvoltatorii experimentați poate fi dificil să acorde în mod clar preferință uneia sau altei tehnologii doar pe baza documentației tehnice.

Prin urmare, abordarea de selecție ar trebui să se bazeze pe o analiză cuprinzătoare a mai multor parametri. Caracteristicile comparative ale tehnologiilor BlueTooth, Wi-Fi și ZigBee sunt prezentate în Tabelul 4. Aceste informații vă vor ajuta să luați decizia corectă atunci când alegeți o tehnologie de transmisie de date fără fir.

Tabelul 4. Caracteristici comparative ale tehnologiilor BlueTooth, Wi-Fi și ZigBee

Literatură

1. V.A. Grigoriev, O.I. Lagutenko, Yu.A. Raspaev. „Sisteme și rețele de acces radio”, M.,: EcoTrends, 2005.
2. www.ieee.com
3. www.chipcon.com
4. www.ember.com
5. www.BlueTooth.org

Știința modernă se confruntă cu un boom în dezvoltarea sa. În prezent, tehnologia computerelor a început să joace un rol major. Acest lucru se datorează, în primul rând, apariției tabletelor, smartphone-urilor, laptopurilor și computerelor în viața oamenilor, a căror funcționare normală necesită acces la Internet.

În agricultură, industrie și, desigur, în sfera militară, este nevoie de sisteme de control fiabile și unificarea lor într-o rețea globală specială. Astfel de tendințe apar peste tot în lume și conduc la dezvoltarea tehnologiilor wireless. Acest articol oferă o listă a principalelor tipuri de tehnologii wireless, precum și o descriere a fiecărui tip.

Toate tehnologiile wireless pot fi împărțite în următoarele tipuri principale în funcție de numărul de obiecte:

• tehnologii wireless personale;
• retea fara fir;
• rețele locale fără fir;
• rețele globale fără fir.

Tehnologii wireless personale (rețele)

Acest tip include tehnologii precum:

Bluetooth este o tehnologie radio cu rază scurtă de acțiune. De obicei, această distanță este de aproximativ 300 de metri. Acest tip de comunicare se bazează pe algoritmul FHSS.

IrDA este un port în infraroșu care descrie protocoalele straturilor logice și fizice. Această tehnologie este cunoscută în mod obișnuit ca infraroșu. Această tehnologie a fost înlocuită de tehnologiile Wi-Fi și Bluetooth pe care le cunoaștem. Porturile cu infraroșu, precum Bluetooth, sunt tehnologii cu rază scurtă de acțiune. Una dintre caracteristicile portului infraroșu este că datele sunt transmise numai atunci când receptorul este complet vizibil.

Tehnologia USB este o tehnologie wireless cu o rază de acțiune de aproape 9-10 metri. Aceasta este de departe cea mai largă gamă utilizată de dispozitivele de comunicații comerciale. USB fără fir este un tip de tehnologie USB fără fir care este conceput pentru a înlocui USB cu fir. Funcția principală a acestei tehnologii este de a asigura schimbul rapid pe distanțe scurte și de a asigura procesul de interacțiune între PC-uri și dispozitivele periferice.

Wireless HD este o tehnologie wireless a cărei funcție principală este transmiterea de videoclipuri de calitate HD. WiGig este o tehnologie wireless de bandă largă care funcționează în intervalul de frecvență de la 60 GHz și oferă transmisie de date de până la 7-8 Gbit pe secundă, la aproximativ o distanță de 9-10 metri. LibertyLink este o tehnologie de rețea fără fir care utilizează inducția magnetică pentru a transmite date.

Rețele fără fir RuBee este o rețea locală fără fir, care este o rețea pentru senzori. Pentru a transmite date, rețeaua folosește unde magnetice. Rețeaua este utilizată în scopuri neobișnuite care nu necesită viteză mare, dar necesită funcționare îndelungată și o bună comunicare securizată.

