Исследование возможностей применения беспроводных локальных вычислительных сетей в организации

     Структура локальной сети определяется принципом  управления и типом связи. Нередко  она отображает в определенных пределах структуру обслуживаемой организации. В локальных сетях могут быть реализованы различные виды топологии: шинная, кольцевая, радиальная, древовидная.         Однако наиболее распространенными являются два первых типа структур, отличающихся простотой методов управления, возможностью расширения и изменения конфигурации сети без заметного усложнения средств управления сетью, высокой эффективностью использования каналов связи.

     В шинной локальной сети все абонентские  станции подключаются к общей  сети параллельно. Абонентская станция получившая в свое распоряжение шину, передает по ней снабженное адресом сообщение или пакет(кадр). Кадр практически одновременно воспринимается всеми станциями, распознается одной из них как ей адресованной и принимается ею.

     Преимущества  шинной сети:

     - возможность добавления или исключения  узлов без повторной инициализации  сети;

     - обеспечение работоспособности  сети при выходе из строя  одного или нескольких узлов;

     - возможность распределённого управления  работой сети через узловые  интерфейсы;

     - значительное повышение надежности  работы сети за счет использования  коаксиального кабеля.

     Основной  недостаток шинной сети - невозможность одновременной передачи информации несколькими станциями.

     В кольцевой локальной сети, кольцо образуют несколько каналов, которые  связываются последовательно друг с другом при помощи приемопередающих блоков. К приемопередатчикам через  адаптеры присоединяются абонентские  станции. Таким образом принципиальной особенностью таких сетей является последовательная во времени передача информации абонентам.

     Преимущества  кольцевых локальных сетей:

     - при использовании соответствующих  детерминированных методов доступа  в таких сетях не только  гарантируется доступ каждого  абонента через определенные  интервалы времени независимо  от нагрузки сети, но и допускается  одновременная передача информации  несколькими абонентами;

     - невысокая стоимость сетевых  интерфейсов, реализующих прямые  методы передачи и управления  доступом в сеть;

     - сравнительная простота использования  волоконно-оптической линии связи.

     Недостатки  кольцевых сетей:

     - при добавлении или замене  узла необходимы остановка в  работе сети и временный разрыв  кольца;

     - выход из строя узла сети  прерывает работу всей сети.

     Современные сети построены по многоуровневому  принципу. Чтобы организовать связь  двух компьютеров, требуется сначала  создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения. Эти правила  называются протоколом. Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступом к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура спроектирована с целью упростить и упорядочить это великое множество протоколов и отношений. Взаимодействие уровней в этой модели - субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями, виртуально - только с аналогичным уровнем на другом конце линии.

     Под реальным взаимодействием понимается непосредственное взаимодействие, непосредственную передачу информации, например пересылку  данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программы, в область  другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными  все время.

     Под виртуальным взаимодействием понимается опосредованное взаимодействие и передачу данных, данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее  оговоренным способом видоизменяться. Такое взаимодействие аналогично схеме  цепи посылки одним директором фирмы  другому.

     Все локально-вычислительные сети работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI). Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (анг.ISO – International Standards Organization). ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных. 

     2.1 Архитектура Wi-Fi.

     Стандарт  Radio Enthernet 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. 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 (MediumAccessControl) уровня и три типа физических каналов. Подобно проводному Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). 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 (AccessPoint, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (BasicServiceSet, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (DistributionSystem, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС.      Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (ExtendedServiceSet). Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.

     Организация сети

     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.

     Типы  и разновидности соединений

     1. Соединение Ad-Hoc (точка-точка).

     Все компьютеры оснащены беспроводными  картами (клиентами) и соединяются  напрямую друг с другом по радиоканалу  работающему по стандарту 802.11b и  обеспечивающих скорость обмена 11 Mбит/с, чего вполне достаточно для нормальной работы.

     2. Инфраструктурное соединение.

     Все компьютеры оснащены беспроводными  картами и подключаются к точке  доступа. Которая, в свою очередь, имеет  возможность подключения к проводной  сети. Данная модель используется когда необходимо соединить больше двух компьютеров. Сервер с точкой доступа может выполнять роль роутера и самостоятельно распределять интернет-канал.

     3. Точка доступа, с использованием  роутера и модема.

     Точка доступа включается в роутер, роутер - в модем (эти устройства могут  быть объединены в два или даже в одно). Теперь на каждом компьютере в зоне действия Wi-Fi , в котором есть адаптер Wi-Fi, будет работать интернет.

     4. Соединение мост.

     Компьютеры  объединены в проводную сеть. К  каждой группе сетей подключены точки  доступа, которые соединяются друг с другом по радио каналу. Этот режим  предназначен для объединения двух и более проводных сетей. Подключение  беспроводных клиентов к точке доступа, работающей в режиме моста невозможно.

     5. Репитер.

     Точка доступа просто расширяет радиус действия другой точки доступа, работающей в инфраструктурном режиме.

     Интеграция  Wi-Fi с проводной сетью

     Если  в офисе уже существует проводная  сеть с выходом в Интернет и  к ней подключены серверы, рабочие  станции, сетевые принтеры, рекомендуется  сохранить имеющуюся инфраструктуру, и только дополнить ее беспроводными  возможностями. Устанавливается одна или несколько точек доступа, используемых для объединения всех беспроводных устройств в качестве прозрачного моста между беспроводной и проводной сегментами сети, и  каждая точка должна подключаться к  порту проводного коммутатора/маршрутизатора. При использовании в офисе  нескольких не связанных между собой  сегментов проводной сети, расположенных  в разных комнатах или соседних зданиях, их можно связать с помощью  дополнительных точек доступа, предназначенных  для объединения двух и более  сегментов проводных сетей.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1 Схема  построения распределенной сети Wi-Fi. 

     2.2 Архитектура WiMAX.

     Если  говорить грубо, WiMAX сети состоят из двух основных частей - базовой станции и приемника. Для соединения базовой станции и клиентского оборудования используется высокочастотный диапазон от 2х до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приемником. Между базовыми станциями устанавливается соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 120 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений. Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надежность сети в целом.

     Структура сетей семейства стандартов IEEE 802.16 схожа с традиционными GSM сетями (базовые станции действуют на расстояниях до десятков километров, для их установки не обязательно  строить вышки - допсукается установка на крышах домов при соблюдении прямой видимости между станциями).

     Режимы работы.

     Стандартом 802.16 определены несколько режимов работы сетей WiMAX:   

     Fixed WiMAX - фиксированный доступ. Предполагается использование фиксированного режима WiMAX как альтернативы проводным сетям. Используется диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, при этом требуется наличие прямой видимости между базовой станцией и станцией пользователя из-за сильного затухания волн. Однако ширина диапазона позволяет достигать скоростей до 120 Мбит/с. Сети с фиксированным режимом работы уже распространены в некоторых странах, однако многие телекоммуникационные компании делают ставку на портативный и мобильный режимы работы.

     Nomadic WiMAX - сеансовый доступ.

     Сеансовый режим вносит понятие сессий к  фиксированному режиму работы. Подобный режим позволяет перемещать клиентское оборудование и использовать соединение, не привязанное к определенной базовой  станции. Подобный режим удобен для  использования сетей для подключения  ноутбуков и других портативных устройтв.

     Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения.

       Портативный режим работы WiMAX поддерживает возможность автоматического переключения между базовыми станциями без обрыва соединения. Скорость перемещения больше чем в режиме сессий, однако ограничена 40 км/ч. С 2006 года некоторые компании приступили к производству портативных устройств, поддерживающих WiMAX сети.