Безжични мрежи

Безжични мрежи

Същност и история на безжични мрежи.

Безжичните мрежи са обещаваща и все по-популярна технология, предлагаща голям набор от предимства пред традиционната жична технология. Тези предимства се простират от увеличено удобство за клиентите и намаляване на разходите за изграждане, до улесняване на инсталацията на мрежата. Едно внедряване на безжична мрежа може да спести значително количество средства, тъй като няма нужда от допълнителни кабели, куплунзи или мрежови комутатори. Добавянето на нови потребители се свежда до инсталирането на безжична карта и включването на машината. Безжичните мрежи се използват, също така, за предоставяне на мрежов достъп на места, където няма традици­онна мрежова инфраструктура.

Вероятно най-голямото влияние на безжичните мрежи може да бъде усетено в доброто им възприемане от потребителите. Най-очевидният пример за по­пулярността на тази технология може да бъде видян при новите преносими компютри, повечето от които вече се доставят с интегриран 802.11b или g интерфейс.

Безжичните LAN мрежи са базирани на радиовълнова технология, разпределения спектър, първоначално разработена за военна комуникация от армията на САЩ по време на Втората световна война. Военните техници са се спрели на разпределения спектър, тъй като той е по-устойчив на заглушаване. Други предимства по онова време дали възможност за увеличаване на скоростта на предаване на радио данни. След 1945 г., цивилните предприятия започнали да разширяват тази технология, осъзнавайки потенциалните ползи за потребителите.

Технологията разпределен спектър еволюирала до предшественика на съвременните безжични LAN мрежи през 1971 г., благодарение на един проект на Хавайския университет, наречен AlohNet. Този проект дал възможност на седем компютъра на различни острови да общуват двупосочно с централен комутатор на остров Оаху.

Проучванията на университета покрай AlohNet прокара пътя към първото поколение от съвременно оборудване за безжични мрежи, което работеше в честотния диапазон 901-928 MHz. Тази фаза от развитието се радваше на ограничена употреба от потребителите, поради задръстване на честотната лента и относително ниската скорост, поради което употребата беше ограничена предимно за военни цели.

От този момент насам, за свободно използване беше определена честотата 2.4 GHz, така че безжичната технология започна своя растеж в този диапазон и беше създадена спецификацията 802.11. Тази спецификация прераснала в широко разпространения стандарт 802.11b, като същевременно продължава да се развива към все по-бързи и по-сигурни реализации на технологията.

Едно от основните преимущества на безжичните технологии е мобилността. Невъзможността за свързване на подвижни (мобилни) работни станции се явява принципно непреодолимо ограничение, характерно за кабелните мрежи. Това ограничение се отнася за всякакъв вид комуникация . както за обикновена телефонна и факсимилна връзка, така и за предаване на данни. Това ограничение е от технологичен, а не от икономически характер. Използването на радиотехнология дава възможност за преодоляване на това ограничение, предизвиквайки бурно развитие на мобилните клетъчни мрежи.

Мобилни мрежи се използват основно за гласова телефонна връзка, а не за предаване на данни. Такива са мобифони, GSM, таксиметрови радиостанции. Тези мрежи също позволяват предаване на данни (чрез радиомодеми), но на много ниска скорост. Тук основна тема ще бъдат безжичните устройства с висока скорост на предаване на данни.

Друго преимущество на безжичните мрежи е не от технологичен, а от чисто икономически характер. То се отнася за присъединяването към мрежата на отдалечените абонати, когато прокарването на кабел се оказва икономически неизгодно. Това могат да са абонати, разпръснати по обширна слабонаселена (и труднодостъпна) територия или пък абонати, събрани в отдалечено или труднодостъпно място. В първия случай икономически неизгодно се оказва прокарването на кабели към клиентите, а във втория магистралните кабели ("опорната мрежа").

Третият фактор, който е специфичен за страни с бурно развиваща се икономика и бавно развитие на телефонната мрежа за общо ползване, е факторът бързина . надеждни комуникации са нужни сега, веднага, а за прокарването на кабелна мрежа трябват големи инвестиции и продължително време. Безжичните мрежи решават най-важния проблем на икономическата инфраструктура . проблемът за телекомуникацията изобщо. Проблемите се решават бързо, надеждно и сравнително евтино. При правилно използване на радиовръзките може да се постигне висок икономически резултат.

При жичните мрежи най-голямо разпространение е получил стандартът Ethernet, поради лесната и евтината си реализация. Този стандарт предоставя обща високоскоростна среда за пренос на данни, която може да се ползва от всички абонати в мрежата, но не едновременно. Заради съвместимост с кабелния Ethernet, протоколът при безжичните мрежи е подобен и се нарича Radio-Ethernet. Този стандарт е приет от IEEE под номер 802.11.