Astfel de rețele sunt folosite pentru a opera instalații cu risc ridicat. Wavenis este o rețea wireless care utilizează frecvențe de 433, 868 și 915 MHz și asigură transmisie de date pe o distanță de aproape 1000 m într-o zonă deschisă și până la 200 de metri într-o clădire la viteze de până la 100 Kbps.

Această tehnologie este folosită pentru a organiza o rețea personală sau o rețea de senzori. One-Net este un protocol pentru crearea de rețele wireless de senzori, precum și rețele pentru automatizarea clădirilor și obiectelor.

Datele sunt transmise pe o distanță de până la 100 m, în spațiu deschis, la o viteză de transmisie a datelor de aproximativ 28 – 230 Kbps. DASH7 este un standard pentru organizarea rețelelor de senzori wireless. O rețea de senzori este o rețea de dispozitive de calcul care sunt echipate cu senzori tactili speciali. Distanța de propagare depinde direct de puterea semnalului care este transmis.

Rețelele locale wireless Wi-Fi sunt o familie de standarde IEEE. Folosit pentru a transmite date în intervalul de la 2 la 5 GHz și pentru a oferi viteze de transmisie de la 1 Mbit pe secundă, la o distanță de până la 150 de metri. Wi-Fi este folosit pentru a organiza atât rețelele locale, cât și pentru a se conecta la internetul global. Wi-Fi este cea mai populară tehnologie pentru organizarea atât a rețelelor de acasă, cât și a celor de birou și a accesului la Internet. HiperLAN este un standard de rețea fără fir. Există două familii de standarde: HiperLAN1 și HiperLAN2. Acest standard este folosit pentru a transmite date pe o distanță de până la 50 de metri și viteze de transmisie de până la 10 Mbit pe secundă.

Rețele globale fără fir

Astfel de rețele includ: - comunicații mobile de generație 1G; — comunicații mobile de generație 2G; — comunicații mobile de generație 2.5G; — comunicații mobile de generație 3G; — comunicații mobile generația 3,5 G; — comunicații mobile de generație 4G;

Acest articol oferă principala clasificare a tehnologiilor wireless. Aceasta nu este o listă a tuturor tehnologiilor wireless, ci doar o mică parte a acestora. Tehnologiile fără fir apar pe măsură ce știința și tehnologia se dezvoltă, așa că numărul lor este uriaș.

Ei bine, dacă sunteți un dezvoltator web sau proprietarul unei resurse web foarte încărcate, atunci este relevant în prezent pentru dvs. inchiriere server dedicat pentru a se potrivi nevoilor resursei web. Puteți obține sfaturi detaliate despre toate avantajele unui server dedicat pe site-ul furnizorului de găzduire.

tehnologii de comunicare fără fir de mare viteză- - [L.G. Sumenko. Dicționar englez-rus de tehnologia informației. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Subiecte tehnologii informaționale în general EN tehnologii fără fir de mare viteză ...

Se propune redenumirea acestei pagini la Wireless Computer Network. Explicația motivelor și discuția pe pagina Wikipedia: Pentru a redenumi / 1 decembrie 2012. Poate că numele său actual nu corespunde standardelor moderne ... ... Wikipedia

O rețea de senzori fără fir este o rețea distribuită, auto-organizată, de mai mulți senzori (senzori) și actuatori interconectați printr-un canal radio. Mai mult, aria de acoperire a unei astfel de rețele poate varia de la... ... Wikipedia

- (alte denumiri: retele wireless ad hoc, retele dinamice wireless) retele wireless descentralizate care nu au structura permanenta. Dispozitivele client se conectează din mers, formând o rețea. Fiecare nod de rețea încearcă să redirecționeze... ... Wikipedia

Rețelele de calculatoare fără fir sunt o tehnologie care vă permite să creați rețele de computere care respectă pe deplin standardele pentru rețelele cu fir convenționale (de exemplu, Cuprins 1 Aplicație 2 Securitate 3 ... Wikipedia

