Топология для беспроводной сети

Беспроводные локальные сети

Беспроводная локальная сеть ( WLAN ) — локальная сеть, в которой соединения между сетевыми устройствами выполнялись без использования проводов. Термин Wi-Fi (хотя первоначально это было название только одного продукта, использующего определенный стандарт WLAN) используется в качестве синонима для термина WLAN.

Характеристики

Эти типы сетей чаще всего создаются с использованием микроволн в качестве среды передачи сигнала, а также с использованием инфракрасного излучения . Они разработаны на основе стандарта IEEE 802.11 , который описывает физический и MAC- уровни.
Для связи через микроволны используется диапазон 2,4 ГГц [в стандартах: 802.11, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac и 802.15.1 (bluetooth)] или 5 ГГц (в стандартах 802.11a, 802.11n, 802.11 переменный ток). В Европе полоса 2,4 ГГц разделена на 13 каналов в диапазоне 2400–2483,5 МГц с шагом 5 МГц (центральная частота первого канала составляет 2412 МГц). Однако полоса пропускания, занимаемая одной сетью, составляет около 20 МГц, поэтому на практике только три сети могут работать без взаимных помех, поскольку каналы перекрываются. Каждый канал имеет свою собственную несущую частоту , которая модулируется при передаче информации.
Скорость передачи данных зависит от используемого стандарта и расстояния между используемыми устройствами и обычно составляет 11 (802.11b) или 54, 108 (802.11a / g) Мбит / с .

Вся инфраструктура беспроводных сетей состоит из следующих элементов:

сетевые карты — обычно PCI , USB или PCMCIA
точки доступа
антенна
кабели, разъемы, адаптеры , антенные разветвители , терминаторы
Безопасность
WEP-шифрование использовалось как стандартная защита данных в беспроводных сетях. Длина ключа от 40 до 104 бит замедляет передачу. Пользователь должен знать пароль, на основании которого будет сгенерирован ключ. Без ключа пользователь не сможет подключиться к беспроводной сети.

Из-за известных недостатков WEP-шифрования в настоящее время используется WPA или WPA2 .

Совместимость с беспроводными и проводными сетями
Кабельные и беспроводные сети могут использоваться вместе (например, две кабельные сети, подключенные по беспроводной сети, компьютер, подключенный по беспроводной сети к проводной сети или наоборот). Это возможно благодаря внешним беспроводным сетевым картам, подключенным к разъему RJ-45 (их можно подключить к любому устройству, а не только компьютеру), беспроводному маршрутизатору с разъемами RJ-45 и т.д.

Преимущества

мобильность — терминалы могут перемещаться
простая установка — нет необходимости прокладывать кабели
гибкость — простое добавление новых терминалов
дальность действия — от нескольких метров (в зданиях) до нескольких десятков километров
быстрое расширение и модификация структуры сети

Недостатки.

частая несовместимость решений разных производителей
более низкий уровень безопасности, чем у проводных решений
низкая скорость передачи данных до времени стандарта 802.11n
помехи в сети
меньшая стабильность соединения

Места все более распространенных установок беспроводной сети:

транспорт — обмен информацией при перевозке грузов, перемещении товаров, обновлении дорожных знаков и т. д.
торговля — быстрые изменения в организации интерьера
здравоохранение — возможность для врачей и персонала получать быстрый доступ к данным пациента и пользоваться консультациями, а также удаленное использование медицинского оборудования с компьютерным управлением
финансовые услуги — простая организация банковских услуг и коммерческих операций
образование — наличие университетских компьютеров из разных точек университета
производство — возможность удаленно контролировать работу роботов

Топология беспроводной сети

Беспроводные локальные сети — это решение для использования в домах и небольших офисах, где необходимо подключить компьютеры, принтеры, мультимедийные устройства, игровые приставки и модемы. Беспроводные устройства устраняют необходимость в проводке.
В настоящее время среди беспроводных сетей мы можем выделить два основных типа топологии, а именно:

Топология звезды

Наиболее широко используемой топологией (в беспроводных сетях) сегодня является топология типа «звезда». Для связи используется одна центральная база (точка доступа). Информационный пакет отправляется с сетевого узла и принимается на центральной станции и направляется через него на соответствующий узел. Сети, построенные в этой топологии, имеют большой потенциал и эффективны. Использование точки доступа увеличивает максимальное расстояние между станциями (компьютерами), а также позволяет подключать проводную локальную сеть к беспроводной локальной сети. Сеть, построенная на основе этой топологии, может быть расширена практически по желанию путем подключения большего количества точек доступа.

Топология решетки

Топология «решетки» отличается от топологии «звезда» и представляет немного другой тип архитектуры сети. В ячеистых сетях отдельные узлы (точки доступа) не связываются с другими узлами через центральные точки переключения, а обмениваются данными с ними напрямую или через другие узлы, которые являются частью сетки. Коммутируемые сети устанавливать не нужно, поскольку решения для точек доступа принимаются самими точками доступа с помощью специального программного обеспечения. Протоколы играют центральную роль в ячеистых сетях, которые автоматически обнаруживают узлы и определяют топологию всей среды.

