Анотація у даному рефераті виконано проектування локальної безпровідної мережі Wi-Fi. Визначено основні параметри для побудови підсистеми Wi-Fi доступу до локальної мережі кафедри мбеп, її надійність та вартість



Скачати 354.94 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації14.08.2018
Розмір354.94 Kb.
ТипРеферат
  1   2

2


Анотація
У даному рефераті виконано проектування локальної безпровідної мережі Wi-Fi. Визначено основні параметри для побудови підсистеми Wi-Fi доступу до локальної мережі кафедри МБЕП, її надійність та вартість. Було проведено розрахунок числа базових станцій, потужності передавачів базових станцій, кількості абонентів, що обслуговуватиме базова станція.
Анотация
В этом реферате выполнено проектирование локальной беспроводной сети Wi-Fi. Определено основные параметры для построения подсистемы Wi-Fi доступа к локальной сети кафедры МБЕП, её надежность и стоимость. Было проведено расчет числа базовых станций, мощности передатчиков базовых станций, количество абонентов, которых будет обслуживать базовая станция.
Annotation
In this undergraduate work made design wireless LAN Wi-Fi network. Detected main parameters for building subsystems Wi-Fi access to the LAN department MBEI, its reliability and cost. It was held the calculation of the number of base stations, transmitters power of base stations, number of subscribers, that serve the base station.

ВСТУП
Безпровідне мережне устаткування призначене для передачі по радіоканалам інформації (даних, телефонії, відео та інше) між комп'ютерами, мережними та іншими спеціалізованими пристроями. Першими такими пристроями, що працюють у топології точка-точка були радіорелейні станції, які використовують традиційну амплітудну або частотну модуляцію радіосигналу. Радіорелейні станції в основному використовуються для організації телефонних каналів зв'язку, по яких за допомогою мультиплексорів також можливо передавати дані. З початку 1990-х років стали активно застосовуватися пристрої з кодовою (цифровою) модуляцією радіосигналу. Кодова модуляція радіосигналу приводить до розширення його спектру і зниженню його амплітуди до рівня шумів. Тому такі пристрої отримали назву широкосмугових шумоподібних систем (ШПС). Технологія широкосмугового беспроводового зв'язку гарантує високу якість і надійність комунікацій, стійкість до індустріальних перешкод і погодних умов.

Так склалося, що в нашій країні великого поширенння одержали районні Ethernet мережі, що вимагають протягування в квартиру витої пари. Коли вдома всього один комп'ютер, питань із підключенням кабелю звичайно не виникає. Але коли з'являється бажання користуватись Інтернетом з комп'ютера, лептопа чи КПК із можливістю бездротового підключення, задумуєшся про те, як все це грамотно здійснити. Розділити один Інтернет-канал на всіх користувачів нам допомагають багатофункціональні роутери[1].

Потреба в створенні вдома персональної Wi-Fi мережі зазнає, напевно, будь-який власник ноутбука або КПК. Звичайно, можна купити точку доступу й організувати бездротовий доступ через неї. Але куди зручніше мати пристрій «все в одному», адже роутери справляються із цією функцією нітрохи не гірше точок доступу. Головне, на що варто звертати увагу, це підтримувані стандарти Wi-Fi. Тому що в останні кілька років серед виробників з'явилася тенденція випускати пристрої з підтримкою ще не існуючих стандартів. Безумовно, у цьому є певна користь. Ми одержуємо більшу продуктивність wi-fi при використанні обладнання від одного виробника.

Звичайно бездротові мережні технології групуються в три типи, що розрізняються по масштабі дії їхніх радіосистем, але всі вони з успіхом застосовуються в бізнесі.

PAN (персональні мережі) - короткодіючі, радіусом до 10 м мережі, які зв'язують ПК і інші пристрої - КПК, мобільні телефони, принтери й т.п. За допомогою таких мереж реалізується проста синхронізація даних, усуваються проблеми з достатком кабелів в офісах, реалізується простий обмін інформацією в невеликих робочих групах. Найбільш перспективний стандарт для PAN - це Bluetooth.

WLAN (бездротові локальні мережі) - радіус дії до 100 м. З їхньою допомогою реалізується бездротовий доступ до групових ресурсів у будинку, університетському корпусі й т.д. Звичайно, такі мережі використовуються для продовження провідних корпоративних локальних мереж. У невеликих компаніях WLAN можуть повністю замінити провідні з'єднання. Основний стандарт для WLAN - 802.11.

