Реферат КСМ



Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Навчально-науковий інститут Автоматики, кібернетики та обчислювальної техніки

Реферат

з дисципліни

Комп’ютерні системи та мережі

на тему:

«Стандарти бездротових локальних мереж»

Виконав

студент 4 курсу

групи АУТП-21і

Томашук В.С.

Перевірив:

Сафоник А.П.

Рівне 2014

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………………..3 Класифікація бездротових мереж………………………………………………….4 Мережі на радіомодемах……………………………………………………………7 ІЕЕЕ 802.11………………………………………………………………………….8 Hiperlan……………………………………………………………………………..10 Bluetooth……………………………………………………………………………..12 Висновок……………………………………………………………………………14 Список використаної літератури…………………………………………………15 в

Вступ

Останніми роками напрям безпроводових комп’ютерних мереж та віддаленого доступу зазнав бурхливого розвитку. Це пов’язано з поширенням блокнотних комп’ютерів, систем пошукового виклику (так званих пейджерів) та появою систем класу «персональний секретар» (Personal Digital Assistant (PDA)), розширенням функційних можливостей стільникових телефонів. Такі системи повинні забезпечити ділове планування, розрахунок часу, зберігання документів та підтримку зв’язку з віддаленими станціями. Девізом цих систем стало anytime, anywhere, тобто надання послуг зв’язку незалежно від місця та часу. Крім того, безпроводові канали зв’язку актуальні там, де неможливе або дороге прокладання кабельних ліній та значні відстані. Донедавна більшість безпроводових комп’ютерних мереж передавала дані зі швидкістю від 1.2 до 14.0 Кбіт/с, найчастіше тільки короткі повідомлення (передавання файлів великих розмірів чи довгі сеанси інтерактивної роботи з базою даних були недоступні). Нові технології безпроводового передавання оперують зі швидкостями в декілька десятків мегабітів за секунду.

Класифікація бездротових мереж

Залежно від технологій та передавальних середовищ, які використовують, можна визначити такі класи безпроводових мереж:

мережі на радіомодемах;

мережі на стільникових модемах;

інфрачервоні системи;

системи VSAT;

системи з використанням низькоорбітальних супутників;

системи з технологією SST;

радіорелейні системи;

системи лазерного зв’язку.

Типи бездротових мереж

Залежно від використовуваної технології бездротові мережі можна розділити на три типи:

локальні обчислювальні мережі;

розширені локальні обчислювальні мережі;

мобільні мережі (переносні комп’ютери).

Основні відмінності між цими типами мереж — параметри передачі. Локальні і розширені локальні обчислювальні мережі використовують передавачі і приймачі, що належать тій організації, в якій функціонує мережа. Для переносних комп’ютерів середовищем передачі служать загальнодоступні мережі, наприклад телефонна мережа або Інтернет.

Локальні обчислювальні мережі.

Типова бездротова мережа виглядає і функціонує практично так само, як кабельна, за винятком середовища передачі. Бездротовий мережевий адаптер з трансивером встановлений в кожному комп’ютері, і користувачі працюють так, ніби їх комп’ютери сполучені кабелем.

Точки доступу

Трансивер, який ще й іноді називають точкою доступу (access point), забезпечує обмін сигналами між комп’ютерами з бездротовим підключенням і кабельною мережею. У бездротових ЛОМ використовуються невеликі настінні трансивери. Вони встановлюють радіоконтакт з переносними пристроями. Наявність цих трансиверів і не дозволяє назвати таку мережу строго бездротовою.

Бездротові локальні мережі використовують чотири способи передачі даних:

інфрачервоне випромінювання;

лазер;

радіопередачу у вузькому діапазоні (одночастотна передача);

радіопередачу в розсіяному спектрі.

Інфрачервоне випромінювання

Всі інфрачервоні бездротові мережі використовують для передачі даних інфрачервоні промені. У подібних системах необхідно генерувати дуже сильний сигнал, оскільки інакше значний вплив робитимуть інші джерела, наприклад світло з вікна. Цей спосіб дозволяє передавати сигнали з великою швидкістю, оскільки інфрачервоне світло має широкий діапазон частот. Інфрачервоні мережі здатні нормально функціонувати на швидкості 10 Мбіт/с.