Стандартът Radio-Ethernet има две основни приложения. Първото от тях е безжична локална мрежа в едно здание или на територията на едно предприятие. Така се решава проблемът с "ограничената мобилност" . сътрудник с преносим компютър, който се мести от стая в стая и от всякъде има достъп към мрежата. Второто приложение решава проблема за включването на абоната към Интернет.

Радиоустройствата работят на честота 2.4 GHz. При тази висока честота се постига висока скорост на предаване на данни, но се поставя и едно съществено ограничение - трябва да има пряка видимост между устройствата, които си комуникират. Друга работна честота е 915 MHz. При тази честота не се изисква пряка видимост, но при нея има силно зашумяване, причинено от други средства за връзка. Поради тази причина се препоръчва честотата 915 MHz да се използва само в рамките на една сграда.

Радиоустройствата работят на два основни принципа: метод на честотните скокове (FHSS) и метод на пряката последователност (DSSS). При FHSS честотната лента се разделя на 79 канала, като в определен момент се използва само един канал. Данните се предават по един канал, като по псевдослучаен закон се "скача" в друг канал и по него се предават другите данни. При метода DSSS честотната лента се разделя на 11 канала, като един бит се превръща в 11 бита, които се предават едновременно и паралелно. Поради своята простота технологията FHSS се развива по-рано. При 2.4 GHz е възможна работата й в слабозашумена среда, т.е. вътре в сгради, като достига максимална скорост 2 Mbps.

DSSS технологията е по-нова и може да работи в много зашумени среди, както и навън в общото пространство и достига максимална скорост 11 Mbps.

802.11а работи в 5GHz-я обхват на 54Мб/с, но с технология наречена "rate doubling" достига 108МБ/с, но това са по-скоро теоретични стойности и в мрежи в production се достигат едва 20-25МБ/с.

802.11b теоретично стига 11Мб/с, но реално докарва едва 2-4Мб/с.

802.11g стандарта използва OFDM мултиплексиране и достига скорости от 54Мб/с. Работи със същата честотна лента като 802.11а, но поради по-доброто мултиплексиране достига високи скорости.


Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDM се използва в 802.11a и 802.11g и предлага значително подобрение в сравнение с предишните DS/FH системи. При OFDM всеки тон е ортогонален на съседните си и по този начин се избягва нуждата от защитни интервали както при другите две системи. Тези защитни интервали намаляват ефективната честотна лента с около 50%. Понеже OFDM се състои от множество теснолентови сигнали, смущенията между тях са много малки не засягат съседните канали.

В зависимост от вида на антената и дали тя е за вътрешно или външно ползване диаграмата на покритие варира сериозно – от 100м до няколко километра при по-новите модели. Има 2 начина за закачане на клиенти към мрежата – чрез активно или пасивно сканиране на мрежата.

Активното сканиране представлява пускане на тестови сигнали от безжичната станция, която се опитва да се закачи към мрежата. Тези сигнали ще съдържат Service Set Identifier (SSID) на мрежата, към която иска да се включи. Когато се намери точка за достъп със същото Service Set Identifier (SSID) точката ще върне отговор. Следват стъпките по автентификация и асоцииране на канали.

Пасивното сканиране се осъществява чрез слушане за управляващи клетки (beacons), които се предават от AP(Access Point), това е така наречения infrastructure mode или от peer node-овете (ad hoc). Когато даден възел получи beacon съдържащ SSID-то на мрежата, към която иска да се върже, той прави опит за връзка. Пасивното сканиране е постоянен процес и крайните възли могат да се асоциират и дисоциират с различни access point в зависимост от текущото ниво на сигнала.

Безжични устройства и топологии на мрежи

Безжични устройства и топологии на мрежи


1. Безжични мрежи в една сграда.

Безжичната технология може да замести традиционната кабелна мрежа или да разшири нейния обхват и възможности. Подобно на жичното, безжичното оборудване се състои от клиентски адаптер (ISA, PCI, PC), Access Point (точка за достъп), която изпълнява ролята на концентратор (HUB). Безжичната мрежа може да се конфигурира като мрежа от инфраструктурен тип (с AP) или от неинфраструктурен тип (само от клиентски адаптери). За увеличаване на разстоянието и допълнителни възможности АР може да се конфигурира като център при звездна технология и да функционира като мост към Ethernet мрежа.

Вътре в сградата безжичните клиенти могат да се придвижват свободно, дори и извън нея, докато все още има връзка.