Сетевые ЛВС чаще всего основаны на технологии 802.11 (a, b или g), но они также могут использовать любую радиотехнологию, такую как UltraWideband или 802.15.4. Важно, чтобы в этой ситуации протоколы не поглощали слишком большую пропускную способность сети (не более 2 процентов). Все задачи, связанные с определением топологии и выбором пути, выполняются в фоновом режиме, и каждый узел создает свой собственный список, который содержит смежные узлы и другую информацию, необходимую для отправки пакетов. Если конфигурация сети изменяется, то есть прибывает новый узел или «выпадает» существующий узел из топологии, список автоматически изменяется, всегда отражая текущее состояние сети. Преимущество ячеистых сетей состоит в том, что их можно быстро и легко расширять. Просто добавьте больше узлов, а остальные автоматически выполняются специальными программами, расположенными в точках доступа.

Типы беспроводных сетей

Режим Ad-hoc (также называемый IBSS — независимый базовый набор услуг ) — в этом случае все сетевые устройства обмениваются данными друг с другом напрямую (если это позволяет диапазон радиосвязи) — не использует точки доступа.
Режим инфраструктуры (также называемый стационарным) — использует точки доступа (AP); все устройства обмениваются данными только с точкой доступа, которая действует как шлюз (для проводной сети) и обеспечивает связь между устройствами беспроводной сети.
Признание патента для WLAN
2 апреля 2012 года австралийское правительственное исследовательское агентство CSIRO выиграло патентную заявку в США на патент на WLAN

Источник

Беспроводные сети

За последние годы рынок мобильных устройств, таких как PDA (Personal Digital Assistant, личный цифровой секретарь) и мобильные компьютеры, претерпел огромные изменения. Наблюдается четкая тенденция к развитию, а следовательно, и к повсеместному внедрению и удешевлению большинства устройств, бывших ранее в определенной степени элитными аксессуарами.

Портативные ноутбуки и PDA в настоящее время стали как повседневным рабочим инструментом, так и средством развлечения. С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая необходимость в оперативном осуществлении коммуникаций между ними, в обмене данными, в быстром получении информации.

Неудивительно, что происходит интенсивное развитие рынка технологий беспроводных коммуникаций. Особенно это актуально в отношении беспроводных сетей, или так называемых WLAN-сетей (Wireless Local Area Network, беспроводная локальная сеть).

WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными кабельными сетями:

• WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;
• пользователи мобильных устройств при подключении к локальным беспроводным сетям могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети;
• скорости современных сетей довольно высоки (порядка 108 Мбит/с), что позволяет использовать их для очень широкого спектра задач;
• с помощью дополнительного оборудования беспроводная сеть может быть успешно соединена с кабельными сетями;
• WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, если невозможна прокладка кабеля для обычной сети.

Специфика подобных сетей заключается в том, что при выборе оборудования факторы надежности, безопасности и масштабируемости отходят на второй план. Основными становятся вопросы стоимости оборудования и простоты настройки и обслуживания. Беспроводные сети все чаще и чаще используются для организации домашних и мелких офисных сетей с последующим подключением к глобальной сети Интернет с помощью технологии ADSL или тех же беспроводных технологий Radio-Ethernet или WiMAX.

В зависимости от способа подключения к Интернету центральным устройством такой беспроводной сети может стать модем со встроенной точкой доступа или беспроводной маршрутизатор. В первом случае подразумевается, что подключение организовано по технологии ADSL. Второй вариант подойдет практически для любого другого способа подключения, лиш бы Интернет был доступен на выходе устройства с портом Ethernet (рис 1.3, рис. 1.4).

Обычно и ADSL-модемы с точкой доступа, и беспроводные маршрутизаторы имеют встроенный Ethernet-коммутатор (как правило, на 4 порта), который при необходимости можно использовать для подключения проводных устройств.

Дня увеличения площади покрытия беспроводной сети, а также для увеличения возможного количества пользователей сеть может расширяться путем установки дополнительных точек доступа.

Теоретически каждая точка доступа Wi-Fi может поддерживать до 2048 беспроводных клиентских устройств. На практике из-за того, что доступная полоса пропускания делится между всеми одновременно работающими пользователями, приходится ограничиваться 10-20 пользователями на одну точку доступа — в зависимости от конкретных требований к скорости обмена данными.

В настоящее время широкое распространение получили три технологии построения беспроводных сетей: Технология Radio-Ethernet, WiMax и Wi-Fi.

Однако если первые две ориентированы в основном на организацию капала подключения к провайдерам интернет-услуг, то Wi-Fi была изначально ориентирована на организацию SOHO (Small Office — Home Office) сетей.

На данный момент существует четыре основных стандарта Wi-Fi:

• IEEE 802.11 — 1 Мбит/с и 2 Мбит/с, 2,4 ГГц;
• IEEE 802.11a — 54 Мбит/с, 5 ГГц;
• IEEE 802.11b — дополнение к 802.11 для поддержки 5,5 Мбит/с и 11 Мбит/с;
• IEEE 802.11g — 54 Мбит/с, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b);
• IEEE 802.11n — скорость передачи данных до 600 Мбит/с. 2.4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11 a/b/g. Используется и устройствах D-Link, Cisco и Apple.

Топологии беспроводных сетей

Существуют следующие топологии беспроводных сетей:

Одноранговая (Ad-hoc) — два и более беспроводных адаптера соединены по принципу точка-точка. Ad-hoc сети представляют собой децентрализованные беспроводные сети, не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные, предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать данные, производится динамически, на основании связности сети.

Инфраструктура — несколько точек доступа, объединяющих беспроводные устройства, соединены между собой либо выделенной точкой доступа, либо с помощью выделенного радиодиапазона, если эти точки доступа двухдиапазонные.

Компьютерные сети

Источник