Типи

Існує чотири типи інфрачервоних мереж.

Мережа прямої видимості.

У таких мережах передача можлива лише у разі прямої видимості між передавачем і приймачем.

Мережі на розсіяному інфрачервоному випромінюванні.

При цій технології сигнали, відображаючись від стін і стелі, врешті-решт досягають приймача. Ефективна область дії обмежена приблизно 30 м (100 футами), і швидкість передачі невелика (унаслідок нерівномірності сигналу).

Мережі на відбитому інфрачервоному випромінюванні.

У цих мережах оптичні трансивери, розташовані поряд з комп’ютером, передають сигнали в певне місце, звідки вони пересилаються відповідному комп’ютеру.

Модульовані оптичні мережі.

Ці інфрачервоні бездротові мережі відповідають жорстким вимогам мультимедійного середовища і практично не поступаються в швидкості кабельним мережам. Хоча швидкість інфрачервоних мереж і зручність їх використання дуже привабливі, виникають труднощі при передачі сигналів на відстань понад 30 м (100 футів). До того ж такі мережі схильні до перешкод з боку сильних джерел світла, які є в більшості організацій.

Лазер

Лазерна технологія схожа на інфрачервону тим, що вимагає прямої видимості між передавачем і приймачем. Якщо з якої-небудь причини промінь буде перерваний, то це перерве і передачу.

Радіопередачу у вузькому діапазоні (одночастотна передача):

Цей спосіб нагадує віщання звичайної радіостанції. Користувачі настроюють передавачі і приймачі на певну частоту. При цьому пряма видимість необов’язкова, площа віщання становить близько 46 500 м² (500 000 квадратних футів). Проте, оскільки використовується сигнал високої частоти, він не проникає через металеві або залізобетонні перешкоди. Доступ до такого способу зв’язку здійснюється через постачальника послуг, наприклад Motorola*1. Зв’язок відносно повільний (близько 4,8 Мбіт/с).

Радіопередачу в розсіяному спектрі:

При цьому способі сигнали передаються на декількох частотах, що дозволяє уникнути проблем, властивих одночастотній передачі. Доступні частоти розділені на канали. Адаптери протягом заданого проміжку часу налаштовані на певний канал, після чого перемикаються на іншій. Перемикання всіх комп’ютерів в мережі відбувається синхронно. Цей спосіб передачі володіє деяким «вбудованим» захистом: щоб підслуховувати передачу, необхідно знати алгоритм перемикання каналів.

Якщо необхідно підсилити захист даних від несанкціонованого доступу, застосовують кодування.

Швидкість передачі в 250 Кбіт/с (кілобіт в секунду) відносить даний спосіб до розряду найповільніших. Але є мережі, які передають дані з швидкістю до 2 Мбіт/с на відстань до 3,2 км (2 миль), — на відкритому просторі і до 120 м (393 футів) — усередині будівлі.

Це той випадок, коли технологія дозволяє одержати по-справжньому бездротову мережу. Наприклад, два (або більш) комп’ютери, оснащені адаптерами Xircom CreditCard Netwave, з операційними системами типу Microsoft Windows 95 або Microsoft Windows NT можуть без кабелю функціонувати як однорангова мережа. Ви також можете підключити таку бездротову мережу до кабельної мережі на основі Windows NT Server, додавши до одного з комп’ютерів Windows NT-мережі пристрій Netwave Access Point.

Федеральна комісія з електрозв’язку США (FCC) визначила такі категорії PCS (Personal Communication Services) та відповідні смуги частот:

вузькосмугові PCS (діапазон 900–901, 930–931, 940–941 МГц) для швидкісних пейджерних мереж, двонапрямленого передавання повідомлень, передавання повідомлень мовлення;

широкосмугові PCS (120, 1850–2200 МГц);

стільниковий зв’язок;

цифрове передавання мовлення та даних;

неліцензовані PCS (40 МГц, від 1890 до 1930 МГц);

безпроводові ЛМ та АТС організацій у найближчому радіусі дії;

у межах одного будинку або групи будівель.

Неліцензовані PCS забезпечують передавання даних зі швидкістю до 10 Мбіт/с.