WWAN (бездротові мережі широкої дії) - бездротовий зв'язок, що забезпечує мобільним користувачам доступ до їхніх корпоративних мереж і Інтернету.

На сучасному етапі розвитку мережних технологій, технологія бездротових мереж Wi-Fi є найбільш зручною в умовах потребуючої мобільності, простоти установки й використання. Wi-Fi (від англ. wireless fidelity - бездротовий зв'язок) - стандарт широкосмугового бездротового зв'язку сімейства 802.11 розроблений в 1997 р. Як правило, технологія Wi-Fi використовується для організації бездротових локальних комп'ютерних мереж, а також для створення так званих гарячих точок високошвидкісного доступу в Інтернет.

Безпровідні локальні мережі мають багато переваг над кабельними мережами, а саме [2]:

- Необмежене переміщення в області покриття безпровідних локальних мереж, зберігаючи доступ до корпоративних інформаційних ресурсів.

- Інсталяція безпровідної локальної мережі у випадках, коли встановлення звичайної кабельної мережі є ускладненим або взагалі неможливим процесом.

- Створення мобільних пересувних локальних відкритих мереж.

- Висока швидкість розгортання безпровідних локальних мереж.

- Близька до нуля вартість експлуатації безпровідних локальних мереж.

- Об’єднання територіально віддалених комп’ютерів.

Як і в усіх системах, існують і недоліки безпровідних локальних мереж, які потрібно вирішувати і над вирішенням яких займаються провідні спеціалісти у цій галузі.

До недоліків безпровідних мереж передачі даних відносять [2]:

- Низька безпека і захищеність даних і самих мереж Wi-Fi (Wireless Fidelity).

- Досить високе в порівнянні з іншими стандартами споживання енергії, що зменшує час життя батарей і підвищує температуру пристрою.

Метою даної роботи є проектування локальної безпровідної мережі на базі стандартів IEEE 802.11b/g. Для цього потрібно розв’язати такі задачі:

- виконати літературний огляд по принципах реалізації і апаратній частині стандартів IEEE 802.11b та IEEE 802.11g;

- виконати техніко-економічне обґрунтування впровадження мережі стандартів IEEE 802.11b/g;

- описати принципи побудови мережі, ефірного інтерфейсу стандарту і навести структурні схеми адаптерів IEEE 802.11b/g.

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД СТАНДАРТІВ РУХОМОГО ЗВ'ЯЗКУ
За останні десятиліття локальні та безпроводові мережі передачі інформації стали одним із основних напрямків розвитку телекомунікаційної індустрії. Вони проникли у всі сфери людської діяльності, включаючи економіку, науку, культуру, освіту, промисловість та ін.. Зараз існує велика кількість різних видів рухомого зв’язку, зокрема транкінговий радіозв’язок, супутниковий, стільниковий та інщі.

Особливостями транкінгових систем є: досить незначний час встановлення зв'язку між абонентами, можливість здійснення групового виклику, встановлення безпосереднього зв'язку між терміналами абонентів без використання базових станцій мережі і т. д. Обладнання для транкінгових систем зв'язку випускається багатьма фірмами Європи та США. Принцип транкінгового радіозв'язку полягає у вільному доступі абонентів до декількох радіоканалів. При цьому конкретна лінія зв'язку надається абоненту автоматично по певному протоколу. В нинішній час існує декілька транкінгових протоколів, які розроблювались фірмами-виробниками радіоустаткування. Всі ці протоколи закриті для широкого використання і не є стандартними. Тому абонентське устаткування фірм-виробників не сумісних одне з іншим, і в цьому є великий недолік таких систем.

Вельми перспективним напрямком розвитку рухомого зв'язку загального користування є створення супутникових систем. Такі системи дозволяють забезпечити зв'язком обширні регіони з низькою щільністю населення, в яких створення наземних стільникових систем рухомого зв'язку є економічно невиправданим. Вони почали розвиватися в останні два десятиліття XX століття і, без сумніву, отримають в XXI столітті досить широке поширення, тому що дозволяють забезпечити глобальний рухомий зв'язок (сухопутний, в тому числі у важкодоступних районах з низькою щільністю населення, морський і повітряний). Однією з перших подібних систем була створена в 1967 році в США дослідна система "TATS".

Важливою особливістю створення цих систем є те, що реалізація багатьох з них здійснюється при міжнародній кооперації фінансових, промислових і інтелектуальних ресурсів.



