Беспроводные локальные сети

 

 

Введение
Беспроводные локальные сети (WLAN) — это новейшая технология, пытающаяся завоевать сердца потребителей. Сети WLAN, иногда называемые "беспроводные Ethernet", или Wi-Fi (от Wireless Fidelity — высокая точность воспроизведения с использованием беспроводной технологии), становятся популярными также потому, что они могут использоваться параллельно с проводными сетями Ethernet. В нашей стране большую распространенность получили    сети Ethernet. Когда дома всего один компьютер, вопросов с подключением кабеля обычно не возникает. Но когда появляется желание иметь выход Интернет с компьютера (ПК), лэптопа и карманного персонального компьютера (КПК) с возможностью беспроводного подключения, задумываешься о том, как все это грамотно осуществить. Разделить один Интернет-канал на всех нам помогают многофункциональные роутеры. Потребность в создании дома персональной Wi-fi сети испытывает любой обладатель ноутбука или КПК. Конечно, можно купить точку доступа и организовать беспроводный доступ через нее. Но куда удобнее иметь  и Wi-Fi и точку доступа, ведь роутеры справляются с этой функцией ничуть не хуже точек доступа. Главное, на что стоит обращать внимание, это поддерживаемые стандарты Wi-fi. Так как в последние несколько лет среди производителей появилась тенденция выпускать устройства с поддержкой еще не существующих стандартов. Безусловно, в этом есть определенная польза. Мы получаем большую производительность и приличное расстояние, на котором работает  wi-fi при использовании оборудования от одного производителя. Но так как единый стандарт ещё не принят, каждый производитель делает оборудование на своё усмотрение, поэтому часто оборудование является не совместимым. Обычно беспроводные сетевые технологии группируются в три типа, различающиеся по масштабу действия их радиосистем, но все они с успехом применяются в бизнесе. PAN (персональные  сети) - короткодействующие, радиусом  до 10 м сети, которые связывают  ПК и другие устройства -- КПК, мобильные телефоны, принтеры и т. п. С помощью таких сетей реализуется простая синхронизация данных, устраняются проблемы с обилием кабелей в офисах, реализуется простой обмен информацией в небольших рабочих группах. Наиболее перспективный стандарт для PAN -- это Bluetooth. WLAN (беспроводные  локальные сети) -- радиус действия до 100 м. С их помощью реализуется беспроводной доступ к групповым ресурсам в здании, университетском кампусе и т. п. Обычно такие сети используются для продолжения проводных корпоративных локальных сетей. В небольших компаниях WLAN могут полностью заменить проводные соединения. Основной стандарт для WLAN -- 802.11.     WWAN (беспроводные  сети широкого действия) -- беспроводная  связь, которая обеспечивает мобильным  пользователям доступ к их  корпоративным сетям и Интернету. Пока здесь нет доминирующего стандарта, но наиболее активно внедряется технология GPRS -- быстрее всего в Европе и с некоторым отставанием в США. На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-Fi (от англ. wireless fidelity - беспроводная связь) - стандарт широкополосной беспроводной связи семейства 802.11 разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-Fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Анализ  технического задания

 

В курсовой работе необходимо разработать беспроводную локальную вычислительную сеть  в кабинете информатики (407). В процессе курсового проектирования необходимо:

• измерить характеристики помещения
• рассчитать ПК на площадь
• описать алгоритм работы сетей IEEE 802;
• выбрать средства и способы передачи данных;
•   настроить сеть;
• Рассчитать стоимость затрат на организацию сети;

      Размеры помещения 13*6 м,  площадью 78 квадратных метров. По санитарным нормам на каждый компьютер должно приходится не менее 4,5 квадратных метров, вследствие этого мы можем разместить не более 17 компьютеров. Так как помещение является учебным, то при средней статистической наполняемости группы 30 человек при организации обучения в 2 подгруппы на учащихся необходимо предусмотреть 15 рабочих станций, ещё один компьютер предназначен преподавателю, поэтому мы установим 16 компьютеров

 Данная сеть  будет построена по технологии IEEE с использованием протокола 802.11 b.

. Структурная  схема расположения абонентских станций приведена в приложении 1.

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Стандарт IEEE 802.11

 

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. 802.11 - первый промышленный стандарт для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks ), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может быть сравнен со стандартом 802.3 для обычных проводных Ethernet сетей.

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 определяет порядок организации беспроводных сетей на уровне управления доступом к среде (MAC-уровне) и физическом (PHY) уровне. В стандарте определен один вариант MAC (Medium Access Control) уровня и три типа физических каналов.

Как и проводной Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей передачи и адресате. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного приема. Если ACK не получено, попытка передачи пакета данных будет повторена.

В стандарте предусмотрено обеспечение безопасности данных, которое включает аутентификацию для проверки того, что узел, входящий в сеть, авторизован в ней, а также шифрование для защиты от подслушивания.

На физическом уровне стандарт предусматривает два типа радиоканалов и один инфракрасного диапазона.

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.

Стандарт IEEE 802.11 работает на двух нижних уровнях модели ISO/OSI: физическом и канальном. Другими словами, использовать оборудование Wi-Fi так же просто, как и Ethernet: протокол TCP/IP накладывается поверх протокола, описывающего передачу информации по каналу связи. Расширение IEEE 802.11b не затрагивает канальный уровень и вносит изменения в IEEE 802.11 только на физическом уровне.

В беспроводной локальной сети есть два типа оборудования: клиент (обычно это компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой картой, но может быть и иное устройство) и точка доступа, которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа содержит приемопередатчик, интерфейс проводной сети, а также встроенный микрокомпьютер и программное обеспечение для обработки данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Выбор средств и способов передачи данных

 

Сети стандарта 802.11 можно конструировать по-разному. Разработчик может выбрать любую из следующих топологий.