Мережі на радіомодемах

Для передавання даних використовують смуги частот радіо- та ультракороткохвильового діапазону. Кожен радіомодем має антену та передавач для напрямленого передавання сигналів. Найпопулярнішими технологіями безпроводового передавання цього класу є:

радіо Ethernet (IEEE 802.11);

HIPERLAN;

Bluetooth.

IEEE 802.11

IEEE 802.11 — набір стандартів для комунікації в бездротовій локальній мережевій зоні (WLAN) частотних діапазонів 2.4, 3.6 і 5 ГГц. Їх випрацював і підтримує комітет зі стандартів LAN/MAN (IEEE 802) Інституту інженерів з електротехніки та електроніки(IEEE), які визначають взаємодію бездротових комп’ютерних мереж. Базова версія стандарту IEEE 802.11—2007 зазнала наступних доповнень. Ці стандарти забезпечують основи бездротових мережевих продуктів, які користуются брендом Wi-Fi.

Перелік основних стандартів IEEE 802.11

IEEE 802.11 — початковий стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Підтримує обмін даними з швидкістю до 1 — 2 Мбіт/с. Прийнятий в 1997 році.

IEEE 802.11а — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 5 ГГц. Діапазон роздільний на три непересічні піддіапазони. Максимальна швидкість обміну даними становить 54 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 48, 36, 24, 18, 12, 9 і 6 Мбіт/с.

IEEE 802.11b — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. У всьому діапазоні існує три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи один на одного, можуть працювати три різні бездротові мережі. У стандарті передбачено два типи модуляції — DSSS і FHSS. Максимальна швидкість роботи становить 11 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 5.5, 2 і 1 Мбіт/с.

Стандарт IEEE 802.11b був прийнятий в 1999 році в розвиток прийнятого раніше стандарту IEEE 802.11. Він також передбачає використання діапазону частот 2.4 ГГц, але тільки з модуляцією DSSS. Продукти стандарту IEEE 802.11b, що поставляються різними виготівниками, тестуються на сумісність і сертифікуються організацією Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), яка в наш час більше відома під назвою Wi-Fi Alliance. Сумісні бездротові продукти, що пройшли випробування за програмою «Альянсу Wi-Fi» можуть бути маркіровані знаком Wi-Fi. В наш час ІЕЕЕ 802.11b це найпоширеніший стандарт, на базі якого побудована більшість бездротових локальних мереж.

IEEE 802.11b+ — покращена версія стандарту 802.11b у виконанні окремих виробників, що забезпечує підвищення швидкості обміну даними. У інтерпретації компанії Texas Instruments відрізняється від оригінального варіанту модуляцією PBCC (Packet Binary Convolutional Coding), подвоєною максимальною швидкістю (до 22 Мбіт/с). Також анонсувалися рішення з продуктивністю, збільшеною до 44 Мбіт/с.

IEEE 802.11g — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Діапазон розділений на три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи одна на одну, можуть працювати три різні бездротові мережі. Для збільшення швидкості обміну даними при ширині каналу, схожій з 802.11b, застосований метод модуляції з ортогональним частотним мультиплексуванням (OFDMOrtogonal Frequency Division Multiplexing), а також метод двійкового пакетного згорткового кодування PBCC (Packet Binary Convolutional Coding).

IEEE 802.11е (QoS, Quality of service) — додатковий стандарт, що дозволяє забезпечити гарантовану якість обміну даними шляхом перестановки пріоритетів різних пакетів; необхідний для роботи таких потокових сервісів як VoIP або IPTV.

IEEE 802.11i — стандарт, що знімає недоліки у сфері безпеки попередніх стандартів. 802.11i вирішує проблеми захисту даних канального рівня і дозволяє створювати безпечні бездротові мережі практично будь-якого масштабу.

IEEE 802.11n — сучасний стандарт бездротових локальних мереж покоління, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Стандарт 802.11n значно перевищує за швидкістю обміну даними попередні стандарти 802.11b і 802.11g, забезпечуючи швидкість на рівні Fast Ethernet; зворотно сумісний з 802.11b і 802.11g. Основна відмінність від попередніх версій Wi-Fi — додавання до фізичного рівня (PHY) підтримки протоколу MIMO (multiple-input multiple-output). Теоретична швидкість може складати 600 Мбіт/с

IEEE 802.11ас — новий стандарт бездротових локальних мереж Wi-Fi на частотах 5-6 ГГц. Якщо обидва пристрої підтримують цю технологію, то швидкість обміну даними може бути більшою за 1 Гбіт/с (до 6 Гбіт/с 8x MU-MIMO). Стандарт передбачає використання до 8 антен MU-MIMO та розширення каналу до 80 або 160 МГц. 20 січня 2011 прийнята перша редакція версії 0.1, а вже 1 лютого 2013 редакція версії 5.0.

