Расскажите про метод общей среды передачи данных?

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 27Следующая ⇒

Расскажите об МАС-адресах?

Спецификации физической среды Ethernet?

Лекция 11. Беспроводные локальные сети IEEE 802.11. Персональные сети и технология Bluetooth.

План:

1. Беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN)

2. Стек протоколов IEEE 802.11

3. Спецификации 802.11

4. Контрольные вопросы

Беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN).

Преимущества:

1. Простота и дешевизна инсталляции и модификации;

2. Пбеспечение мобильности пользователей.

Недостаток - неустойчивая и непредсказуемая беспроводная среда и подверженность влиянию помех от разнообразных бытовых приборов и других телекоммуникационных систем, атмосферные помехи и отражение сигнала

Распознавание коллизий в радиосети затруднено, поэтому вместо него используют методы предотвращения коллизий, включая метод опроса.

Применение базовой станции может улучшить связность сети (рис. 11.1, б), т.к обладает большей мощностью и ее антенна устанавливается так, чтобы более равномерно и беспрепятственно покрывать нужную территорию.

а б

Рис. 11.1. Связность беспроводной локальной сети,

а — специализированная беспроводная сеть,

б — беспроводная сеть с базовой станцией

Основные области применения беспроводных локальных сетей.

9. Домашние локальные сети.

10. Резидентный доступ альтернативных операторов связи, у которых нет проводного доступа к клиентам, проживающим в многоквартирных домах.

11. Организация локальных сетей в зданиях, где нет возможности установить современную кабельную систему, например в исторических зданиях с оригинальным интерьером.

12. Организация временных локальных сетей, например, при проведении конференций.

13. Расширения локальных сетей.

14. Мобильные локальные сети (возможность помещения в помещении или из здания в здание).

Самый популярный стандарт беспроводных локальных сетей — IEEE 802.11. Wi-Fi — по имени консорциума Wi-Fi Alliance (http: //wi-fi.org), который занимается вопросам совместимости и сертификации оборудования стандартов IEEE 802.11.

Топологии локальных сетей стандарта 802.11

Стандарт 802.11 поддерживает два типа топологий локальных сетей: с базовым и с расширенным наборами услуг.

Сеть с базовым набором услуг (Basic Service Set, BSS) образуется отдельными станциями, базовая станция отсутствует, узлы взаимодействуют друг с другом непосредственно (рис. 11.2).

Сети BSS не являются традиционными сотами в отношении зон покрытия, они мог - находиться друг от друга на значительном расстоянии, частично или полностью перекрываться.

Станции могут использовать разделяемую среду для того, чтобы передавать данные:

· непосредственно друг другу в пределах одной сети BSS;

· в пределах одной сети BSS транзитом через точку доступа;

· между разными сетями BSS через две точки доступа и распределенную систему;

· между сетью BSS и проводной локальной сетью через точку доступа, распределенную систему или портал.

Рис. 11.2. Сети с базовым набором услуг

Все базовые станции сети могут быть связаны между собой с помощью распределенной системы (Distribution System, DS), в качестве которой может использоваться радио- или инфракрасные волны или проводная среда. Точки доступа вместе с распределенной системой поддерживают службу распределенной системы (Distribution System Service, DSS). Задачей DSS является передача пакетов между станциями. При этом рабочая станция передает кадр своей точке доступа, которая через DS передает его точке доступа, обслуживающей сеть BSS со станцией назначения.

Сеть с расширенным набором услуг (Extended Service Set, ESS) состоит из нескольких сетей BSS, объединенных распределенной средой.

Рис. 11.3. Сеть с расширенным набором услуг

Сеть ESS обеспечивает станциям мобильность — они могут переходить из одной сети BSS в другую. Эти перемещения обеспечиваются функциями уровня МAС рабочих и базовых станций, поэтому они совершенно прозрачны для уровня LLC. Сеть ESS может также взаимодействовать с проводной локальной сетью. Для этого в распределенной системе должен присутствовать портал.

Стек протоколов IEEE 802.11

Стек протоколов стандарта IEEE 802.11 соответствует общей структуре стандартов комитета 802, и определяется нижними двумя уровнями, то есть физическим уровнем и уровнем MAC, а уровень LLC выполняет свои стандартные общие для всех технологий LAN функции.

Структура стека протоколов IEEE 802.11 показана па рис 11.4

Рис. 11.4. Стек протоколов IEEE 802.11

Уровень MAC выполняет в беспроводных сетях больше функций, чем в проводных:

· доступ к разделяемой среде;

· обеспечение мобильности станций при наличии нескольких базовых станций;

· обеспечение безопасности, эквивалентной безопасности проводных локальных сетей.

В сетях 802.11 уровень MAC поддерживает два режима доступа к разделяемой среде: распределенный режим DCF (Distributed Coordination Function) и централизованный режим PCF (Point Coordination Function) Режим PCF применяется в тех случаях, когда необходимо приоритезировать чувствительный к задержкам трафик.

На физическом уровне существует несколько вариантов спецификаций, которые отличаются используемым частотным диапазоном, методом кодирования и, как следствие, — скоростью передачи данных. Все варианты физического уровня работают с одним и тем же алгоритмом уровня МAС, но некоторые временные параметры уровня MAC зависят от используемого физического уровня.

Безопасность

В беспроводной сети несанкционированный доступ можно осуществить гораздо проще. В стандарте 802.11 предусмотрены средства обеспечения безопасности, которые повышают защищенность беспроводной локальной сети до уровня обычной проводной локальной сети. Поэтому основной протокол защиты данных в сетях 802.11 так и называется — WEP (Wired Equivalent Privacy — секретность, эквивалентная проводной) Он предоставляет возможность шифровать данные, передаваемые через беспроводную среду, и тем самым обеспечивает их конфиденциальность. Технология 802.11 предлагает еще один механизм безопасности аутентификацию — доказательство легальности пользователя, подключающегося к сети.

Для разработки более защищенного варианта беспроводных локальных сетей была создана рабочая группа 802.11i. В 2003 году консорциум Wi-Fi Alliance выпустил спецификацию под названием WPA (Wi-Fi Protected Access — защищенный доступ к Wi-Fi), которая представляла собой промежуточный неокончательный вариант стандарта 802.11i. В результате окончательный вариант стандарта 802.11i, одобренный в 2004 году, получил неофициальное название WPA2. Стандарт WPA2 описывает надежное средство защиты беспроводных локальных сетей, сочетающее в себе наиболее совершенные средства аутентификации пользователей и шифрования данных, применимые в компьютерных сетях. Поддержка протокола WPA2 является необходимым условием сертификации оборудования консорциумом Wi-Fi Alliance.

Физические уровни стандарта 802.11

Развитие беспроводных локальных сетей, направлено на повышение скорости передачи данных.

Другой немаловажной проблемой является выбранный диапазон частот радиоспектра. В соответствии с рекомендациями ITU диапазоны 2, 4, 3, 6 и 5 ГГц отведены для беспроводной передачи данных, при этом лицензирование этих диапазонов не рекомендуется. В США диапазон 3, 6 ГГц сравнительно недавно был отведен для беспроводных локальных сетей, в то время как в Европе он уже в течение ряда лет выделен для беспроводных сетей городов, работающих по стандарту IEEE 802.16 (WiMAX).

Спецификации 802.11

В 1997 году комитетом 802.11 был принят стандарт, который определял функции уровня MAC вместе с тремя вариантами физического уровня, которые обеспечивают передачу данных со скоростями 1 и 2 Мбит/с.

В 1999 году были приняты два варианта стандарта физического уровня 802.11а и 802.11b, заменяющие спецификации физического уровня 802.11 редакции 1997. В спецификации 802.11b института IEEE по-прежнему используется диапазон 2, 4 ГГц для повышения скорости до 11 Мбит/с.

Спецификация 802.11а обеспечивает повышение скорости передачи данных за счет использования полосы частот шириной 300 МГц из диапазона частот 5 ГГц. Скорость передачи данных в зависимости от метода кодирования первичной несущей частоты составляет 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 или 54 Мбит/с.

Стандарт 802.11g разработан летом 2003 года. Обеспечивал скорости до 54 Мбит/с, но в диапазоне 2, 4 ГГц, где до этого удавалось достигать максимальной скорости в 11 Мбит/с.

Стандарт 802.11n. Оборудование стандарта 802.11n появилось на рынке в конце 2006 года, а с начала 2007 года консорциум Wi-Fi Alliance начал его сертификацию.