• Независимые базовые зоны обслуживания (independent basic service sets, IBSSs).
• Базовые зоны обслуживания (basic service sets, BSSs).
• Расширенные зоны обслуживания (extended service sets, ESSs).

 

Зона обслуживания (service set) в данном случае — это логически сгруппированные устройства. Технология WLAN обеспечивает доступ к сети путем передачи широковещательных сигналов через эфир на несущей в диапазоне радиочастот. Принимающая станция может получать сигналы в диапазоне работы нескольких передающих станций. Передающая станция вначале передает идентификатор зоны обслуживания (service set identifier, SS1D). Станция-приемник использует SSID для фильтрации получаемых сигналов и выделения того, который ей нужен.

 

3.1 Независимые  базовые зоны обслуживания (IBSS)

 

IBSS представляет собой группу работающих в соответствии со стандартом 802.11 станций, связывающихся непосредственно одна с другой. IBSS также называют специальной, или неплановой (ad-hoc), сетью, потому что она по сути представляет собой простую одноранговую WLAN.

Специальная сеть, или независимая базовая зона обслуживания (IBSS), возникает, когда отдельные устройства-клиенты формируют самоподдерживающуюся сеть без использования отдельной точки доступа.

Преимущества:

• высокая скорость.
• Отсутствие ограничения в пространстве.
• Недорогая стоимость.

Недостатки:

• Рабочая группа  не может состоять больше чем из 2 компьютеров. 

 

 

 

 

 

 

3.2 Базовые  зоны обслуживания (BSS)

 

BSS — это группа работающих по стандарту 802.11 станций, связывающихся одна с другой. Технология BSS предполагает наличие особой станции, которая называется точка доступа (access point). Точка доступа — это центральный пункт связи для всех станций BSS. Клиентские станции не связываются непосредственно одна с другой. Вместо этого они связываются с точкой доступа, а уже она направляет фреймы станции-адресату. Точка доступа может иметь порт восходящего канала (uplink port), через который BSS подключается к проводной сети (например, восходящий канал Ethernet). Поэтому BSS иногда называют инфраструктурой BSS. На рис.2 представлена типичная инфраструктура BSS.

                       

 

 

 

 

 

 

 

Рис 2

Преимущества:

• Возможность создания рабочих групп состоящих из 2 или более рабочих станций.
• Высокая скорость.
• возможность соединения с проводной Ethernet.

Недостатки:

• Относительно высокая стоимость.
• Частые задержки в сети.
• Привязанность к месту, где установлена точка доступа.

 

3.3 Расширенные  зоны обслуживания (ESS)

 

Несколько инфраструктур BSS могут быть соединены через их интерфейсы восходящего канала. Там, где действует стандарт 802.11, интерфейс восходящего канала соединяет BBS с распределительной системой (distribution system, DS). Несколько BBS, соединенных между собой через распределительную систему, образуют расширенную зону обслуживания (ESS). Восходящий канал к распределительной системе не обязательно должен использовать проводное соединение. На рис.3 представлен пример практического воплощения ESS. Спецификация стандарта 802.11 оставляет возможность реализации этого канала в виде беспроводного. Но чаще восходящие каналы к распределительной системе представляют собой каналы проводной Ethernet.

Достоинства:

• Высокая скорость.
• возможность соединения нескольких точек доступа.
• возможность соединения с проводной Ethernet.

Недостатки:

• Высокая стоимость.
• Привязанность к месту, где установлена точка доступа.

                                

 

Рис. 3

 

 

Исходя из того, что нам нужно сделать беспроводную сеть в одном кабинете и учитывая все достоинства и недостатки, я выбираю базовую зону обслуживания (BSS), так как для одного кабинета нам будет достаточно одной точки доступа.

 

3.4 Точки доступа.

 

Wi-Fi PheeNet WAP-554 точка  доступа.

Внешний вид этой точи доступа представлен на рис.1

Рис.1

 

Обеспечивает радиосвязь компьютеров на расстоянии до 1км.

Скорость передачи данных до 54Mbps.

Мощность передатчика: 63мВат.

Стандарт: 802.11b/g

Цена: 1600 руб.

 

Wi-Fi PheeNet CPE-2000GN

Внешний вид этой точи доступа представлен на рис.2

 

Рис.2

 

Внешняя, мультистандартная, дальнобойная точка доступа.

CPE-2000GN поддерживает  два частотных диапазона 2.4 и 5Ггц.

Имеет внутреннюю антенну на 2.4Ггц. 18dB и разъем (SMA) для подключения внешней 5Ггц. антенны.

Устройство CPE-2000GN может работать как:

точка доступа, одноканальный мост.

в качестве ретранслятора / точки доступа с 2.4 гГц на 5.8 гГц.

 

Технические характеристики Wi-Fi CPE-2000

Встроеная антенна с усилением 18dBi.

Совместима с IEEE802.11g 54Mbps, IEEE802.11b 11Mbps, IEEE802.3u

Сеть Ethernet с 10/100BASE-TX

Поддерживает кодирование данных 64/128-bit WEP, WPA, WPA2, IEEE802.1x

Клиент bridge, AP, репитер, P2P, PMP

Разъем для внешней антенны.

Поддержан пропуск через PPPoE.

Програмная конфигурация, управление, и обновление прошивки.

Питание через сетевой кабель POE.

Цена: 10990 руб.

 

Wi-Fi WiMax SENAO ECB-3220

Long Range Wireless Client Bridge/ AP

Wi-Fi Up to 20Km.

Внешний вид этой точи доступа представлен на рис.3

 

Рис.3

 

Беспроводная локальная сеть.