Стільниковий зв'язок — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих базових станцій. Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон (бджолиних стільників). Мережу становлять рознесені в просторі прийомо-передавачі (трансівери), що працюють у тому самому частотному діапазоні, і комутувальне устаткування, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухливих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного прийомо-передавача в зону дії іншого.


    1. Головні параметри і характеристики технології Wi-Fi


Wi-Fi (Wireless Fidelity) - це сучасна технологія бездротового доступу в інтернет, що найбільше динамічно розвивається. Доступ в інтернет за технологією Wi-Fi здійснюється за допомогою спеціальних радіо-точок доступу.

Ядром бездротової мережі Wi-Fi є так звана точка доступу (AP), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналів Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Точка Доступу - це "прозорий" міст, доступ, що надає безпровідний доступ станціям, обладнаним безпровідними мережевими картами до комп'ютерів, об'єднаних в мережу за допомогою проводів. За допомогою точок доступу безпровідні робочі станції можуть бути дуже швидко об'єднані в мережу.

Точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

При декількох підключеннях до однієї точки смуга пропускання, наприклад 11 Мбіт/с (стандарт 802.11b) ділиться на кількість підключених користувачів. Наприклад, троє підключених користувачів до DWL-1000AP отримають по 3,67 Мбіт/с (11/3=3,67). Теоретично обмежень на кількість підключень немає, але на практиці варто обмежитися 10-15 користувачами.

Для того, щоб підключитися до точки доступу власнику ноутбуку або мобільного пристрою із Wi-Fi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп'ютерів і мобільних пристроїв проводять автоматично. Якщо користувач одночасно потрапляє в декілька Wi-Fi зон, то підключення здійснюється до точки доступу, що забезпечує найсильніший сигнал.

Підключитися до мережі Wi-Fi можна за допомогою ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, оснащених спеціальним устаткуванням. На сьогоднішній день практично всі сучасні портативні та кишенькові комп'ютери є Wi-Fi-сумісними. Однак і власники не нових мобільних ПК також можуть легко використати цю зручну технологію, установивши в PCMCIA-слоти своїх комп'ютерів спеціальні Wi-Fi-картки, або підключивши зовнішній Wi-Fi-пристрій через USB-порт.

Історія розвитку Wi-Fi починається з середини 1990 рр. Дана технологія передачі інформації по радіоканалу була розроблена і застосована в основному в локальних мережах крупних корпорацій і компаній Силіконової долини США. Зв'язок з мобільним абонентом (звичайно це був співробітник компанії, забезпечений ноутбуком з безпровідним мережевим адаптером) був організований через «точки доступу», підключені до кабельної інфраструктури компанії. При цьому в радіусі дії кожної такої точки (декілька десятків метрів) могло знаходитися до 20 абонентів, що одночасно використовують ресурси мережі. Спочатку термін «Wi-Fi» використовувався тільки для позначення технології, що забезпечує зв'язок в діапазоні 2,4 ГГц і що працює за стандартом IEEE 802.11b (швидкість передачі інформації – до 11 Мбіт/с). Проте в даний час цей термін все частіше використовується і стосовно інших технологій безпровідних локальних мереж.

На фізичному рівні стандарт передбачає два типи радіоканалів і один інфрачервоного діапазону. У основу стандарту 802.11 покладена стільникова архітектура. Мережа може складатися з однієї або декількох осередків (стільник). Кожна стільника управляється базовою станцією, званою точкою доступу. Точка доступу, що знаходиться в межах радіусу її дії утворює базову зону обслуговування (Basic Service Set, BSS). Точки доступу багатостільникової мережі взаємодіють між собою через розподільну систему (Distribution System, DS), що є еквівалентом магістрального сегменту кабельних ліній зв’язку. Вся інфраструктура, що включає точки доступу і розподільну систему, утворює розширену зону обслуговування (Extended Service Set). Стандартом передбачений також одностільниковий варіант бездротової мережі, який може бути реалізований і без точки доступу, при цьому частина її функцій виконується безпосередньо робочими станціями.

Основними перевагами безпроводових локальних мереж перед кабельними мережами є:

- Можливість необмеженого переміщення в області покриття безпроводових локальних мереж, зберігаючи доступ до корпоративних інформаційних ресурсів.

- Можливість інсталяції безпроводової локальної мережі у випадках, коли встановлення звичайної кабельної мережі здійснити важко або взагалі неможливо.