HIPERLAN

HIPERLAN ( англ. High Performance LAN) — у 1991 р. European Telecommunications Standard Institute (ETSI) приступив до розробки стандарту високошвидкісної бездротової технології. Специфікація була ратифікована у 1996 р. і стала позначатися, як HIPERLAN Type 1, оскільки Type 2 буде ставитися до мереж ATM. Вона передбачає вузькосмуговий радіозв’язок між вузлами в діапазоні 5,2 GHz і забезпечує швидкість передачі 23,5 Mbps.

Модуляція

У відношенні методів модуляції розробники HIPERLAN, використали схему, таку ж, як і в GSM, — найбільш поширеного стандарту цифрового радіопередачі. Це — гауссова модуляція з мінімальним зрушенням (Gaussian Minimum Shift Keying — GMSK). У ній амплітуда переданого сигналу залишається постійною, що дозволяє пред’являти не дуже жорсткі вимоги до лінійності підсилювача. GMSK дає можливість досягти дуже високої швидкості передачі при більш низькій вартості реалізації, в порівнянні з альтернативними схемами.

Швидкість передачі даних і корисне навантаження

На фізичному рівні ця технологія забезпечує швидкість передачі сигналів до 23,53 Mbps. Оскільки, крім призначених для користувача даних, пакет містить також і необхідну службову інформацію, то реальна швидкість буде менше. При використанні довгих пакетів HIPERLAN може підтримувати швидкість до 18 Mbps на один канал, яких зазвичай буває декілька.

Топологія

Найпростішою топологією для взаємозв’язку бездротових систем є стільникова модель. У ній весь трафік проходить через «контролер», який реалізує механізм просування даних до одержувача. Кожен HIPERLAN-пристрій налаштовується таким чином, щоб вибрати один і тільки один довколишній контролер, і через нього передається весь трафік. Якщо одержувач знаходиться поза стільником, контролер буде шукати найближчий транзитний вузол на шляху до нього. У разі однорангових комунікацій такий контролер не потрібен. При розташуванні всіх вузлів в зоні радіовидимості зв’язок між ними здійснюється по протоколу «точка — точка» або за допомогою широкомовних пакетів. В іншому випадку необхідно реалізувати деякий протокол просування пакетів до вузла, що знаходиться на значній відстані.

Безпека

Питання безпеки в бездротових мережах стоять особливо гостро. У HIPERLAN вона забезпечується за допомогою того ж методу, що і в стандарті 802.11. Принципово використовується той же алгоритм Wire Equivalent Privacy (WEP), однак його реалізація в HIPERLAN трохи відмінна. Кожен пакет містить в заголовку двухбітовий поле, яке вказує, є чи ні дані зашифрованими. Якщо так, в заголовку визначається один із трьох можливих ключів. Оскільки дійсний ключ вибирається як результат інтерпретації ідентифікатора, то в даному випадку для ключів застосовна довільна схема розподілу.

Що стосується специфікації 802.11, то внаслідок низької швидкості передачі в таких мережах, сумісні з нею пристрої навряд чи завоюють широку популярність. Дійсно, не встигло перше покоління подібних продуктів з’явитися на ринку, як індустрія спішно взялася за розробку більш високошвидкісної версії. Нова специфікація носить назву 802.11TGb і визначає швидкість передачі даних до 11 Mbps. Вона є, по суті, прямим продовженням стандарту 802.11 і сумісна з ним на швидкостях 1 і 2 Mbps. Очевидно, що підтримують цей стандарт пристрої повинні працювати в діапазоні частот 2,4 GHz, однак для забезпечення високої швидкості будуть використовувати іншу схему модуляції — деяку модифікацію методу DSSS.

Bluetooth

Bluetooth (англ. Bluetooth) — це технологія бездротового зв’язку, створена у 1998 році групою компаній: EricssonIBMIntelNokia,Toshiba.