Rețelele wireless ad-hoc sunt rețele wireless descentralizate care nu au o structură permanentă. Dispozitivele client se conectează din mers, formând o rețea. Fiecare nod de rețea încearcă să transmită date destinate altor noduri. În același timp... ... Wikipedia

linii locale fără fir- Desemnarea cea mai frecvent utilizată pentru tehnologia de acces la abonați. Subiecte tehnologia informației în general RO Wireless Local LoopWLL ... Ghidul tehnic al traducătorului

linii digitale de abonat fără fir- Aplicarea tehnologiei de transmisie de date de mare viteză pe liniile de cablu xDSL pentru a construi rețele digitale de acces wireless. Termeni echivalenti AirDSL și skyDSL. [L.M. Nevdiaev. Tehnologii de telecomunicații. inteligent englezo-rus... ... Ghidul tehnic al traducătorului

servicii multimedia și de mesagerie fără fir- - [L.G. Sumenko. Dicționar englez-rus de tehnologia informației. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Subiecte tehnologia informației în general EN wireless multimedia și servicii de mesagerieWIMS ... Ghidul tehnic al traducătorului

Se propune redenumirea acestei pagini la Wireless Self-Organizing Network. Explicația motivelor și discuția pe pagina Wikipedia: Pentru a redenumi / 1 decembrie 2012. Poate că numele său actual nu corespunde standardelor moderne ... ... Wikipedia

Cărți

• , V. M. Vlasov, B. Ya. Maktas, V. N. Bogumil, I. V. Konin. Manualul de instruire descrie în detaliu tehnologia navigației prin satelit aplicată sarcinilor de monitorizare și control al mișcării transportului rutier. Tehnologia pentru determinarea...
• Tehnologii fără fir în transportul auto. Navigație globală și locația vehiculului. Tutorial. Grif, Ministerul Apărării al Federației Ruse, V.M. Vlasov. Manualul descrie în detaliu tehnologia navigației prin satelit aplicată sarcinilor de monitorizare și control al mișcării transportului rutier. Tehnologia pentru determinarea...

asista | . cafenea| . KSM Kovaliov M.P., st.gr. KSM-06-1Vaulin D.K.

Universitatea Tehnică Krivorizky, Ucraina

Tehnologii moderne de rețea fără fir

Acest articol este dedicat unei imagini de ansamblu asupra standardelor moderne în tehnologiile de rețea fără fir. Articolul descrie toate calitățile pozitive și negative ale acestei opțiuni pentru rezolvarea problemelor de transmitere a pachetelor de date la distanță. De asemenea, vom afla grupurile de tehnologii moderne de rețea fără fir și vom identifica cele mai bune standarde din grupul lor, care sunt cele mai potrivite pentru transmiterea de date de pachete pe calea „aer”.

Tehnologii de rețea fără fir

Alegerea tehnologiei de rețea fără fir depinde de nevoile afacerii dvs., bugetul și planurile de viitor. Să presupunem că conectarea directă a întreprinderii dvs. cu cablu de cupru sau fibră optică nu este posibilă (de exemplu, din cauza lipsei unei permisiuni adecvate) sau este prea costisitoare sau încărcarea rețelei dvs. a crescut într-o asemenea măsură încât utilizarea lățimii de bandă a acesteia a crescut. a atins niveluri critice, sau managerul Marketing vă oferă să conectați rețeaua biroului central cu rețele de magazine împrăștiate pe o suprafață mare. Indiferent cât de dificilă ar fi situația de comunicații a afacerii dvs., tehnologiile de rețea fără fir vă pot ajuta să găsiți soluția de care aveți nevoie.

