Организация беспроводной Wi-fi сети в пассажирском вагоне класса купе (1196977), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Корпорация Teledesic, владельцами которой являются Bill Gates и Greg MacCaw, планирует создать всемирную систему передачи мультимедийной информации на основе LEO-технологии. Планируется, что такая сеть будет использовать 840 спутников и предоставлять пользователям каналы пере пускной способности от 62 Кбит / с до 2 Мбит / с.
2.2.6 Системы с технологией SST
Технология SST (Spread Spectrum Technology) использовано распределение сигнала по спектру частот. Это позволяет значительно повысить пропускные способности канала благодаря большей помехоустойчивости. Технологию SST уже длительный период применяли в военных целях. Есть две разновидности сетей SST:
FH-SS. Приемник и передатчик синхронно перескакивают с частоты на частоту;
DH-SS. В каждый момент времени сигнал «размазано» по широкому диапазону частот. Технология SST позволяет не только увеличить пропускные способности сети, но и лучше реализовать защиту информации от прослушивания. Внешний наблюдатель такую информацию воспринимает как «белый шум».
2.2.7 Радиорелейные системы
Радиорелейная связь (РРС) используется для передачи аналогового сигнала в телевидении и цифрового в последовательном коде по стандарту ITU G.703 в телефонии. Канал G.703 имеет пропускной способностью 2 Мбит / с. Его можно использовать, например, для соединения сегментов Ethernet. Современные цифровые РРС имеют полосу перепуска 2-34 Мбит / с. Поэтому часто ее разделяют на несколько каналов. Максимальное расстояние для связи РРС - 60-80 км. Для наземных РРС используют частотные диапазоны 1, 5, 7, 15, 23, 34 ГГц. Взаимодействия маршрутизатора и РРС постигают при помощи конвертера V.35/G.703.
2.2.8 Система лазерной связи
Система лазерной связи - это другого вида электросвязь, которая проходит через беспроводные соединения в атмосфере.
В этом режиме связи, информация передается через свободное пространство. В лазерном режим связи сигналы передаются от беспроводного передатчика к беспроводному приемнику без каких-либо помех или препятствий. Такое условие также называется состоянием линии визирования, при котором сигналы передаются без каких-либо препятствий. Лазерный диод является основным носителем в этом режиме связи. Он не требует каких либо проводов или кабелей, следовательно, не очень дорогой способ связи. Этот режим связи также быстрее, по сравнению с другими видами и является предпочтительнее по сравнению с другими типами систем связи. Единственное, что следует иметь в виду это то, что сигналы должны поступать без каких-либо помех.
2.3 История развития Wi-fi
В 1895 году русским физиком А.С. Поповым был продемонстрирован изобретенный им радиоприемник, который обеспечивал передачу информации беспроводным способом на большое расстояние при помощи радиоволн. Данное открытие послужило отправной точкой в истории беспроводных технологий.
Развитие беспроводных технологий передачи информации прошло путь от появления в 20-х годах ХХ века первых радиоприемников с амплитудной модуляцией до создания первых беспроводных телефонных систем в 1970-е годы. Сначала это были аналоговые сети, а затем в 1980-х годах появляется стандарт GSM. В последующие годы беспроводные технологии моментально вошли в жизнь потребителей, перешли на цифровые стандарты которые обеспечили лучшее качество сигнала, распределение спектра, большую защиту информации и безопасность. На сегодняшний день беспроводные сети развиваются очень быстро, тем самым стимулируют создание новых устройств и услуг.
В 1990 году образовалась всемирная организация по стандартам IEEE 802.11 (Институт инженеров по электричеству и электронике) (Institute of Electrical and Electronic Engineers), она пРисуноктупила к разработке стандарта для радиооборудования и сетей. На создание стандарта было потрачено семь лет и в июне 1997 г. была введена первая спецификация 802.11. Так как стандарт IEEE 802.11 разрабатывался очень долго, то на момент его появления заложенная в нем скорость передачи данных оказалась недостаточной. Это послужило причиной последующих доработок.