Използването на безжичната LAN технология при настолните системи предлага на фирмите гъвкавост, невъзможна при обикновените LAN. Настолните клиентски системи могат да се преместват навсякъде в предприятието, колкото често е необходимо, т.е. безжичната технология е незаменима за временни работни групи и при бързо разрастващи се организации.


2. Безжични мрежи между отделни сгради.

Чрез безжичните мостове мрежите в отделните сгради могат да се обединят в една обща. При свързване чрез обикновен меден проводник или оптичен кабел може да има непреодолими препятствия (водни площи). За безжичния мост тези препятствия са несъществени, защото данните се предават по въздуха.

При липса на безжична алтернатива, организациите използват наети линии, за да свържат заедно своите локални мрежи. Оборудването е скъпо, наетата линия се пуска сравнително бавно и се плаща всеки месец, скоростта й е ниска. Безжичните мостове могат да се инсталират за един ден, като се заплаща само оборудването обикновено. Високата скорост на безжичните мостове позволява пренос не само на данни, а също и на глас, видеоконферентни връзки.


3. Клиентски адаптери и AP

Серията "Cisco Aironet 350" клиентски адаптери комбинират в себе си мобилност, свобода и гъвкавост характерни за безжичната технология, заедно с високата скорост изисквана от бързоразвиващите се информационни технологии технологии. Снабден с клиентски безжичен PC адаптер, всеки потребител с преносим компютър, лаптоп или друго преносимо устройство може да се придвижва свободно в района на една сграда, запазвайки непрекъснат достъп до централно разположени данни. Чрез безжичните PCI и ISA адаптери всеки настолен компютър може бързо да се включи към съществуващата локална мрежа, без скъпо, бавно и често непрактично полагане на кабели. Използването на безжична технология позволява на една организация да расте, реорганизира или дори да се премести без да загуби своята ефективност.

"Cisco Aironet 350" серията АР предоставя функционалността на хъбовете при жичните мрежи; добавят се още мобилност и допълнително управление. АР може лесно да се свърже към 10- или 100-Mbps Ethernet мрежа чрез RJ-45 порт. В този случай АР играе ролята на мост между Ethernet CSMA/CD протокола и безжичния CSMA/CA протокол, безпроблемно интегрирайки безжичната функционалност в жичната инфраструктура. АР могат да се конфигурират на място през сериен порт или отдалечено през локалната мрежа. Възможно е също да се управляват през уеб-браузър или управляващ конзолен интерфейс.


4. Безжични мостове

Безжичните мостове от серията Cisco Aironet 350 са предназначени да свързват две или повече мрежи, разположени далеч една от друга. Високоскоростните връзки между безжичните мостове Cisco Aironet предлагат ниска цена. Избягват се скъпоструващите наети линии или кабели от оптични влакна. Първоначалната инвестиция се изплаща бързо от спестените пари за поддържане на наетата линия.

Безжични мостове

Мрежата може да се организира с Aironet 350 в нивото за достъп и Aironet 1400 в ядрото на мрежата като по-мощни устройства с по-голям капацитет, които да извършват комутацията на локално ниво.

Безжични мостове Cisco Aironet 350

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Безжичните мрежи са лесни и рентабилни за изграждане. Повишавайки мобилността и гъвкавостта на мрежовите потребители те са привлекателна алтернатива на кабелните мрежи. Безжичните локални мрежи намаляват разходите свързани с инсталацията и поддръжка на мрежата и повишава производителността на персонала. Съществува голямо разнообразие от топологии и конфигурации, от връзка между две устройства до сложен дизайн поддържащ много на брой потребители.

Мрежовите потребители в една фирма обикновено са свързани към локална мрежа за да имат достъп например до интернет, електронната си поща, онлайн услуги или обща информация. Чрез безжичните решения потребителите могат да имат достъп до тези мрежови услуги без да е необходимо да търсят място за включване в кабелната мрежа. В същото време компаниите могат да изграждат нови или да разширяват съществуващите мрежи без да се налага да инсталират или да преместват кабели. Безжичните локални мрежи много предимства в сравнение с траидиционните кабелни мрежи.

Безжичната локална мрежа е информационна комуникационна система, която приема и предава данни по въздуха като използва радио технологии. Безжичните локални мрежи се използват както в компаниите така и в домашна обстановка. Те могат да бъдат разширение към съществуващата мрежа или в по- малките фирми като алтернативен заместник на кабелните мрежи. Те осигуряват всички предимства и характеристики на традиционните технологии за локални мрежи като Ethernet или Token Ring без ограниченията от инсталиране на нови кабели. По този начин безжичните локални мрежи позволяват на компютърните потребители да имат връзка с мрежата навсякъде в рамките на сградата.




Коментари: