48493 (Радио сети)

Курсовая работа

По теме «Радио сети»

Выполнил: Проверил:

Содержание

1. Введение…………………………………………….3

2. Wi-Fi и его возможности………………………….4

3. Спецификации стандарта IEEE 802.11. ………...5 Перспективы его развития.

4. Методы DSSS и FHSS в IEEE 802.11…………….15

5. Wi-Fi с поддержкой голоса ……………………….20

6. Список литературы……………………………….22

Введение

Беспроводные технологии связи стандартов IEEE 802.11 в России имеют собственную историю. Несмотря на то, что такие беспроводные сети завоевывают популярность, в сознании пользователя все «беспроводное» часто ассоциируется с «мобильным». Изменить сложившиеся стереотипы помогло значительное распространение решений на базе стандарта 802.11b (2,4 ГГц). Эти решения активно используются для создания фиксированных сетей доступа городского масштаба, а зачастую и района/области. Данный стандарт, хорошо известный как Wi-Fi и поддержанный крупнейшими вендорами глобального IT - телекоммуникационного рынка. Однако довольно быстро на российском рынке операторов фиксированной беспроводной связи частоты в диапазоне 2,4 – 2,48 ГГц были разделены между несколькими операторами, работающими на одной территории. Понятно, что при недостаточной емкости диапазона серьезно пострадало качество услуг. К тому же оно постоянно ухудшалось. Это связано в первую очередь с тем, что «внутриофисное» оборудование Wi-Fi использовалось для построения «внешних» сетей. Произнося слова «радиодоступ», «беспроводной Интернет», имеют в виду именно этот диапазон.

Wi-Fi и его возможности

Индустриальный альянс WEСA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) был переименован в Wi-Fi Alliance. Теперь решено использовать термин Wi-Fi (wireless fidelity) в качестве общего имени для стандартов 802.11a и 802.11b, а также, вероятно, и всех последующих, относящихся к беспроводным локальным сетям (WLAN).

Мобильный Интернет и мобильные локальные сети открывают корпоративным и домашним пользователям новые сферы применения карманных ПК, мобильных телефонов и ноутбуков. Все это становится возможным благодаря появлению хот-спотов — точек беспроводного доступа в аэропортах, гостиницах, кафе, конференц-залах и бизнес-центрах; одновременно с этим постоянно снижаются цены на беспроводное оборудование Wi-Fi и расширяется его ассортимент.

Аналитики из Juniper уверены, что сейчас самое время для инвестиций: к 2008 г. годовой доход от услуг хот-спотов составит 9,5 млрд. долл. На ближайшую пятилетку придется и бурное развитие беспроводных ЛВС в тех странах Восточной Европы, где уровень проникновения мобильной связи и Интернета сравним с Западной Европой. Среди потенциальных ключевых рынков называют Россию, а также Чехию, Венгрию и Польшу, на долю которых приходится 90% всех электронно-коммерческих транзакций, совершаемых в Центральной и Восточной Европе. [журнал Computerworld, #04/2004]

В мире уже начался взрывообразный рост числа платных зон Wi-Fi, хотя еще и не урегулированы вопросы роуминга. Так, T-Mobile, владеющая сетью хот-спотов, намерена охватить зонами Wi-Fi все книжные магазины компании Borders (их в США насчитывается около 400).

Спецификации стандарта IEEE 802.11.

Перспективы его развития.

IEEE 802.11 — это семейство спецификаций, разработанных IEEE (Институтом инженеров по электротехнике и электронике) и лежащих в основе функционирования беспроводных сетей. В стандартах 802.11 определены принципы взаимодействия устройств в беспроводной сети. Семейство IEEE 802.11 включает в себя стандарты беспроводных сетей 802.11a, 802.11b и 802.11g.  

IEEE постоянно развивает 802.11 и готовит новые спецификации. 

Базовый стандарт. Протоколы беспроводных локальных сетей определяет базовый стандарт IEEE 802.11, разработанный в 1997 г. Основные из них — протокол управления доступом к среде MAC (Medium Access Control — нижний подуровень канального уровня) и протокол PHY передачи сигналов в физической среде, а именно в диапазоне радиоволн и инфракрасного излучения. 

Доступ к среде (MAC). Стандартом 802.11 определен единственный подуровень MAC, взаимодействующий с тремя типами протоколов физического уровня для разных технологий передачи сигналов. Сигналы могут передаваться по радиоканалам в диапазоне 2,4 ГГц с широкополосной модуляцией с прямым расширением спектра (DSSS), скачкообразной перестройкой частоты (FHSS), а также по каналам с инфракрасным излучением. Спецификациями стандарта предусмотрены два значения скорости передачи данных — 1 и 2 Мбит/с.
        По сравнению с проводными Ethernet-сетями возможности подуровня MAC расширены за счет функций, обычно выполняемых на более высоком уровне, в частности процедур фрагментации и ретрансляции пакетов. Это вызвано необходимостью повысить эффективную пропускную способность системы, снизив накладные расходы на повторную передачу пакетов.
        В качестве основного метода доступа к среде стандартом 802.11 определен механизм CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance — множественный доступ с обнаружением несущей и предотвращением коллизий). 