Tehnologiile de rețea fără fir pot fi împărțite în trei tipuri principale: comunicații mobile, comunicații fără fir între clădiri și comunicații în interiorul acestora . Vom analiza avantajele și dezavantajele fiecărui tip de tehnologie, vom oferi informații privind prețurile pentru echipamentele de comunicații aferente și vom explora potențialele aplicații de comunicații fără fir.

conexiune mobilă

Tehnologiile de rețea fără fir pentru utilizatorii de telefonie mobilă sunt larg răspândite și sunt ieftine de implementat. Exemple de astfel de tehnologii sunt pachetele radio, Cellular Digital Packet Data (CDPD) și comunicațiile celulare cu comutare de circuite. Deși aceste tehnologii oferă cele mai mici rate de transfer de date (comparativ cu alte tehnologii de rețea fără fir), sistemele care le implementează funcționează în întreaga lume. O serie de tehnologii, cum ar fi Enhanced Specialized Mobile Radio (ESMR), Personal Communications Services (PCS) și comunicațiile bidirecționale prin satelit, abia încep să iasă pe piață.

Comutarea circuitelor celulare

La fel ca CDPD, rețelele celulare cu comutare de circuite utilizează rețelele celulare analogice existente. Diferența este că, în acest caz, în loc de comutarea pachetelor de date, se folosește comutarea obișnuită a circuitelor de rețea celulară. Pentru a transfera date, utilizatorul conectează un modem celular la computerul său și un telefon mobil cu date și stabilește o conexiune dial-up la fel ca în cazul unui modem analog vechi bun.

Dacă aveți nevoie să transferați fișiere lungi, circuitul celular comutat este cea mai bună alegere; Pachete radio și CDPD sunt mai potrivite pentru trimiterea de mesaje scurte. Comunicațiile celulare cu comutare de circuite sunt o formă de comunicare destul de lentă. Datele sunt transmise la viteze de până la 14,4 Kbps, iar doar în anumite zone de serviciu viteza crește la 20 Kbps. În orașele mari și atunci când vă îndepărtați de stația de bază, viteza de transmisie poate scădea. Tehnologia luată în considerare este cea mai accesibilă, deoarece peste 95% din teritoriul SUA este acoperit de rețele celulare.

Comunicare wireless între clădiri

Uneori, pentru comunicațiile pe distanțe scurte, un administrator de rețea poate lua în considerare sistemele de comunicații fără fir ca o alternativă la conexiunile directe prin cablu sau liniile închiriate. Această alternativă este atractivă din mai multe motive: astfel de sisteme oferă rate de transfer de date destul de ridicate, sunt foarte scalabile și sunt mai ieftin de operat.Tehnologii de comunicații fără fir - cum ar fi infraroșu, laser, microunde în bandă îngustă (microunde) și bandă largă (folosind modulația spectrală) - oferă transmisie de date la viteze de până la 155 Mbit/s. Costul achiziționării de echipamente de linie fără fir este de obicei mai mic decât costul utilizării unei linii închiriate și mult mai mic decât costul instalării cablului de fibră optică sau coaxială.

Clasificarea tehnologiilor

Să împărțim standardele tehnologiilor de rețea fără fir în 2 grupuri:

· Tehnologii de comunicații mobile

·

Tehnologii de comunicații mobile

Acestea sunt tehnologii care sunt utilizate în mod activ în comunicațiile celulare și alte comunicații mobile.

3 G - tehnologie de pachete digitale care este utilizată pentru a descrie a treia generație de telefonie mobilă, oferind acces la conținut video și servicii de internet în bandă largă pentru dispozitive mobile. Prima generație a fost reprezentată de telefoane mobile analogice, a doua de rețele celulare digitale.

Utilizează standardeW-CDMA(UMTS), CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT, UWC-136.

.Bluetooth– tehnologie de comunicații mobile care funcționează la frecvențe 2400-2483,5 MHz. Aceste frecvențe nu au fost alese întâmplător; ele sunt deschise și lipsite de orice licență în majoritatea țărilor lumii. . Frecvențele utilizate determină capabilitățile de transfer de date ale Bluetooth. Lățimea canalului pentru dispozitivele Bluetooth este de 723,2 kb/s în modul asincron (cu toate acestea, chiar și în acest mod există încă până la 57,6 kb/s pentru transmisia simultană în sens opus), sau 433,9 kb/s în modul complet sincron.