Создателем беспроводного протокола обмена данными Wi-Fi является инженер Джон О'Салливан, который создал его в 1996 году в лаборатории радиоастрономии CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) в Канберре, Австралия.
2.2 Принцип работы Wi-fi
Wi-Fi-технология позволяет решать три важных задачи: первая, упрощает общение с мобильным компьютером; вторая, обеспечивает комфортные условия для работы деловым партнерам, пришедшим в офис со своим ноутбуком; третья создает локальную сеть в помещениях, где прокладка кабеля невозможна.
Одним из главных достоинств любой Wi-Fi сети является возможность доступа в Интернет для всех её пользователей, которая обеспечивается либо прямым подключением точки доступа к интернет-каналу, либо подключением к ней любого сервера, соединенного с Интернет В обоих случаях мобильному пользователю не нужно ничего самостоятельно настраивать - достаточно запустить браузер и набрать адрес какого-либо интернет-сайта.
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ.)русск.) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с - наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения.
По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:
- автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные);
- точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные);
- бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера).
По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:
- со статическими настройками радиоканалов;
- с динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов;
- со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов.
В сетевую структуру входят адаптеры интерфейсов и базовые станции, которые передают и принимают радиосигналы. В беспроводной сети адаптеры на каждом компьютере преобразуют цифровые данные в радиосигналы, которые они передают на другие сетевые устройства. Они же преобразуют входящие радиосигналы от внешних сетевых элементов обратно в цифровые данные. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров no электротехнике и электронике) разработал набор стандартов и спецификаций для беспроводных сетей под названием «IEEE 802.11», определяющий форму и содержание этих сигналов. Базовый стандарт 802.11 (без индекса «Ь» на конце) был принят в 1997 году.
2.5 Основные стандарты
В настоящее время широко используется преимущественно три стандарта группы IEEE 802.11 (представлены в таблице 2.1).
Таблица 2.1 - Основные характеристики стандартов группы IEEE 802.11
| Стандарт | 802.11g | 802.11a | 802.11n |
| Частотный диапазон, ГГц | 2,4-2,483 | 5,15-5,25 | 2,4 или 5,0 |
| Метод передачи | DSSS,OFDM | DSSS,OFDM | MIMO |
| Скорость, Мбит/с | 1-54 | 6-54 | 6-300 |
| Совместимость | 802.11 b/n | 802.11 n | 802.11 a/b/g |
| Метод модуляции | BPSK, QPSK OFDM | BPSK, QPSK OFDM | BPSK, 64-QAM |
| Дальность связи в помещении, м | 20-50 | 10-20 | 50-100 |
| Дальность связи вне помещения, м | 250 | 150 | 500 |
802.11b — улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999). Описывает большие скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Этот стандарт широко продвигался со стороны WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) и изначально назывался Wi-Fi.
Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Подробнее о частотах и каналах WiFi:
- ратифицирован в 1999 году;
- используемая радиочастотная технология: DSSS;
- кодирование: Barker 11 и CCK;
- модуляции: DBPSK и DQPSK;
- максимальные скорости передачи данных в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps.
802.11g — 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003). Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 802.11b. Подробнее о частотах и каналах WiFi:
- ратифицирован в 2003 году;
- используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM;
- кодирование: Barker 11 и CCK;
- модуляции: DBPSK и DQPSK;
- максимальные скорости передачи данных (transfer) в канале:
- 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS;
- 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.
802.11n — увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g (сентябрь 2009)
IEEE 802.11n – самый передовой коммерческий WiFi-стандарт, на данный момент, официально разрешенный к ввозу и применению на территории РФ (802.11ac пока в процессе проработки регулятором). В 802.11n используются частотные каналы в частотных спектрах WiFi 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Хотя рекомендуется строить сети с ориентацией только на 802.11n, т.к. требуется конфигурирование специальных защитных режимов при необходимости обратной совместимости с устаревшими стандартами. Это ведет к большому приросту сигнальной информации и существенному снижению доступной полезной производительности радиоинтерфейса. Собственно даже один клиент WiFi 802.11g или 802.11b потребует специальной настройки всей сети и мгновенной ее существенной деградации в части агрегированной производительности.