Нині розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), до якої входять також Lucent,Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов’язана з мережними технологіями. Основне призначення Bluetooth — забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв’язку між різноманітними типами електронних пристроїв, таких як мобільні телефони та аксесуари до них, портативні та настільні комп’ютери, принтери та інші. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.

Інтерфейс Bluetooth дає змогу передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт/с), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт/с в одному напрямку і 57,6 Кбіт/с в іншому) та симетричний (432,6 Кбіт/с в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-chip) дає змогу встановлювати зв’язок у межах 10 або 100 метрів. Різниця у відстані, безумовно, велика, однак з’єднання в межах 10 метрів дає змогу зберегти низьке енергоспоживання, компактний розмір і досить невисоку вартість компонентів. Так, малопотужний передавач споживає всього 0.3 мА в режимі standby і в середньому 30 мА під час обміну інформацією. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.

Назва Bluetooth походить від прізвища середньовікового короля Данії Гаральда I Синьозубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім’ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.

Технологія Bluetooth працює за принципом FHSS (англ. Frequency-hopping spread spectrum). Коротко це можна пояснити так: передавач розбиває дані на пакети і передає їх за псевдовипадковим алгоритмом стрибкоподібної перебудови частоти(1600 разів в секунду), або шаблоном (pattern), складеному з 79 підчастот. «Зрозуміти» один одного можуть тільки ті пристрої, які налаштовані на один і той самий шаблон передачі — для сторонніх приладів передана інформація буде звичайним шумом.Основним структурним елементом мережі Bluetooth є так звана «пікомережа» (piconet) — сукупність від 2 до 8 пристроїв, що працюють на одному і тому ж шаблоні. У кожній пікомережі один пристрій працює як активний (master), а інші як пасивні (slave). Активний пристрій (Master) визначає шаблон, на якому працюватимуть усі пасивні пристрої (slave) його пікомережі, і синхронізує її роботу. Стандарт Bluetooth передбачає з’єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою пікомереж (до 10) в так звану «scatternet» (англ. to scatter звучить як «розсіювати»). Для цього кожна пара пікомереж повинна мати як мінімум один спільний пристрій, який буде активним в одній і пасивним в інший.. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов’язано максимум 71 пристрій, однак ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же Internet для більш далекого зв’язку. Частотний діапазон Bluetooth в більшості країн вільний від ліцензування, але у Франції, Іспанії та Японії через законодавчі обмеження необхідно використовувати відмінні від зазначених вище частоти.

Висновок

Безпровідні локальні мережі (>WLAN –wirelessLAN) можна використовувати у центральному офісі для підключення мобільних співробітників (ноутбуки, переносні термінали) у місцях скупчення користувачів — аеропортах, бізнес-центрах, готелях тощо. буд.

Мобільний Інтернет, і мобільні локальні мережі відкривають корпоративним домашньою користувачам нові сфери застосування кишенькових ПК, ноутбуків. Водночас постійно знижуються ціни на всі бездротове устаткування Wi-Fi і розширюється його асортимент. Wi-Fi також адресований людей, яким за обов’язком необхідно переміщатися приміщенням, приміром, складі чи магазині. І тут для обліку (відвантаження, приймання й т. п.) товарів використовуються переносні термінали, котрі з’єднані з корпоративної мережею за протоколом Wi-Fi, і всі зміни відразу позначаються на базі даних. WLAN прийнятний і у створенні тимчасових мереж, коли довго чекати і нерентабельно прокладати дроти, і потім їх демонтувати.

Ще одна варіант використання – в історичних спорудах, де проводка неможлива чи заборонена. Іноді нема охоти псувати зовнішній вигляд приміщення проводами чи коробами їхнього прокладки. З іншого боку,Wi-Fi-протокол підходить й у побутового застосування, де тим паче незручно прокладати дроти.

         Wi-Fi технології стають усе досконалішими, їхня робота з «залізом» і безпека стрімко наближаються та можливостей звичайної, широко використовуваної, дротової мережі.

Список використаної літератури

Електронний ресурс: http://uk.wikipedia.org

Електронний ресурс: http://intuit.ru

Електронний ресурс: http://technorium.ru

Електронний ресурс: http://csf.cv.ua






map