Distanța pe care se poate stabili o conexiune Bluetooth este mică, variind de la 10 la 30 de metri. În prezent, se lucrează la creșterea acestei distanțe, cel puțin la 100 de metri.

Principala caracteristică a Bluetooth este că diverse dispozitive Bluetooth se conectează între ele automat de îndată ce se află în raza de acțiune. Utilizatorul nu are bătăi de cap în legătură cu cabluri, drivere sau orice altceva, tot ceea ce i se cere este să se asigure că dispozitivele Bluetooth sunt suficient de aproape unele de altele, dispozitivele Bluetooth și software-ul în sine ar trebui să se ocupe de restul.

Tehnologii de comunicare fără fir între și în interiorul obiectelor

Acestea sunt tehnologii care sunt utilizate în mod activ pentru a organiza comunicarea între diferite clădiri și, de asemenea, în interiorul acestora.

WiMAX- prescurtare pentru interoperabilitatea la nivel mondial pentru acces la microunde - este o tehnologie pentru furnizarea de acces la internet wireless în bandă largă. WiMAX se bazează pe standardul IEEE 802.16.

Rețelele WiMAX pot funcționa în două opțiuni de acces: fix Și mobil

Mobile WIMAX permite utilizatorului să primească atât acces fix (similar cu xDSL obișnuit, doar fără fire), cât și acces la rețea de oriunde în aria de acoperire sau chiar în deplasare (ceva în linii mari, cum ar fi standardul celular GPRS existent, doar mult mai repede).

Standardul 802.16 definește mai multe moduri de funcționare a rețelelor WiMAX:

· WiMAX fix - acces fix;

· Nomadic WiMAX - acces la sesiune;

· WiMAX portabil - acces in timpul miscarii;

· Mobile WiMAX - acces mobil.

Wifieste un sistem cu rază mai scurtă, care acoperă de obicei sute de metri, care utilizează benzi de frecvență fără licență pentru a oferi acces la rețea. De obicei, Wi-Fi este folosit de utilizatori pentru a-și accesa propria rețea locală, care este posibil să nu fie conectată la Internet. Dacă WiMAX poate fi comparat cu comunicațiile mobile, atunci Wi-Fi este mai mult ca un telefon fix fără fir.

În rețelele Wi-Fi, toate stațiile de utilizator care doresc să transmită informații printr-un punct de acces (AP) concurează pentru „atenția” acestuia din urmă. Această abordare poate provoca o situație în care comunicațiile pentru stațiile mai îndepărtate sunt întrerupte în mod constant în favoarea stațiilor mai apropiate. Această stare de fapt face dificilă utilizarea serviciilor precum Voice over IP (VoIP), care se bazează în mare măsură pe o conexiune neîntreruptă. Utilizări Wi-Fi 802.11 - Familia de specificații dezvoltată de EEE pentru rețele locale fără fir (LAN fără fir) Există următoarele tipuri de specificații:

Concluzie.

Acest articol a examinat tipurile de tehnologii moderne de rețea fără fir. S-a dat descrierea acestora, au fost luate în considerare caracteristicile, caracteristicile de funcționare și mediul de utilizare. Pentru a rezuma acest articol, putem spune că astăzi tehnologiile de rețea fără fir au un potențial foarte bun de dezvoltare și au, de asemenea, multe avantaje în comparație cu alte tehnologii de rețea. Să remarcăm că, datorită dezvoltării rapide a tehnologiilor electronice, tehnologiile fără fir pot deveni foarte curând cea mai bună, de cea mai înaltă calitate și cel mai important soluție eficientă în tehnologiile de rețea.

Literatură