- Можливість створення мобільних пересувних локальних відкритих мереж.

- Висока швидкість розгортання безпроводових локальних мереж.

- Близька до нуля вартість експлуатації безпроводових локальних мереж.

- Об’єднання територіально віддалених комп’ютерів.

Недоліками безпроводових мереж передачі даних є:

- Низька безпека і захищеність даних і самих мереж Wi-Fi.

- Швидка витрата батарейок через постійну роботу передавача в оснащених Wi-Fi мобільних пристроях.




    1. Огляд стандартів технології Wi-Fi

В наш час існує ряд стандартів сімейства IEEE 802.11, зокрема 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11c, 802.11d, 802.11e і багато інших. Але на практиці найбільше часто використаються всього три, що визначені Інженерним інститутом електротехніки й радіоелектроніки (IEEE), це: 802.11b, 802.11g і 802.11a [1,2].

IEEE802.11 — початковий стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Підтримує обмін даними з швидкістю до 1 — 2 Мбіт/с. Прийнятий в 1997 році.

IEEE802.11а — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 5 ГГц. Діапазон роздільний на три непересічні піддіапазони. Максимальна швидкість обміну даними складає 54 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 48, 36, 24, 18, 12, 9 і 6 Мбіт/с.

IEEE802.11b — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Він був прийнятий в 1999 році в розвиток прийнятого раніше стандарту IEEE 802.11. У всьому діапазоні існує три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи один на одного, можуть працювати три різні бездротові мережі. У стандарті передбачено два типи модуляції — DSSS і FHSS. Максимальна швидкість роботи складає 11 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 5,5, 2 і 1 Мбіт/с. Стандартом 802.11b передбачене автоматичне зниження швидкості при погіршенні якості сигналу[3]. Продукти стандарту IEEE 802.11b, що поставляються різними виготівниками, тестуються на сумісність і сертифікуються організацією Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), яка в даний час більше відома під назвою Wi-Fi Alliance.

IEEE802.11b+ — покращена версія стандарту 802.11b у виконанні окремих виробників, що забезпечує підвищення швидкості обміну даними. У інтерпретації компанії Texas Instruments відрізняється від оригінального варіанту модуляцією PBCC (Packet Binary Convolutional Coding), подвоєною максимальною швидкістю (до 22 Мбіт/с). Також анонсувалися рішення з продуктивністю, збільшеною до 44 Мбіт/с.

ІЕЕЕ802.11e – головне призначення даного стандарту пов'язане з використанням засобів мультимедіа. Він обумовлює механізм призначення пріоритетів різним видам трафіка - таким, як аудіо- і відеододатків. Вимога якості запиту, необхідне для всіх радіо інтерфейсів IEEE WLAN.

IEEE802.11g — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Він є більш новим стандартом в порівнянні з 802.11b. Максимальна швидкість передачі даних у бездротових мережах IEEE 802.11g становить 54 Мбіт/с. Діапазон розділений на три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи одна на одну, можуть працювати три різні бездротові мережі. Для збільшення швидкості обміну даними при ширині каналу, схожій з 802.11b, застосований метод модуляції з ортогональним частотним мультиплексуванням (OFDM - Ortogonal Frequency Division Multiplexing), а також метод двійкового пакетного згорткового кодування PBCC (Packet Binary Convolutional Coding). У числі переваг 802.11g треба відзначити низьку споживану потужність, більшу дальність дії й високу проникаючу здатність сигналу. Можна сподіватися й на розумну вартість обладнання, оскільки низькочастотні пристрої простіші у виготовленні.

IEEE802.11i — стандарт, що знімає недоліки в області безпеки попередніх стандартів. 802.11i вирішує проблеми захисту даних канального рівня і дозволяє створювати безпечні бездротові мережі практично будь-якого масштабу.

IEEE802.11е (QoS, Quality of service) — додатковий стандарт, що дозволяє забезпечити гарантовану якість обміну даними шляхом перестановки пріоритетів різних пакетів; необхідний для роботи таких потокових сервісів як VoIP або IP-TV.

IEEE802.11n — стандарт бездротових локальних мереж останнього покоління, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Стандарт 802.11n значно перевищує за швидкістю обміну даними попередні стандарти 802.11b і 802.11g, забезпечуючи швидкість на рівні Fast Ethernet; зворотньо сумісний з 802.11b і 802.11g. Основна відмінність від попередніх версій Wi-Fi — додавання до фізичного рівня (PHY) підтримки протоколу MIMO (multiple-input multiple-output).
Таблиця 1.1 – Порівняння основних характеристик стандартів IEEE 802.11а, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n[2].