Основной особенностью стандарта 802.11n является дальнейшее повышение скорости передачи данных (до 300 Мбит/с и выше). Оборудование стандарта 802.11n может работать как в диапазоне 5 ГГц, так и в диапазоне 2, 4 ГГц, хотя рекомендуемым диапазоном является диапазон 5 ГГц.

Персональные сети и технология Bluetooth

Персональные сети (Personal Area Networks, PAN) предназначены для соединения устройств, принадлежащих, как правило, одному пользователю, на небольших расстояниях. Типичным примером PAN да является беспроводное соединение компьютера с периферийными устройствами, такими как принтер, наушники, мышь, клавиатура и т. п. Мобильные телефоны также используют технологию PAN для соединения со своей периферией (чаще всего это наушники), а также компьютером своего владельца.

Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в пределах дома, так и мобильный, когда владелец устройств PAN перемещается вместе с ними между помещениями или городами.

Особенности персональных сетей.

· Многие из устройств, которые могут входить в персональную сеть, гораздо проще, чем традиционный узел LAN — компьютер.

· Область покрытия PAN меньше области покрытия LAN, узлы PAN часто находятся на расстоянии нескольких метров друг от друга.

· Высокие требования к безопасности.

· Преимущественно беспроводные решения.

· Устройство PAN сети должно излучать сигналы небольшой мощности, желательно не более 100 мВт (обычный сотовый телефон излучает сигналы мощностью от 600 мВт до 3 Вт).

Сегодня самой популярной технологией PAN является Bluetooth, которая обеспечивает взаимодействие 8 устройств в разделяемой среде диапазона 2, 4 ГГц со скоростью передачи данных до 723 Кбит/с.

Архитектура Bluetooth

Стандарт Bluetooth разработан группой Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group), которая была организована по инициативе компании Ericsson. Стандарт Bluetooth также адаптирован рабочей группой IEEE 802.15.

Область покрытия, от 10 до 100 м. В пикосеть может входить до 255 устройств, но только 8 из них могут в каждый момент времени быть активными и обмениваться данными. Одно из устройств в пикосети является главным, остальные — подчиненными (рис 11.5). Активное подчиненное устройство может обмениваться данными только с главным устройством, прямой обмен между подчиненными устройствами невозможен.

Рис. 11.5. Пикосеть и рассредоточенная сеть

Главное устройство отвечает за доступ к разделяемой среде пикосети, которая представляет собой нелицензируемые частоты диапазона 2, 4 ГГц. Разделяемая среда передает данные со скоростью до 3 Мбит/с, но из-за накладных расходов на заголовки пакетов и смену частот полезная скорость передачи данных в среде не превышает 2, 1 Мбит/с Пропускная способность среды делится главным устройством между семью подчиненными устройствами на основе техники TDM.

Такая архитектура позволяет применять более простые протоколы в устройствах, выполняющих функции подчиненных (например, в радионаушниках), и отдает более сложные функции управления пикосетью компьютеру, который, скорее всего, и будет главным устройством этой сети.

Присоединение к пикосети происходит динамически. Главное устройство пикосети, используя процедуру опроса, собирает информацию об устройствах, которые попадают в зону пикосети. После обнаружения нового устройства главное устройство проводит с ним переговоры. Если желание подчиненного устройства присоединиться к пикосети совпадает с решением главного устройства (подчиненное устройство прошло проверку аутентификацию и оказалось в списке разрешенных устройств), то новое подчиненное устройство присоединяется к сети.

Несколько сетей, которые обмениваются между собой данными, образуют рассредоточенный узел.

Новые свойства Bluetooth

В последних версиях стандартов Bluetooth были анонсированы некоторые нововведения:

□ режим EDR - повышение скорости передачи данных в этом режиме до 3 Мбит/с.

□ пониженная скорость обмена в ждущем режиме - Такой режим позволяет увеличить время работы батарей портативных устройств в 3-10 раз.

□ безопасная простая стыковка - позволяет ускорить процедуру стыковки и предлагает более высокую степень защиты соединений.

□ использование технологии NFC (Near Field Communication — связь ближнего радиуса действия) для автоматической стыковки устройств. NFC — это новая технология, разработанная для беспроводного взаимодействия устройств на расстояниях в 10-20 см.

□ альтернативные МАС-уровень и физический уровень – возможность переключиться на соединение, использующее отличную от Bluetooth технологию передачи данных. В версии 3.0 протоколов Bluetooth определены пока только технологии 802.11

Контрольные вопросы

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