Управление питанием. Для экономии энергоресурсов мобильных рабочих станций стандартом 802.11 предусмотрен механизм переключения станций в так называемый пассивный режим с минимальным энергопотреблением. 

Архитектура и компоненты сети. В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). 

 Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями. 

Роуминг. Для обеспечения перехода мобильных рабочих станций из зоны действия одной точки доступа к другой в многосотовых системах предусмотрены специальные процедуры сканирования (активного и пассивного прослушивания эфира) и присоединения (Association), однако строгих спецификаций по реализации роуминга стандарт 802.11 не предлагает.

 Обеспечение безопасности. Для защиты сетей 802.11 предусмотрен комплекс мер безопасности передачи данных под общим названием Wired Equivalent Privacy (WEP). Он включает механизмы и процедуры аутентификации для противодействия несанкционированному доступу к сети и шифрование для предотвращения перехвата информации.

Работающие стандарты

Беспроводные ЛВС — самый динамичный сектор коммуникационных технологий. Три года назад появились первые устройства 802.11b, в конце 2001-го было выпущено оборудование 802.11a и анонсированы первые изделия 802.11g. Некоторое неудобство вызывает несовместимость друг с другом продуктов 802.11b и 802.11a. Новый 802.11g совместим с 802.11b, но не с 802.11a. Стандарт IEEE 802.11g разработан для более высоких значений пропускной способности беспроводных соединений (54 Мбит/с), чем его предшественник 802.11b. Точка доступа 802.11g будет поддерживать клиентов 802.11b и 802.11g. Соответственно ноутбук с картой 802.11g сможет подключаться и к уже действующим точкам доступа 802.11b, и ко вновь создаваемым 802.11g.

Базирующееся на стандарте 802.11g оборудование вскоре появится на потребительском рынке. Однако уже сейчас доступно высокоскоростное оборудование 802.11a. Оно выпускается несколькими производителями и также предлагает пропускную способность до 54 Мбит/с.

IEEE 802.11b. В окончательной редакции широко распространенный стандарт 802.11b был принят в 1999 г. и благодаря ориентации на освоенный диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования. В качестве базовой радиотехнологии в нем используется метод DSSS с 8-разрядными последовательностями Уолша. Поскольку оборудование 802.11b, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.

Как и в случае базового стандарта 802.11, четкие механизмы роуминга спецификациями 802.11b не определены.

Большинство компаний предпочитают системы именно этого стандарта. Это обусловлено тем, что данный стандарт был введен в строй еще в 1999 г. и сейчас разработано уже четвертое или пятое поколение поддерживающих его устройств. В таком оборудовании устранена большая часть прежних недостатков, а его цена приблизилась к доступному для массового потребителя уровню. Пропускная способность (теоретическая 11 Мбит/с, реальная — от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям большинства приложений.

IEEE 802.11a — стандарт беспроводных локальных сетей, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные ЛВС стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, т. е. примерно в пять раз быстрее сетей 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.

Это наиболее широкополосный из семейства стандартов 802.11. Редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три обязательные скорости — 6, 12 и 24 Мбит/с и пять необязательных — 9, 18, 36, 48 и 54 Мбит/с. В качестве метода модуляции сигнала принято ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Его наиболее существенное отличие от методов DSSS и FHSS заключается в том, что OFDM предполагает параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким частотам диапазона, в то время как технологии расширения спектра передают сигналы последовательно. В результате повышается пропускная способность канала и качество сигнала.

К недостаткам 802.11а относятся большая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц — около 100 м). Кроме того, устройства для 802.11а дороже, но со временем ценовой разрыв между продуктами 802.11b и 802.11a будет уменьшаться.

IEEE 802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения WLAN, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Благодаря применению технологии ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Оборудование, поддерживающее стандарт IEEE 802.11g, например точки доступа беспроводных сетей, обеспечивает одновременное подключение к сети беспроводных устройств стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11b.

Стандарт 802.11g представляет собой развитие 802.11b и обратно совместим с 802.11b. Теоретически 802.11g обладает достоинствами двух своих предшественников. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, хорошее дальнодействие и высокую проникающую способность сигнала. Можно надеяться и на разумную стоимость оборудования, поскольку низкочастотные устройства проще в изготовлении.

Перспективные спецификации

На данный момент не возможно указать точных дат разработок перспективных спецификаций, поэтому расположим их в алфавитном порядке. Исследовательские группы, работающие с 802.11, изучают возможность управления беспроводными сетями при дальнейшем увеличении их полосы пропускания и анализируют особенности их согласования с другими беспроводными технологиями.

Несмотря на применение сетей стандарта IEEE 802.11 в общественных местах, пока не ясно, насколько беспроводные локальные сети подходят для сетей поставщиков услуг. Рабочая группа IEEE 802.11 Working Group, выпустившая серию стандартов для Wi-Fi, готовит набор новых спецификаций.

Была сформирована группа Wireless Interworking, занявшаяся анализом взаимодействия 802.11 с другими беспроводными сетями — GSM, мобильными службами третьего поколения и сетями стандарта European HiperLAN 2. Эта группа также рассматривает проблемы унифицированной аутентификации в гетерогенных сетях.