Стандарт


IEEE

802.11a


IEEE

802.11b


IEEE

802.11g


IEEE

802.11n


діапазон

частот, ГГц



5.15-5.25

5.67-5.85


2.4-2.483


2.4-2.483



2.4-2.483

5.15-5.25

5.67-5.85


Доступ до радіоканалу

CSMA-СА

CSMA-СА

CSMA-СА

CSMA-СА

Кількість абонентів на

один канал



50

10

50

більше

100


Максимальна швидкість

обміну даними



54Мбіт/с

11 Мбіт/с

54Мбіт/с

480 Мбіт/с

Метод модуляції

OFDM

DSSS, FHSS

OFDM

BPSK, QPSK,

Дальність дії в приміщенні

10-20

20-100

20-50

10-20


2. ОПИС ЕФІРНОГО ІНТЕРФЕЙСУ СТАНДАРТУ Wi-Fi
Стандарт IEEE 802.11 визначає порядок організації бездротових мереж на рівні управління доступом до середовища (MAC- Medium Access Control) і фізичному (PHY – Physical Transport protocol) рівні. Фізичний рівень поділяється на два таких підрівня:

- PLCP (Physical Layer Convergence Protocol – конвергентний протокол фізичного рівня);

- PMD (Physical Medium Dependent – залежний від фізичного носія). На рисунку 2.1 показана протокольна архітектура стандарту 802.11 [4].

Основними задачами керування рівнем PHY є настройка каналів.


2.1 МАС-рівень стандартів IEEE 802.11b та 802.11g
Стандарти IEEE 802.11b та 802.11g визначають один тип протоколу доступу до середовища MAC-рівня і три різних протоколи для фізичних (PHY) каналів.

Кожен з фізичних рівнів (PHY layer) має свої переваги, що дозволяє користувачам обирати оптимальну для свого випадку реалізацію безпроводової мережі у межах стандарту. Недоліком наявності різних фізичних рівнів в IEEE 802.11 є те, що користувачі повинні додатково погоджувати тип і швидкість своїх мережних засобів, щоб досягти сумісності.

Стандарт IEEE 802.11 передбачає передачу сигналу одним з двох методів - прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) і частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), які розрізняються способом модуляції, але використовують одну і ту ж технологію розширення спектру. Основний принцип технології розширення спектру (Spread Spectrum, SS) полягає в тому, щоб від вузькосмугового спектру сигналу, що виникає при звичайному потенційному кодуванні, перейти до широкосмугового спектру, що дозволяє значно підвищити завадостійкість переданих даних.

Метод FHSS передбачає зміну несучої частоти сигналу при передачі інформації. Для підвищення завадостійкості потрібно збільшити спектр переданого сигналу, для чого несуча частота міняється по псевдовипадковому закону, і кожен пакет даних передається на своїй несучій частоті. При використанні FHSS конструкція приймача виходить дуже простою, але цей метод застосовний тільки якщо пропускна спроможність не перевищує 2 Мбіт/с, так що в доповненні IEEE 802.11b залишився один DSSS. З цього виходить, що спільно з пристроями IEEE 802.11b може застосовуватися тільки те устаткування стандарту IEEE 802.11, яке підтримує DSSS, при цьому швидкість передачі не перевищить максимальної швидкості в "вузькому місці" (2 Мбіт/с)[5].

В основі методу DSSS лежить принцип фазової маніпуляції (тобто передачі інформації стрибкоподібною зміною початкової фази сигналу). Для розширення спектру переданого сигналу застосовується перетворення переданої інформації в так званий код Баркера, що є псевдовипадковою послідовністю. При передачі інформації цим методом у мережі IEEE 802.11 розширення досягається за допомогою послідовності (+1, -1, -1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1), що називається кодом Баркера. На кожен переданий біт виділяється 11 біт в послідовності Баркера. Розрізняють пряму і інверсну послідовності Баркера. Одиничні біти передаються прямим кодом Баркера, а нульові - інверсним. Найголовнішою особливістю даного методу є стійкість до завад і нечутливість до багатопроменевого розповсюдження [5].