Поддерживаются частотные каналы WiFi шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz).
Используемая радиочастотная технология: OFDM.
Используется технология OFDM MIMO (Multiple Input Multiple Output) вплоть до уровня 4х4 (4хПередатчика и 4хПриемника). При этом минимум 2хПередатчика на Точку Доступа и 1хПередатчик на пользовательское устройство.
2.6 Процесс передачи данных
Как известно, обрабатывающее устройство компьютера может распознавать только два информационных состояния: либо сигнал пРисунокутствует на входе устройства, либо его там нет. Эти два условия также обозначаются как 1 и 0, или «включено» и «выключено», или знак и пробел. Каждый пример 1 или 0 называется битом.
Отдельные биты не являются особо полезными, но, если соединить восемь из них в строку (в байт), можно получить 256 комбинаций. Этого достаточно для присвоения различных последовательностей всем буквам алфавита (как строчным, так и прописным), десяти цифрам от 0 до 9, пробелам между словами и другим символам, например знакам препинания и некоторым буквам, используемым в иностранных алфавитах. Современный компьютер распознает несколько 8-битовых байтов одновременно. По завершении обработки компьютер использует тот же битовый код. Результат может быть выведен на принтер, видеодисплей или канал передачи данных.
Входы и выходы, формируют схему коммуникаций. Аналогично процессору компьютера канал данных может распознавать только один бит в момент времени. Либо сигнал присутствует в линии, либо его нет.
В идеальной передающей цепи сигнал, поступающий на один конец, будет абсолютно идентичен исходящему. Но в реальном мире имеется некая разновидность шума, который может внедряться в чистый исходный сигнал. Шум определяется как нечто, добавляемое к исходному сигналу; он может быть вызван разрядом молнии, помехой от другого коммуникационного канала или неплотного контакта где-нибудь в цепи (например, атакой хищного ястреба на почтовых голубей). Каким бы ни был источник, шум в канале может повредить поток данных. В современной коммуникационной системе биты протекают через цепь предельно быстро — миллионы за каждую секунду, поэтому воздействие шума даже в долю секунды может уничтожить достаточное количество битов, чтобы превратить данные в бессмыслицу.
Для любого потока данных необходимо включить проверку ошибок. Для контроля корректности принятого байта используется проверка четности, контрольная сумма применяется для проверки блоков (групп байтов). Во время проверки ошибок в каждый блок добавляется некая разновидность стандартной информации, называемой контрольной суммой. Если приемное устройство обнаруживает, что контрольная сумма отличается от предполагаемой, оно запрашивает передатчик о повторной отправке этого же байта.
Компьютер должен оповестить устройство на другом конце, что готов к отправке, а требуемый адресат — к приему данных. Для реализации этого оповещения серии запросов и откликов квитирования должны сопровождаться полезными данными.
Связь через прямое физическое подключение между источником и точкой назначения не нуждается в добавлении какого-либо вида адреса или маршрутной информации как части сообщения. Сначала вы можете настроить подключение (осуществив телефонный вызов или вставив кабели в коммутатор), но после этого связь сохраняется до тех пор, пока вы не проинструктируете систему о разрыве. Такой тип подключения хорош для передачи голоса и простых данных, но недостаточно эффективен для цифровых данных в сложной сети, которая обслуживает множество источников и точек назначения, поскольку постоянно ограничивает возможности цепи, даже когда данные через канал не идут.
Альтернативой является отправка вашего сообщения на центральный коммутатор, который хранит его до тех пор, пока связь с точкой назначения не станет возможной. Это называется системой хранения и передачи. Если сеть была правильно разработана под тип данных и размер трафика системы, время ожидания будет незначительным. Если коммуникационная сеть покрывает большую часть территории, вы можете передавать сообщение на один или более промежуточных центров коммутации перед тем, как оно достигнет конечного адреса. Значительное преимущество такого метода заключается в том, что множество сообщений может передаваться по одной и той же цепи по принципу «как только будет возможен доступ».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