Під бездротові комп'ютерні мережі в діапазоні 2,4 ГГц відведений досить вузький "коридор" шириною 83 МГц, розділений на 14 каналів. Для виключення взаємних перешкод між каналами необхідно, щоб їх смуги стояли один від одного на 25 МГц. Нескладний підрахунок показує, що в одній зоні одночасно можуть використовуватися тільки три канали. У таких умовах неможливо вирішити проблему відбудови від перешкод автоматичною зміною частоти, от чому в бездротових локальних мережах використовується кодування з високою надмірністю. При ситуації, коли і цей метод не дозволяє забезпечити задану достовірність передачі, швидкість з максимального значення 11 Мбіт/с послідовно знижується до одного з наступних фіксованих значень: 5,5; 2; 1 Мбіт/с. Зниження швидкості відбувається не тільки при високому рівні перешкод, але і якщо відстань між елементами бездротової мережі достатньо велика.

Таблиця 2.1 - Порівняння методів DSSS и FHSS [6]


DSSS

FHSS

Більша швидкість (на одну точку доступу)

Вища сумарна швидкість передач в одній соті

Більша стійкість до завад

Обладнання дешевше і простіше в установці

Менша потужність, менше завад іншим пристроям

Добре підходить для схем з великою кількістю незалежних передач „точка-точка”

Краще забезпечує схему „точка - багато точок”

Менша дальність


Добре підходить для побудови корпоративних та комерційних мереж

Більше шумить, менше завадостійкість



Краще підходить для роботи всередині приміщень

На МАС-рівні визначаються базові складові архітектури мережі і перелік послуг, що надаються цим рівнем. Він специфікує „правила доступу” до середовища і складається з декількох функціональних блоків. Вони складаються з механізмів для конкурентного (contention) і вільного від конкуренції (contention-free) доступу на різних фізичних середовищах. Функції, що виконуються у рамках МАС, не залежать від швидкості передачі даних або фізичних характеристик середовища передачі даних.

МАС є варіантом CSMA (carrіer sense multіple access – стандарт, що використовує єдине середовище передачі) множинного доступу з виявленням несучої і відомий під назвою – розподілена функція координації (DCF, dіstrіbuted coordіnatіon functіon). Стандартом запропоновано дві версії DCF: - основний доступ (basіc access), що базується на двосторонній процедурі встановлення зв'язку;

- доступ RTS/CTS (request-to-send/clear-to-send), що базується на чотирьохканальній процедурі встановлення зв'язку (рис. 1). При чому, ймовірність конфліктів для безпроводових вузлів мінімізується шляхом попередньої відправки всім вузлам короткого повідомлення (request to send, RTS) про адресат і тривалість передачі, що має відбутися. Вузли затримують передачу на час, рівний оголошеній тривалості повідомлення. Приймальна станція відповідає на RTS посилкою (CTS – clear to send), по якій передавальний вузол взнає, чи вільне середовище і чи готовий вузол до приймання. Після приймання пакету даних вузол передає підтвердження (АСК) безпомилкового приймання. Якщо АСК не отримано, пакет даних буде переданий повторно [8].

В обох випадках тільки перший пакет повинен боротися за середовище. Доступ станцій до середовища ґрунтується на двох періодах часу (часових інтервалах): перший – DІFS (DCF іnterframe space), тобто DCF міжкадровий інтервал, другий – SІFS (short іnterframe space), тобто короткий міжкадровий інтервал. DІFS – міжкадровий інтервал, що використовується, як мінімальна затримка для асинхрон-них кадрів, які змагаються за доступ. SІFS – мінімальний міжкадровий інтервал, що використовується для усіх негайних відповідей у каналі. Причому, SІFS< DІFS.

Рисунок 2.1 - Успішне встановлення зв'язку для методу RTS/CTS


Передбачена стандартом специфікація приписує розбиття даних на пакети, що містять контрольну і адресну інформацію. Стандарт рекомендує використовувати пакети довжиною 400 байт для фізичного каналу типу FHSS і 1500 або 2048 для каналу DSSS [].

На рисунку 2.2 представлений кадр фізичного рівня при використанні схеми DSSS. Кадр складається з наступних частин – PLPC (попередня комбінація бітів і заголовок) та корисне навантаження. Для передачі PLPC завжди використовується швидкість 1 Мбіт/с, корисне навантаження (тобто дані MAC) може передаватись на швидкості 1 або 2 Мбіт/с.

Рисунок 2.2 – Формат кадру фізичного рівня IEEE 802.11 при використанні методу передачі DSSS
На рисунку зображений пакет рівня MAC в стандарті IEEE 802.11 [].

Рисунок 2.3 – Структура пакету IEEE 802.11


- Керування кадром. Поле довжиною 2 байти складається з декількох підполей, що несуть інформацію про версію протоколу, тип кадру (керуючий, перевірний, дані), про фрагментацію пакету, що передається, інформацію про конфіденційність і 2-бітового поля системи розподілення (distribution system – DS), що вказує значення чотирьох адресних полів кадру.

- Ідентифікатор тривалості. Поле використовується для схеми віртуального резервування каналу з використанням RTS/CTS і містить значення, що вказує період планованого зайняття середовища.

- Адресні поля. Чотири адресних поля довжиною 48 біт кожне.

- Керування почерговістю. Може статися так, що кадр буде продубльований (внаслідок використання механізму підтвердження приймання). Таким чином, дане поле призначене для виявлення і відсіву дублюючих фрагментів.

- Поле даних. Кадр MAC може містити довільні дані (до 2312 байт), що передаються від відправника одержувачу (одержувачам).

- Контрольна сума (CRC). 32-бітовий код CRC для перевірки безпомилкової передачі пакету. Кадри рівня MAC можуть передаватися між мобільними станціями, між мобільними станціями і між точкою доступу і точками доступу.

3. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ Wi-Fi
Для стандартів IEEE 802.11b та IEEE 802.11g доступно використання всенаправлених і вузьконаправлених антен. Всенаправлена антена гарантує зв’язок для відстаней до 50 метрів, а вузьконаправлена – до 45 км. При швидкості 1 Мбіт/с відстань надійного зв’язку може досягати декілька сотень метрів. Гранично можлива швидкість обміну визначається автоматично. Одночасно може обслуговуватись до декількох сотень клієнтів. Швидкість, яка буде доступна абонентам буде обернено-пропорційна їх кількості. Важливою особливістю є можливість роботи з мобільними клієнтами[9].

Типологічно локальні мережі IEEE 802.11b/g будуються навколо базової станції. Але можливі і схеми з декількома базовими станціями. Базові станції можуть працювати на одних і тих же або на різних частотних діапазонах. Для організації сумісної роботи базових станцій використовуються сигнальні кадри (beacon), які слугують для цілей синхронізації.

Якщо для організації хот-спота або безпровідної мережі в малому офісі достатньо встановити одну безпровідну точку доступу, то при створенні крупних корпоративних мереж з великою кількістю клієнтів і базових станцій виникає необхідність у використанні більш складного обладнання.

Перераховані проблеми легко розв’язуються використанням безпровідних комутаторів або маршрутизаторів. В мережі, де встановлюється безпровідний комутатор, функції шифрування і аутентифікації переходять від точок доступу до комутатора і адмініструються централізовано. У підсумку задача точки доступу обмежується транзитом даних до користувача і від нього.

Ще одна важлива перевага мережі на базі безпровідного комутатора у тому, що користувач, знаходячись у ній, при переході від однієї точки доступу до іншої не втрачає з’єднання з мережею і аутентифікацію заново не проходить.

Внаслідок того, що більша частина точок доступу підтримує режим живлення PoE (Power over Ethernet), безпровідний комутатор, який може стати для них джерелом живлення, здатний виконувати ще й функції відслідковування ділянок мережі, що відмовили. Таким чином, він компенсує несправність ділянки мережі розширенням числа користувачів точок доступу шляхом збільшення їх потужності. В ідеалі безпровідний комутатор може ефективно розподіляти ще і завантаження каналів, виходячи з інформації про кількість користувачів, пропонуючи більш широку пропускну здатність сегментам мережі, де кількість користувачів у даний момент більша.

Для організації хот-спота або безпровідної мережі в малому офісі достатньо встановити одну безпровідну точку доступу. На рисунку 3.1 зображено архітектуру мережі з однією точкою доступу (АР).

Рисунок 3.1 – Архітектура мережі з однією точкою доступу


При створенні крупних корпоративних мереж з великою кількістю клієнтів і базових станцій виникає необхідність у використанні більш складного обладнання [3,9]. Кількість точок доступу необхідно збільшувати, для того щоб забезпечувати швидкість передачі даних не нижче 1 Мбіт/с. На рисунку 3.2 зображено архітектуру мережі з “n” точками доступу.
Рисунок 3.2 – Архітектура мережі з “n” точками доступу

Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка