Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Технологии современных беспроводных сетей wi fi: Технологии современных беспроводных сетей Wi-Fi — Компьютерные сети — Учебники

Содержание

Технологии современных беспроводных сетей Wi-Fi - Компьютерные сети - Учебники

Технологии современных беспроводных сетей Wi-Fi

Автор - Елена Смирнова, Андрей Пролетарский, Екатерина Ромашкина, Сергей Балюк, Александр Суровов

В учебном пособии "Технологии современных беспроводных сетей Wi-Fi", написанном под руководством Андрея Пролетарского, рассмотрены теоретические и практические вопросы, связанные с созданием беспроводных сетей и устройств, их реализующих. В основу пособия легли материалы занятий, проводимых в авторизованном учебном центре «МГТУ—D-Link», созданном в 2006 году для продвижения современных сетевых технологий. Центр объединил фундаментальное образование в области информационных технологий от МГТУ им. Н.Э. Баумана с практическими знаниями от компании D-Link.

В главе 1 рассматриваются технологии создания беспроводных сетей и устройства для их реализации. Глава 2 посвящена подробному изучению стандарта ГЕЕЕ 802. 11, включая управление доступом к среде. В главе 3 изложены вопросы подключения клиента к беспроводной сети в инфраструктурном режиме — сканирование, методы аутентификации и ассоциаций. Глава 4 посвящена вопросам безопасности передачи данных в беспроводных сетях (WEP, TKIP, ССМР, WPA, WPA2, WPS). В главе 5 всесторонне рассматривается физический уровень 802.11. Показаны особенности радиочастотного спектра, принципы модуляции, даны варианты спецификаций 802.11, описаны технологии повышения производительности, механизмы защиты. В главе 6 проводится оценка беспроводной линии связи и приведен пример ее расчета. Главы 7 и 8 включают вопросы поэтапного проектирования беспроводных сетей: от планирования производительности и зоны действия до развертывания и тестирования сети. Практическая часть учебного пособия состоит из 13 лабораторных работ, включающих изучение и настройку основных параметров точек доступа и беспроводных маршрутизаторов, функций безопасности, сегментации беспроводной сети, средств управления и мониторинга.

Отдельные лабораторные работы посвящены преобразованию единиц измерения и расчету беспроводной линии связи. Кроме того, две последние работы включают изучение и настройку сегментации беспроводной сети на основе частотных диапазонов и SSID/VLAN, а также настройку точек доступа с помощью программного контроллера Central WiFi Manager. Издание снабжено обширным глоссарием.

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по основным образовательным программам высшего образования по направлениям подготовки бакалавриата/магистратуры укрупненной группы специальностей и направлений подготовки «Информатика и вычислительная техника».

Издательство – МГТУ им. Н. Э. Баумана

Год издания – 2017

Формат книги - PDF

Размер - 85,2 Мб

СКАЧАТЬ с gigapeta.com

Или

СКАЧАТЬ с turbobit.net

Или

СКАЧАТЬ с hitfile. net

Внедрение беспроводной сети

Полноценный переход на беспроводную сеть стал возможен, благодаря характеристикам Wi-Fi сети, которые теперь в полном мере способны соответствовать требованиям, предъявляемым к корпоративным, коммерческим или промышленным сетям:

  • достаточная скорость канала передачи данных (оборудование стандарт 802.11n обеспечивает скорость до 300 Мбит/с, а то время как теоретическая скорость нового стандарта 802.11n превышает 1Гбит/с)
  • необходимая производительность системы (кол-во абонентов на одну точку доступа)
  • обеспечение высокого уровня безопасности сети (в этом могут помочь не только прогрессивные методы шифрования, но и инновационные системы безопасности, например, такие как Fluke Airmagnet или Ekahau)
  • бесшовная зона покрытия беспроводной сети (бесшовный роуминг просто необходим для реализации таких сервисов, как IP-телефония (VoIP), или системы терминального сбора данных.
  • удобство в обслуживании (централизованное управление, мониторинг точек доступа)

Кроме этого, использование беспроводной сети, как основной инфраструктуры, позволяет реализовать следующие возможности:

  • обеспечить мобильность сотрудников (отсутствие привязанности к рабочему месту) и реализовать политику «anyone, anywhere, anytime»
  • развернуть корпоративную сеть IP телефонии (универсальность и экономичность по сравнению с ТфОП)
  • повысить эффективность производственный процессов (беспроводные сканеры и терминалы сбора данных, мобильные гаджеты для персонала больниц, гос. учреждений или учебных заведений позволят сотрудникам находиться там, где они нужны, а не на рабочим столом)
  • минимизировать расходы на этапе развертывания сети (сокращение затрат на монтаж, а так же быстрое добавление, перемещение и изменение прав пользователей)
  • обеспечить сохранение инвестиций в будущем (например, при переезде в другое офисное здание, можно легко и быстро демонтировать оборудование для его последующего использования в новом офисе)

Таким образом, данный этап развития беспроводных технологий позволяет использовать Wi-Fi сети для решения практически любой задачи по построению сети доступа, будь то офис, гостиница, торговый центр или коттеджный посёлок. При рассмотрении реализации проекта внешней (уличной) Wi-Fi сети, стоит обратить внимание на тот факт, что при отсутствии большого спроса на Wi-Fi в данный момент, достаточно внедрить одну или несколько точек доступа вместо того, чтобы покрывать весь объект беспроводным покрытием.

А затем, по мере поступления запросов, постепенно расширять свой бизнес. Такой метод развития беспроводной сети позволит сократить вероятность издержек и размер первоначальных вложений.

Организации, имеющие распределённую, мобильную инфраструктуру являются основными объектами по развертыванию WLAN сетей. Таковыми являются:

  • склады и помещения логистических комплексов
  • гостиницы, отели и общежития
  • торговые и развлекательные центр
  • производственные и промышленные предприятия
  • компании оптовой и розничной торговли
  • государственные и муниципальные структуры
  • медицинские и оздоровительные комплексы
  • образовательные учреждения.

Современные беспроводные сети, помимо вышеперечисленных достоинств, могут поспособствовать развитию вашего бизнеса, как путем получения коммерческой прибыли, так и посредством повышения эффективности производственных процессов

Все о беспроводных сетях

Bezprovodoff – это отличный помощник для тех, кто хочет организовать частную сеть, но не знает, как это сделать. Причем вся информация предоставлена максимально доступно и просто для простых пользователей, которые раньше не сталкивались с подобными вопросами. Читатели найдут информацию о всех существующих мобильных технологиях, а также смогут собственными силами создавать частные компьютерные группы, настраивать различное оборудование, такое как, роутеры, точки доступа, модемы и так далее. На этом сайте вы найдете подробную информацию о таких видах беспроводной связи как: Это позволит не только расширить свои знания, но и научиться самостоятельно настраивать роутеры, организовывая частные локальные сети, создавать домашние группы компьютеров и обмениваться данными с друзьями, родными, знакомыми и так далее.

Почему именно BezProvodoff

Вся информация на сайте изложена максимально доступно и понятно для читателей, не имеющих практического опыта и знаний. Но при этом даже продвинутые в данной теме читатели откроют для себя новые секреты. Данный портал имеет удобный интерфейс, позволяющий максимально быстро и просто пользоваться ресурсами и находить нужную информацию.
Кроме этого, если читателю что-то не понятно или возникают какие-либо вопросы он может написать администратору, который с радостью ответит на все поставленные вопросы. Узкая специализация позволяет предоставить читателям наиболее развернутый ответ на поставленный вопрос. Также посетителям предлагаются различные инструкции по настройкам роутеров, ПК с различными операционными системами и другого оборудования. На сайте вы найдете все необходимые данные, которые связаны с различными типами сетей. Инструкции, общие положения, определения и так далее.

Беспроводные технологии

Мобильные технологии являются одними из наиболее быстро развивающихся и востребованными. Это означает, что они имеют огромные перспективы, ведь в скором будущем все полностью перейдут на мобильную связь, которая не нуждается в прокладке кабелей. Вместе с этим совершенствуется и оборудование. На рынки постоянно выходят новые модели роутеров, базовых станций, ПК и так далее. Так же обновляются и операционные системы.
Благодаря этому постоянно обновляются и инструкции, а у пользователей могут возникать различные вопросы. Bezprovodoff также не отстает. Все данные постоянно обновляются, что позволяет читателям найти все, что необходимо для настройки, как относительно старого, так и наиболее современного оборудования, имеющегося на отечественном рынке и доступного пользователям. Мы идем в ногу со временем.

Безопасность беспроводных сетей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Прежде чем говорить о возможных атаках на беспроводные сети, необходимо понимать, что процедура развертывания сети включает в себя множество мероприятий, которые в свою очередь уже включают свои меры по обеспечению безопасности. Но в то же, время трудность ряда таких мер делает уязвимым беспроводные сети, если при закладке и настройке сети были допущены ошибки или попросту что-то было упущено. Для многих предприятий потеря данных в беспроводных сетях является негативным действием и поэтому многие фирмы проводят хорошо продуманную политику безопасности.

Беспроводные технологии – это действительно очень удобно. Популярность данного вида связи растет радующими глаз темпами. Но, как давно замечено, популярность чего-либо в сфере компьютерных технологий практически стопроцентно вызывает нездоровый интерес различных "криминальных элементов от IT". Тут бы и задуматься о безопасности всерьез – ведь и стандартные средства могут оказаться бессильны.

Статья является обзорной по существующим беспроводным сетям и уязвимым местам взлома того или иного стандарта беспроводной сети. Целью статьи является ознакомление и накопление знаний по беспроводным сетям, способам защиты, уязвимости к взлому.

Хорошо зная устройство и настройку беспроводных сетей легко увидеть стороны уязвимости. Любой специалист, зная сети с разных сторон, старается найти средства защиты, но также, при наращивании средств защиты, могут появиться места для атак нежелательных представителей. Так и произошло с сетями. Развились беспроводные сети взамен проводных.

В чем состоит отличие проводной сети от беспроводной? В общем случае проводная сеть, при условии идеальной и бесспорной порядочности ее пользователей, может быть атакована лишь из Интернета – если подключена к cети. Беспроводная же открыта всем ветрам, и помимо вторжений из Интернета ей как минимум угрожает попытка "прослушивания" со стороны коллег из соседнего офиса или с нижнего этажа. А это уже немаловажно – подобные действия способны не только принести удовлетворение от использования беспроводной сети, но и найти пути, чтобы в нее проникнуть. Соответственно, если безопасности не уделяется должного внимания, такую сеть вполне можно считать публичной, что неизбежно отразится на ее функционировании не лучшим образом. [1]

Попытки проникновения в корпоративную закрытую сеть могут происходить по нескольким причинам. Во-первых, целенаправленный взлом с целью похищения конфиденциальной информации. Чаще всего именно из-за этого необходимо позаботиться о безопасности беспроводного сегмента сети, хотя на самом деле процент таких взломов достаточно невелик. Гораздо большей популярностью пользуются попытки проникнуть в сеть, чтобы воспользоваться чужим Интернет-соединением.

В данном случае также происходит воровство, но не осязаемых конфиденциальных документов, а виртуальное – воровство Интернета, а именно трафика, скорости соединения. Если злоумышленник пользуется чужим Интернет-каналом для сугубо утилитарных целей (электронная почта, веб-серфинг), то ощутимого материального урона он не нанесет, но если локальная сеть организации используется как плацдарм для рассылки спама или последующей масштабной Интернет-атаки – последствия могут быть крайне неприятными как со стороны Интернет-провайдера, так и со стороны контролирующих органов. [1]

В итоге существуют несколько причин взлома беспроводных сетей:

  • целенаправленный взлом с целью получения необходимых закрытых данных;

  • порча файлов, наработок по сети, например, конкурирующими фирмами;

  • использование соединения для простого посещения Интернета, т е использование чужого Интернет трафика.

Современные беспроводные сети – история, применение, перспективы

Общей тенденцией развития компьютерных сетей в последние годы является постепенная замена проводных сетей их беспроводными аналогами. Это прослеживается на всех уровнях – от компьютерных и периферийных интерфейсов до магистральных сетей, от передачи информации до голосовой и видеотелефонии.

Все многообразие современных беспроводных технологий условно можно разбить на несколько типов:

1. Для связи оборудования в пределах рабочего места, например, сотового телефона и ноутбука (или компьютера, или принтера), предназначены персональные беспроводные сети WPAN (Wireless Personal Area Network). Очевидно, что такие сети обслуживаются самим пользователем или системным (сетевым) администратором без привлечения телекоммуникационного оператора. Среди WPAN-сетей наибольшей популярностью пользуется сеть Bluetooth, позволяющая связать портативные вычислительные или телекоммуникационные устройства (сотовые телефоны, КПК, смартфоны, планшеты, ноутбуки) с беспроводной периферией и аксессуарами, расположенными в небольшом удалении (до 10 м, а в отдельных случаях – до 100 м) от пользователя.

2. Беспроводные локальные сети WLAN (Wireless Local Area Network), которые, по ассоциации с наиболее популярной беспроводной сетью, также называют Wi-Fi (сокращение Wireless Fidelity) сетями, обеспечивают дальность связи в помещении порядка 50-150 м или до 300 метров на открытом пространстве. Предназначены они в основном для развертывания беспроводных сетей в пределах одного или нескольких помещений, хотя возможно их использование и на открытых площадках ограниченных размеров. Также определенной популярность пользуются так называемые хот-споты – беспроводные сети, развертываемые с целью обеспечения доступа в Интернет или корпоративную сеть в публичных местах (в гостиницах, аэропортах, кафе, ресторанах, выставочных залах и пр.).

3. Характерный радиус действия распределенных беспроводных сетей масштаба города WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) составляет величину порядка 50 км. Такие сети призваны дополнить (а в перспективе и полностью заменить) в качестве «последней мили» инфраструктуру кабельных городских коммуникационных сетей, служащих для высокоскоростного доступа в Интернет и телефонии. К этой категории относятся сети широкополосного доступа WiMAX.

Стандарт Bluetooth (назван в честь короля викингов Харальда Синезубого, поэтому его часто называют просто «синий зуб») сегодня является одним из самых известных и распространенных.

Однако к настоящему времени область применения «синего зуба» существенно расширилась – он превратился в универсальный беспроводной интерфейс для персональных сетей, в которые могли входить практически любые устройства. Так, помимо сотовых телефонов и различных дополнений к ним (беспроводные гарнитуры и пр.), Bluetooth широко используется для передачи данных в смартфонах и ноутбуках, в беспроводных компьютерных мышках и клавиатурах. [2]

Компания Nokia анонсировала разработку собственного варианта стандарта персональной беспроводной сети Wibree. По своим параметрам (рабочая частота 2,4 ГГц, максимальная пропускная способность – до 1 Мбит/с, радиус действия – до 10 метров).

Технология ультраширокополосной передачи данных UWB (Ultra-Wide Band) предназначена для простого и быстрого беспроводного подключения всевозможной компьютерной периферии, обмена данными между мобильными устройствами, а также для дистанционного управления устройствами бытовой электроники.

В отличие от большинства современных систем беспроводной связи, работающих в сравнительно узком частотном диапазоне, UWB для передачи сигнала задействует гораздо более широкий диапазон частот между 3,1 и 10,6 ГГц, который разделен на 14 поддиапазонов шириной по 528 МГц каждый, сгруппированных в 5 частотных участков.

Кроме того, уже сейчас готовы спецификации основанных на UWB стандартов Wireless USB и Wireless HD. [2]

Из всех рассматриваемых в статье стандартов беспроводной связи Wi-Fi, наряду с Bluetooth, является самым известным и распространенным. Термин «Wi-Fi» объединяет группу стандартов оборудования беспроводных сетей, разработанных консорциумом Wi-Fi Alliance.

Любая сетевая карта Wi-Fi (Wireless Network Interface Card, WNIC) позволяет без всяких проблем установить соединение с другой такой же, т.е. наладить сетевое соединение между двумя ноутбуками или между ноутбуком и настольным ПК.

В отличие от кабельных сетей, где перехват информации невозможен без физического доступа к среде передачи, беспроводные сети, если не применять специальных мер, оказываются практически беззащитными от несанкционированного доступа. Для защиты Wi-Fi обычно используют шифрование данных. Первый и наиболее простой из стандартов шифрования, WEP (Wired Equivalent Privacy), в настоящее время считается не очень стойким. На смену ему пришли более серьезные алгоритмы шифрования WPA (Wi-Fi Protected Access) и его усовершенствованный вариант WPA2, которые взломать, конечно, можно, однако сделать это будет гораздо сложнее.

В последнее время круг устройств, поддерживающих Wi-Fi, существенно расширился и стал включать еще и сотовые телефоны (с поддержкой VoIP), цифровые фотоаппараты и веб-камеры, принтеры, мультимедийные центры, проекторы и телевизоры и многое другое. [2]

Само название WiMAX представляет собой вольную аббревиатуру от Worldwide Interoperability for Microwave Access (Всемирное объединение сетей для микроволнового доступа). Главное отличие нового стандарта от всех предыдущих заключается в радиусе действия, который, в зависимости от используемых передатчиков, может достигать 50 км, что позволяет говорить о WiMAX как о своего рода аналоге сотовой связи. Одна из главных его задач – обеспечить высокоскоростной доступ к Интернету небольших населенных пунктов или отдельных районов большого города. Кроме того, эта технология позволяет передавать не только данные (пакетные и голосовые), но и видео- и аудиопотоки, что делает возможным интеграцию и унификацию всех существующих коммуникационных сетей на единой базе WiMAX.

Архитектура сетей WiMAX, несколько напоминающая соты традиционных GSM-сетей (только с более крупной «ячейкой»), подразумевает размещение антенно-фидерных устройств на высоких зданиях, сооружениях и мачтах при соблюдении условия прямой видимости между станциями. [2] Основными преимуществами беспроводных сетей, по сравнению с традиционными кабельными, являются простота развертывания и подключения к ним новых пользователей, а также мобильность пользователей в зоне ее действия. Только двух этих достоинств достаточно, чтобы говорить об их радужных перспективах, несмотря на имеющиеся (пока имеющиеся) недостатки. И действительно, если сегодня еще можно говорить о недостаточной пропускной способности наиболее популярных современных беспроводных сетей Bluetooth и Wi-Fi по сравнению с проводными сетями, то, если действительно состоится переход первой на UWB и широкое распространение спецификации 802. 11n для второй, в ближайшем будущем их возможности, как минимум, сравняются. А ведь еще ожидается появление новых, достаточно агрессивно настроенных игроков рынка, таких как Wireless USB и Wireless HD. Да и «дальнобойный» WiMAX, несмотря на то, что этот стандарт лучше всего подходит для Интернет-провайдеров, еще не сказал своего последнего слова. Основные направления по взлому беспроводных сетей

Сам принцип беспроводной передачи данных заключает в себе возможность несанкционированных подключений к точкам доступа. Взять хотя бы "непротокольные" угрозы, которые составляют основу проблемы. При разработке корпоративной сети администраторы в первую очередь заботятся о качественном покрытии территории офисов, забывая, что хакеры могут подключиться к сети прямо из автомобиля, припаркованного на улице. Бывают ситуации, когда просто нереально заблокировать саму возможность "слышать" передаваемый трафик.

Не менее опасная угроза – вероятность хищения оборудования. Если политика безопасности беспроводной сети построена на МАС-адресах, то сетевая карта или точка доступа, украденная злоумышленником, может открыть доступ к вашей сети. [3]

Любой пользователь будет спокоен, если сможет обеспечить решение трех проблем для своего трафика:

  • конфиденциальность (данные должны быть надежно зашифрованы),

  • целостность (данные гарантированно не должны быть изменены третьим лицом),

  • аутентичность (надежная проверка того, что данные получены от правильного источника). [3]

Самая известная и основная функция механизма безопасности Bluetooth – это возможность выбрать состояние устройства: «Видимый» (другим устройствам) и «Невидимый» ("Discoverable" "non-discoverable").

Когда устройство Bluetooth работает в режиме «Видимый», то можно легко произвести сканирование радиуса и найти это устройство при помощи PC и загрузить личные данные. Этот метод может легко использоваться для кражи персональных данных высокопоставленных людей и знаменитостей, которые чаще всего не понимают технологии Bluetooth. [3] Безопасности беспроводных сетей стоит уделять особое внимание. Wi-Fi – это беспроводная сеть и притом с большим радиусом действия. Поэтому злоумышленник может перехватывать информацию или же атаковать вашу систему, находясь на безопасном расстоянии. В настоящее время существуют уже множество различных способов защиты, и при условии правильной настройки можно быть уверенным в обеспечении необходимого уровня безопасности:

  • Протокол шифрования WEP

  • Протокол шифрования WPA

  • Протокол WPA2

  • Стандарт безопасности 802.1X

  • Фильтрация по МАС адресу

  • Скрытие SSID

  • Запрет доступа к настройкам точки доступа или роутера через беспроводную сеть [5]

В арсенал злоумышленника, который хочет взломать беспроводную сеть входит следующее: прежде всего потребуется ноутбук с беспроводным адаптером. Основная проблема, которая возникает в процессе подбора инструментов для взлома беспроводных сетей, — это обеспечение совместимости между чипом беспроводного адаптера, используемым программным обеспечением, и операционной системой. Программы для взлома и настроенная операционная система. Преодолеть всю систему безопасности беспроводной сети на базе WEP-шифрования не представляет никакого труда. Возможно, многие скажут, что это неактуально, поскольку WEP-протокол уж давно умер — его не используют. На смену ему пришел более стойкий протокол WPA. Однако не будем торопиться с выводами. Это действительно так, но только отчасти. Дело в том, что в некоторых случаях для увеличения радиуса действия беспроводной сети разворачиваются так называемые распределенные беспроводные сети (WDS) на базе нескольких точек доступа. Самое интересное заключается в том, что такие сети не поддерживают WPA-протокол и единственной допустимой мерой безопасности в данном случае является применение WEP-шифрования. При этом взламываются WDS-сети абсолютно так же, как и сети на базе одной точки доступа. Кроме того, КПК, оснащенные беспроводным модулем, тоже не поддерживают протокол WPA, поэтому для включения клиента на базе КПК в беспроводную сеть необходимо использовать в ней протокол WEP. Следовательно, протокол WEP еще долгое время будет востребован в беспроводных сетях. Рассмотренные примеры взлома беспроводных сетей весьма наглядно демонстрируют их уязвимость. Если говорить о WEP-протоколе, то его можно сравнить с защитой «от дурака». Это примерно то же самое, что сигнализация на машине, — только от хулиганов и спасает. Что касается таких мер предосторожности, как фильтрация по MAC-адресам и режим скрытого идентификатора сети, то их вообще рассматривать как защиту нельзя. Тем не менее даже такими средствами не стоит пренебрегать, правда только в комплексе с другими мерами. [6, 7]

В статье были рассмотрены следующие направления:

  • основные стандарты беспроводных сетей;

  • проблемы безопасности беспроводных сетей;

  • основные направления по взлому беспроводных сетей.

Литература:

  1. Патий Е. Проблемы безопасности в беспроводных сетях/ Е.Патий // Искусство управления информационной безопасностью [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.iso27000.ru/chitalnyi-zai/bezopasnost-besprovodnyh-setei/problemy-bezopasnosti-v-besprovodnyh-setyah/

  2. Куц В. Современные беспроводные сети – история, применение, перспективы. / В. Куц // Федеральный медиа-ресурс, посвященный рынку современных информационных технологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.comprice.ru/articles/detail.php?ID=225105

  3. Монин С. Защита информации и беспроводные сети / С. Монин // Компьютер Пресс #4/2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.redcenter.ru/?did=822&p_realm=print1

  4. Marek Bialoglowy. Обзор Безопасности Bluetooth Часть 1 / Marek Bialoglowy // Информационная безопасность бизнеса [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.infosecurity.ru/_gazeta/content/050519/article01.html

  5. Андрушка Игорь. Проблемы безопасности беспроводных сетей. Методы и способы защиты WI-FI сетей. Реалии и перспетивы. / Андрушка Игорь // Лаборатория Информационной безопасности. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://security.ase.md/publ/ru/pubru79/

  6. Василий Леонов. Как ломаются беспроводные сети / Василий Леонов // Компьютерный информационный портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oszone.net/3652_1/

  7. Практика взлома беспроводных сетей / Сергей Пахомов, Максим Афанасьев // Компьютер Пресс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.compress.ru/Article.aspx?id=17372

Основные термины (генерируются автоматически): сеть, беспроводная сеть, UWB, WEP, WPA, USB, радиус действия, устройство, беспроводная связь, беспроводный адаптер.

Сравнение беспроводных технологий WiFi и WiMAX.

Часто сравнивают такие современные технологии передачи данных, как WiMAX и Wi-Fi. Несмотря на то, что обе технологии имеют созвучные названия и WiMAX технология появилась позже, то можно предположить, что WiMAX это усовершенствованная модель Wi-Fi, но это не так. Эти технологии имеют различные области применения. WiFi является технологией, в основном предназначенной для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений и построения беспроводных мостов. Технология Wi MAX, в совою очередь, предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался как городская вычислительная сеть (MAN). Рассмотрим некоторые другие различия между этими технологиями. У WiMAX лучше качество связи , чем у WiFi. Когда несколько пользователей подключены к точке доступа Wi-Fi, они буквально «дерутся» за доступ к каналу связи. В свою очередь, технология WiMAX обеспечивает каждому пользователю постоянный доступ. Построенный на технологии WiMAX алгоритм устанавливает ограничение на число пользователей для одной точки доступа. Когда базовая станция WiMAX приближается к максимуму своего потенциала, она автоматически перенаправляет «избыточных» пользователей на другую базовую станцию.

Но Wi Max по-прежнему находится в зачаточном состоянии, и потребуются значительные вложения в данную инфраструктуру для получения коммерческой выгоды. Wi-Fi является уже самодостаточной системой и быстрое развертывание сетей WiFi не проблема сейчас.

Предприятия с огромными площадями, возможно, захотят перейти на WiMAX, чтобы избежать покупки большого количества репитеров, требуемых при установке Wi-Fi сети. На данный момент, в России такое оборудование отсутствует в широкой продаже.

 

Стоимость устройств

 

Wi-Fi технология является более зрелой нежели WIMAX и сегодня Вы вряд ли найдете новый ноутбук без встроенного Wi-Fi модуля.Также, возможно только временным недостатком является то, WIMAX оборудование стоит дороже WIFI оборудования и ассортимент WIMAX оборудования более скудный. Это вызвано тем, что технология WiMAX более молодая. Производство устройств, оборудованных WiMAX модулем, только начало развиваться и до уровня оборотов WiFi устройств ему еще далеко. Стоимость базовых станций WiMAX также выше из-за дополнительных дорогостоящих компонентов.

 

Области применения

 

Как и во многих других областях, в беспроводной передачи данных нет универсальной технологии. Под каждые конкретные задачи больше подходит WiMAX или WIFI. Если стоит задача предоставить широкополосный доступ к сети для пользователей – то больше, конечно подходит WiMAX, так как эта технология изначально была разработана именно с этой целью. Однако если стоит задача предоставить широкополосный доступ в ограниченном помещении, то технологии WIFI и WiMAX одинаково хорошо подходят для решения, при условии что низкий уровень помех или помехи вовсе отсутствуют. А для внедрения беспроводных систем безопасности или видеонаблюдения больше подходит WiFi, так как это направление уже достаточно неплохо развито.

 

Охват и масштабы

 

Wi-Fi (IEEE 802.11)

WiMAX (IEEE 802.16)

беспроводные решения внутри зданий

беспроводные решения вне зданий

Точка – точка (PtP -Point to point)

Точка – много точек (PtMp – Point to multipoint)

сети небольшого масштаба (примерно 100м)

огромные беспроводные сети ( 7-10 км)

проблема «скрытого» узла (CSMA\CA)

Отсутствие проблемы «скрытого» узла (DAMA-TDMA)

Простые модуляции (64 бит) в стандартах a,g

Комплексная техника модуляции (256 бит)

Построение беспроводных мостов на дальние

расстояния с применением множества

ретрансляторов

Дальние беспроводные мосты без применения множества ретрансляторов

 

Масштабируемость и пропускная способность

 

Wi-Fi (IEEE 802.11)

WiMAX (IEEE 802.16)

Фиксированная ширина полосы пропускания канала (20МГц)

Гибкая ширина полосы пропускания (1.5 - 20 МГц)

Несколько непересекающихся каналов (3-5)

Множество непересекающихся каналов

Максимальная скорость передачи данных – 54Мбит\с

(зависит от ширины полосы)

Максимальная скорость передачи данных –

70Мбит\с при ширине полосы 20 МГц

 

Заключение

 

IEEE 802.11 (Wireless LAN) представляет собой семейство стандартов "Wireless Ethernet". WiMAX (802.16) призван стать технологией широкополосного доступа вне помещений, в то время как стандарт WiFi (802.11) предназначен для Беспроводных решений, в основном внутри помещений.

Если у Вас после прочтения возникнут какие-либо вопросы, Вы можете задать их через форму отправки сообщений в разделе контакты.

новые технологии и тенденции развития

Быстрое развитие технологий беспроводных сетей Wi-Fi привело к повсеместному их применению – от частных домов до бизнес-центров и гостиничных комплексов, и даже общественного транспорта. Причина этого – неоспоримые преимущества беспроводных сетей перед проводными.

Преимущества беспроводных сетей

Легкое создание и расширение – это основной плюс беспроводной сети Wi-Fi. Создание и расширение сети не требует больших финансовых вложений и временных затрат.

Простота настройки. Какой бы масштабной не была беспроводная сеть Wi-Fi, настройку можно осуществить разово с одного централизованного контроллера, а в случае добавления новых устройств в уже существующую сеть их обнаружение и настройка происходит автоматически.

Мобильность. Учитывая тот факт, что для подключения к интернету люди пользуются преимущественно мобильными телефонами, планшетами и ноутбуками со встроенным Wi-Fi модулями, выбор в пользу Wi-Fi сетей очевиден. Да и скорость беспроводного подключения к Интернету значительно выше, чем могут предоставить привычные 3G/4G модемы.

Оборудование для создания беспроводных сетей

Основными компонентами беспроводных сетей являются маршрутизаторы (роутеры), точки доступа, коммутаторы и контроллеры, антенны и различные адаптеры.


Роутеры

Роутер (маршрутизатор) – главное устройство сети. Принимает сигнал от провайдера или LTE-модема и передает дальше. Большинство маршрутизаторов работают и в режиме точки доступа с раздачей Wi-Fi сигнала.

Для небольшой беспроводной сети (в маленьком офисе или квартире) одного роутера вполне достаточно. Для развертывания более масштабной беспроводной сети нужно использовать дополнительно точки доступа и различные коммутаторы.


Точки доступа

Точки доступа представляют собой отдельные сетевые устройства для предоставления беспроводного доступа к Wi-Fi-сети и используются преимущественно для расширения уже готовой беспроводной сети, либо для создания масштабной сети (в торговых центрах, гостиницах, кафе и т.д.).

У каждой точки доступа есть своя зона покрытия, которая зависит от мощности встроенного усилителя.

Точки доступа размещаются таким образом, чтобы зоны покрытия соседних устройств пересекались между собой. Благодаря такому размещению создается бесшовный роуминг беспроводной сети.


Контроллеры Wi-Fi

В составе беспроводных сетей контроллеры используются для объединения всех точек доступа в единую сеть. Благодаря расширенному функционалу контроллеров можно не только настраивать сеть и производить мониторинг событий, но и разграничивать доступ по скорости и времени подключения. Кроме того, с помощью контроллера возможно создать графическую схему расположения точек доступа, на которой будет отображаться зона покрытия и мощность сигнала каждого устройства сети.


Современные технологии беспроводных сетей

Radius Wi-Fi

При подключении к общественным Wi-Fi-сетям обязательным условием является авторизация каждого абонента, которая включает в себя идентификацию личности и устройства. Для этого используется Radius Wi-Fi – специальный сервис идентификации с дополнительными маркетинговыми возможностями.

Данный сервис предоставляет 3 варианта идентификации:

·         через социальные сети,

·         по звонку,

·         при помощи SMS.

Таким образом собирается информация о человеке – его номер телефона и персональные данные, которые хранятся на сервере.

Radius Wi-Fi позволяет организациям не только соблюдать закон «О связи», но и проводить маркетинговые мероприятия для привлечения новых клиентов и увеличения прибыли.       


MU-MIMO

Технология MU-MIMO (Multi User – multiple input multiple output) реализована на стандарте 802.11ac wave2, использует на прием и передачу данных множество каналов, причем на каждый канал могут подключаться одновременно несколько устройств.

В отличие от технологии SU-MIMO, для которой характерны низкая пропускная способность и ограниченное количество одновременно подключаемых устройств, MU-MIMO позволяет задействовать для каждого подключения отдельный поток данных. При этом в MU-MIMO потоки данных передаются не поочередно, как в SU-MIMO, а одновременно.


Таким образом обеспечивается качественная связь на максимальной скорости без ухудшения параметров сети.

В ближайшем будущем параметры MU-MIMO станут еще лучше благодаря новому стандарту 802.11ax, который способен обеспечивать полноценную параллельную работу множества устройств и использовать весь доступный диапазон частот.

Проектирование и организация беспроводных сетей Wi-Fi

Бит.Wi-Fi – интегратор самых смелых решений! Это команда опытных высококвалифицированных специалистов, экспертов в области беспроводных технологий и автоматизации.

Нужно построить или модернизировать корпоративную сеть, чтобы оптимизировать рабочие процессы, повысить эффективность бизнеса и придать новый импульс его развитию? Тогда вы обратились по адресу!

Компания Бит.Wi-Fi успешно работает с 2012 года. Мы специализируемся на проектировании и построении беспроводных и проводных локальных сетей для предприятий и организаций из самых различных отраслей. Команда опытных инженеров разрабатывает и реализует сложные проекты, составляет всю проектную документацию, занимается организацией беспроводной сети Wi-Fi, подбором и поставкой высокотехнологичного оборудования с учётом специфики бизнеса клиента и его предпочтений. А после завершения работы над проектом нашим клиентам доступна квалифицированная помощь специалистов по телефону или с выездом на место, а также гарантийная замена оборудования без механических повреждений.

Беспроводные решения от Бит.Wi-Fi строятся на основе технологий от лидеров мирового рынка в области беспроводных сетей и сбора данных: Extreme Networks, Cisco, Huawei, Aruba и др.


  • Мы профессионально строим беспроводную сеть и предлагаем пожизненную гарантию;
  • Проектируем сложные программные комплексы;
  • Предлагаем флагманское оборудование от ведущих производителей.

Почему нам доверяют проектирование и построение корпоративных Wi-Fi сетей?


  • Мы организовываем бесшовный бесперебойный доступ к интернету со скоростью до нескольких Гб в секунду
  • Вероятность отказа оборудования в течение 10 лет равна 0,01%. 100% покрытие негарантийных случаев.
  • Нами успешно реализовано уже 900 проектов!
  • Мы несём ответственность за результат. На всех этапах организации Wi-Fi сети проводится тщательный контроль качества выполнения работ.
  • Мы составим смету за 10 минут при наличии необходимых данных по проекту. Учтём все ваши предпочтения, порекомендуем оптимальные и наиболее эффективные решения, а также выполним все работы под ключ.
  • Бит.Wi-Fi является официальным партнером HP, Cisco, Huawei, Extreme Networks уже на протяжении 5 лет.

С компанией Бит.Wi-Fi сложные инженерные решения теперь доступны всем!

Обзор беспроводных сетевых технологий

Технология беспроводной связи - это современная альтернатива традиционным проводным сетям. В то время как проводные сети полагаются на кабели для соединения цифровых устройств, беспроводные сети полагаются на беспроводные технологии.

Беспроводные технологии широко используются как в домашних, так и в деловых компьютерных сетях. Несмотря на то, что беспроводные технологии имеют множество преимуществ, следует помнить о некоторых недостатках.

Типы беспроводных сетевых технологий

Было разработано большое количество технологий для поддержки беспроводных сетей в различных сценариях.

Основные беспроводные технологии включают:

Другие технологии все еще находятся в стадии разработки, но, вероятно, будут играть роль в беспроводных сетях будущего, включая сотовый Интернет 5G и связь через видимый свет Li-Fi.

Плюсы и минусы использования беспроводной связи по проводной сети

Беспроводные компьютерные сети предлагают несколько явных преимуществ по сравнению с проводными сетями, но не лишены недостатков.

Основное и наиболее очевидное преимущество использования беспроводной технологии - это огромная мобильность, которую она предлагает (портативность и свобода передвижения). Беспроводная связь не только позволяет использовать устройства, не привязанные к стене, но и устраняет неприглядные кабели, с которыми неизбежно приходится иметь дело в проводных сетях.

К недостаткам беспроводной связи относятся дополнительные проблемы безопасности. Ваши устройства больше не доступны только вручную с физическим доступом, они могут быть проникнуты хакерскими комнатами или иногда даже зданиями вдали от точки беспроводного доступа.Еще одним недостатком использования беспроводных технологий является повышенная вероятность радиопомех из-за погоды, других беспроводных устройств или препятствий, таких как стены.

Фактически, при сравнении проводных и беспроводных сетей необходимо учитывать несколько других факторов, таких как стоимость, производительность и надежность.

Услуга беспроводного Интернета

Традиционные формы интернет-услуг основаны на телефонных линиях, кабельных телевизионных линиях и оптоволоконных кабелях. В то время как основное ядро ​​Интернета остается проводным, несколько альтернативных форм Интернет-технологий используют беспроводную связь для подключения домов и предприятий.

Существуют, например, услуги беспроводного Интернета, такие как общедоступные сети Wi-Fi для беспроводного доступа, когда вас нет дома, фиксированная беспроводная широкополосная связь для беспроводного доступа в Интернет дома, спутниковый Интернет и другие.

Другие приложения беспроводной связи

Результатом концепции Интернета вещей (IoT) является то, что мы видим, что беспроводная связь интегрируется во все большее количество мест, где она раньше не использовалась.

Помимо домашних сетей, часы, холодильники, автомобили и многие другие устройства - иногда даже одежда - постепенно оснащаются возможностями беспроводной связи.Из-за природы беспроводной технологии все эти устройства могут быть объединены в пару для бесшовной интеграции друг с другом.

Например, ваш телефон может активировать интеллектуальный термостат, чтобы регулировать температуру вашего дома, когда вы уходите, ваши умные фонари могут включаться, когда вы возвращаетесь домой, а ваши умные весы могут отслеживать ваш прогресс в похудении.

Аппаратное обеспечение беспроводной сети

Для построения беспроводной сети требуется определенное компьютерное оборудование.Портативные устройства, такие как телефоны и планшеты, оснащены встроенными радиомодулями. Беспроводные широкополосные маршрутизаторы используются во многих домашних сетях. Другие виды оборудования включают внешние адаптеры и расширители диапазона.

Оборудование беспроводной сети может быть сложно разработать. Потребители узнают популярные торговые марки беспроводных маршрутизаторов и соответствующего оборудования для домашних сетей, но многие не осознают, сколько внутренних компонентов они содержат и сколько различных поставщиков их производят.

Как работает беспроводная связь

Беспроводные технологии используют радиоволны и / или микроволны для поддержания каналов беспроводной связи между компьютерами.Хотя многие технические детали беспроводных протоколов, таких как Wi-Fi, часто не важны для понимания, знание основ Wi-Fi может быть очень полезным при настройке сети и устранении неполадок.

Беспроводные технологии, которые мы знаем сегодня, возникли в результате научных исследований несколько десятилетий назад. Никола Тесла, например, был пионером в области беспроводного электрического освещения и передачи энергии - областей, которые сегодня продолжают активно изучаться в таких областях, как беспроводная зарядка.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Различные типы технологий беспроводной связи

Беспроводная связь играет важную роль в повседневной жизни. Помимо связи, беспроводные технологии стали неотъемлемой частью нашей повседневной деятельности. Беспроводная передача данных или информации из одного места в другое называется беспроводной связью.Это обеспечивает обмен данными без каких-либо проводников через радиосигналы и радиосигналы. Информация передается через устройства на расстояние от нескольких метров до сотен километров по четко определенным каналам.

Термин беспроводная связь относится к передаче или передаче информации на расстояние без использования проводов, кабелей или любых других электрических проводников. Беспроводная связь - одно из важных средств передачи данных или информации на другие устройства. Установлена ​​связь, и информация передается по воздуху, без использования каких-либо кабелей, с использованием электромагнитных волн, таких как радиочастоты, инфракрасное излучение, спутник и т. Д., в сети технологии беспроводной связи.

При обмене данными между устройствами для беспроводной передачи данных используются различные типы сигналов. Ниже приведены различных электромагнитных сигналов , используемых в зависимости от их длины волны и частоты.

Типы беспроводной передачи данных

  • Радиочастотная передача
  • Инфракрасная передача
  • Микроволновая передача
  • Световая передача
Радиочастотная передача

Радиочастота - это форма электромагнитной передачи, используемая в беспроводной связи.РЧ-сигналы легко генерируются в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Они используются в беспроводной связи из-за их способности проникать сквозь объекты и преодолевать большие расстояния. Радиосистема - это один из типов беспроводной передачи данных, и это беспроводная среда, которая передает данные, передавая электромагнитные волны с низкими частотами в отдаленные места через электрический проводник и антенну. Энтузиасты радиолюбителей обмениваются информацией и служат в качестве средств связи в чрезвычайных ситуациях во время бедствий с помощью своего мощного любительского радиовещательного оборудования и даже могут передавать цифровые данные по радиочастотному спектру.

Радиосвязь зависит от длины волны, мощности передатчика, качества приемника, типа, размера и высоты антенны.

Недостатки

  • Они зависят от частоты
  • Они имеют относительно низкую полосу пропускания для передачи данных.
Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение - это электромагнитное излучение с более длинными волнами, чем видимый свет. Обычно они используются для связи на малых расстояниях.Эти сигналы не проходят через твердые объекты.

Инфракрасный порт - это система передачи данных, которая передает сигналы данных через светодиоды (светодиоды) или лазеры. Инфракрасное излучение - это электромагнитная энергия с длиной волны, которая длиннее, чем у красного света. Информация не может передаваться через препятствия в инфракрасной системе, но может быть заблокирована светом. Один из типов инфракрасного излучения - это система точка-точка, в которой возможна передача данных между двумя точками, ограниченная диапазоном и прямой видимостью.

Частота сигнала для передачи в системе точка-точка составляет от 100 ГГц до 1000 терагерц (ТГц), а скорость колеблется от 100 Кбит / с до 16 Мбит / с. Другой метод передачи инфракрасного излучения включает систему вещания - и в этом методе отражающий материал или передающий блок усиливает и повторно передает сигнал данных в несколько других блоков. Обычная частота системы инфракрасного вещания составляет от 100 ГГц до 1000 ТГц с ограниченной скоростью 1 Мбит / с.

Примеры, такие как дистанционное управление телевизором, обмен мобильными данными.

Инфракрасная передача

Микроволновая передача

Микроволны - это форма электромагнитной передачи, используемая в системах беспроводной связи. Длина волны микроволн составляет от одного метра до одного миллиметра. Частота варьируется от 300 МГц до 300 ГГц. Они широко используются для связи на большие расстояния и относительно менее дороги. Микроволновая печь - это эффективный тип беспроводной передачи данных, при которой информация передается двумя разными способами. Одним из методов, который используется для передачи данных через беспроводную среду микроволн, является спутниковый метод, который передает информацию через спутник, который вращается на орбите на высоте 22 300 миль над Землей.Наземные станции отправляют и принимают сигналы данных на спутник и от него с частотой от 11 ГГц до 14 ГГц и со скоростью передачи от 1 Мбит / с до 10 Мбит / с. Другой метод - это наземный метод, при котором используются две микроволновые башни с прямой линией обзора между ними, гарантируя отсутствие препятствий, нарушающих эту линию обзора. В целях конфиденциальности он используется часто. Частота передачи данных для наземных систем обычно составляет от 4 ГГц до 6 ГГц или от 21 ГГц до 23 ГГц, а скорость обычно составляет от 1 мегабит в секунду (Мбит / с) до 10 Мбит / с.

Узел передачи микроволн

Недостатки

  • Микроволновая печь не проходит через здания.
  • Плохая погода влияет на передачу сигнала.
  • Они зависят от частоты.
Передача световой волны

Свет - это электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. Длина волны колеблется от 430 до 750 ТГц. Это неуправляемые оптические сигналы, такие как лазерные, и однонаправленные.

Передача световых волн

Недостатки

  • Эти сигналы не могут проникать сквозь дождь и туман.
  • Лазерный луч легко отклоняется по воздуху.
Беспроводные телефоны

Эволюция сотовых сетей определяется поколениями. Многие пользователи общаются в одном частотном диапазоне через сотовые и беспроводные телефоны. Сотовые и беспроводные телефоны - еще два примера устройств, использующих беспроводные сигналы.

Беспроводные телефоны имеют ограниченный радиус действия, но сотовые телефоны обычно имеют гораздо больший диапазон, чем местные беспроводные сети, поскольку сотовый телефон использует большие телекоммуникационные вышки для обеспечения покрытия сотового телефона. Некоторые телефоны используют сигналы со спутников для связи, аналогично устройствам с глобальной системой позиционирования (GSP).

Беспроводные телефоны

Другие устройства

Все, что использует радиосигналы для связи, может считаться беспроводным устройством.Обычные устройства, такие как открыватели гаражных ворот, радионяни, некоторые игровые приставки и рации, используют беспроводные технологии.

Беспроводные адаптеры

Беспроводные адаптеры - это аппаратные устройства, которые устанавливаются внутри компьютеров и обеспечивают беспроводную связь. Если на компьютере нет беспроводного адаптера, он не сможет подключиться к маршрутизатору для доступа в Интернет. Некоторые компьютеры имеют беспроводные адаптеры, встроенные непосредственно в материнскую плату, в то время как также можно установить автономные беспроводные адаптеры, чтобы добавить возможность беспроводной связи на компьютер, у которого нет встроенных средств.

Беспроводной повторитель

Беспроводной повторитель - это беспроводное сетевое устройство, которое используется для расширения зоны действия беспроводного маршрутизатора. Ретранслятор принимает беспроводные сигналы и усиливает их мощность, а затем повторно излучает их. Уровень сигнала можно увеличить, разместив ретранслятор между маршрутизатором и компьютером, подключенным к маршрутизатору.

Беспроводной повторитель

Типы технологий беспроводной связи

В последние дни технология беспроводной связи стала неотъемлемой частью нескольких типов устройств связи, поскольку она позволяет пользователям общаться даже из удаленных районов.Устройства, используемые для беспроводной связи, включают беспроводные телефоны, мобильные телефоны, устройства GPS, технологию ZigBee, беспроводные компьютерные компоненты, спутниковое телевидение и т. Д. Технологии беспроводной связи подразделяются на различные типы в зависимости от расстояния связи, диапазона данных и типа используемые устройства. Ниже приведены различные типы технологий беспроводной связи.

Типы коммуникационных технологий

Спутниковая

  • Радио- и телевещание
  • Радиолокационная связь
  • Спутниковая связь
  • Сотовая связь
  • Система глобального позиционирования
  • WiFi
  • Bluetooth
  • Радиочастотная идентификация

Радио

Радиосвязь была одной из первых разработанных беспроводных технологий, и она используется до сих пор.Портативные многоканальные радиостанции позволяют пользователю общаться на коротких расстояниях, в то время как гражданские и морские радиостанции предоставляют услуги связи на большие расстояния для водителей грузовиков и моряков.

Радиопередача

В основном радио передает звук по воздуху в виде радиоволн. Радио имеет передатчик, который передает данные в виде радиосигналов на антенну приемника.

Для трансляции общих программ станции связаны с радиосетями.Трансляция происходит либо в одновременной передаче, либо в синдикации, либо в обеих формах. Радиовещание может осуществляться как по кабелю FM, так и через спутники на большие расстояния со скоростью до двух мегабит / сек.

Сотовая связь

Сотовая сеть Elect использует зашифрованные радиолинии, модулированные, чтобы позволить множеству пользователей общаться в одном частотном диапазоне. Поскольку отдельным телефонным аппаратам не хватает значительной мощности вещания, система зависит от сети вышек сотовой связи, которые способны триангулировать источник любого сигнала и передавать функции приема наиболее подходящей антенне.

Сотовая связь

Передача данных по сотовым сетям возможна с помощью современных систем 4G, способных достигать скорости проводного DSL. Компании сотовой связи взимают плату со своих клиентов за минуту разговора и за килобайты данных.

Спутниковая

Спутниковая связь - это беспроводная технология, имеющая большое значение во всем мире. Они нашли широкое применение в специализированных ситуациях.

Система спутниковой связи

Устройства, использующие спутниковую технологию для прямой связи с орбитальным спутником посредством радиосигналов.

Это позволяет пользователям оставаться на связи практически из любой точки земного шара. Портативные спутниковые телефоны и модемы обладают более мощными функциями вещания и приема, чем сотовые устройства, из-за увеличенного диапазона.

Спутниковая связь состоит из космического и наземного сегментов. Когда сигнал отправляется на спутник через устройство, спутник усиливает сигнал и отправляет его обратно на приемную антенну, расположенную на поверхности земли. Наземный сегмент состоит из передатчика, приемника и космического сегмента, которым является сам спутник.

Wi-Fi

Wi-Fi - это недорогая технология беспроводной связи. Настройка Wi-Fi состоит из беспроводного маршрутизатора, который служит концентратором связи, связывающим портативное устройство с подключением к Интернету. Эта сеть облегчает подключение многих устройств в зависимости от конфигурации маршрутизатора. Эти сети ограничены по радиусу действия из-за низкой мощности передачи, что позволяет пользователю подключаться только в непосредственной близости.

Wi-Fi - это форма беспроводной связи с низким энергопотреблением, используемая многими электронными устройствами, такими как ноутбуки, системы, смартфоны и т. Д.В настройке Wi-Fi беспроводной маршрутизатор выступает в качестве концентратора связи. Эти сети чрезвычайно ограничены по радиусу действия из-за низкой мощности передачи, что позволяет пользователям подключаться только в непосредственной близости от маршрутизатора или ретранслятора сигнала. Wi-Fi широко используется в домашних сетевых приложениях, что обеспечивает мобильность без каких-либо кабелей. Сети Wi-Fi должны быть защищены паролями в целях безопасности, чтобы к ним не могли получить доступ посторонние.

wifi

Эта сеть облегчает подключение многих устройств в зависимости от конфигурации маршрутизатора.Эти сети ограничены по радиусу действия из-за низкой мощности передачи, что позволяет пользователю подключаться только в непосредственной близости.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о WiFi MCQ.

Преимущества

  • Простота интеграции и удобство - Беспроводная природа таких сетей позволяет пользователям получать доступ к сетевым ресурсам практически из любого удобного места.
  • Мобильность - С появлением общедоступных беспроводных сетей пользователи могут получать доступ к Интернету даже за пределами своей обычной рабочей среды.
  • Расширяемость - Беспроводные сети способны обслуживать внезапно увеличившееся количество клиентов с существующим оборудованием. В проводной сети дополнительные клиенты требуют дополнительной проводки.

Беспроводная сеть WiFI

Недостатки

  • Беспроводные локальные сети могут быть нежелательными по ряду причин.
  • Радиочастотная передача и беспроводные сетевые сигналы подвергаются широкому спектру помех, включая сложные эффекты распространения, которые находятся вне контроля сетевого администратора.
  • Проблемы безопасности - Беспроводные сети могут использовать некоторые из различных технологий шифрования.
  • Дальность действия будет недостаточна для более крупной структуры - и для увеличения ее дальности необходимо приобретать повторители или дополнительные точки доступа.
  • Скорость в большинстве беспроводных сетей будет ниже, чем в самых медленных обычных проводных сетях.
  • Установка беспроводной сети на базе инфраструктуры - сложная задача.

Беспроводная сеть

Технологии беспроводной сети соединяют несколько компьютеров, систем и устройств вместе, не требуя проводов или кабелей: беспроводная локальная сеть или WLAN входит в категорию Wi-Fi.

Технология Bluetooth

Технология Bluetooth позволяет подключать различные электронные устройства по беспроводной сети к системе для передачи и обмена данными, и это основная функция Bluetooth. Сотовые телефоны подключаются к наушникам громкой связи, беспроводной клавиатуре, мыши и микрофону к ноутбукам с помощью Bluetooth, поскольку он передает информацию с одного устройства на другое. Технология Bluetooth имеет множество функций и чаще всего используется на рынке беспроводной связи.

Технология Bluetooth

Функции

  • Технология Bluetooth использует радиоволны для связи между устройствами. Большинство этих радиоволн имеют диапазон 15-50 футов.
  • Согласно официальному веб-сайту Bluetooth, Bluetooth использует сигнал малой мощности с максимальным радиусом действия 50 футов с достаточной скоростью для передачи данных.
  • Процесс сопряжения определяет и подключает любые два устройства друг к другу. Это также предотвращает помехи от других неподключенных устройств Bluetooth в этом районе.
  • Он использует максимальную мощность только тогда, когда это необходимо, таким образом продлевая срок службы батареи.

ZigBee

ZigBee - это стандарт беспроводной связи, разработанный для удовлетворения уникальных потребностей маломощных недорогих беспроводных датчиков и сетей управления. ZigBee можно использовать практически где угодно, так как он прост в реализации и требует небольшого количества энергии для работы. Zigbee был разработан с учетом потребностей передачи данных с простой структурой, такой как данные с датчиков.

Zigbee Technology

Характеристики

  • Устройства ZigBee разработаны с учетом низкого энергопотребления.
  • ZigBee используется в коммерческих приложениях, таких как приложения для измерения и мониторинга.
  • ZigBee использует очень низкое энергопотребление и чрезвычайно долгое время автономной работы устройства.
  • ZigBee дает возможность делать больше благодаря надежной работе беспроводной сети и работе от батареи.

WiMAX

Существуют системы беспроводного широкополосного доступа, которые предлагают быстрый веб-серфинг без подключения через кабель или DSL (примером беспроводного широкополосного доступа является WiMAX).Хотя WiMAX потенциально может обеспечивать скорость передачи данных более 30 мегабит в секунду, все же провайдеры предлагают среднюю скорость передачи данных 0 6 Мбит / с и часто предоставляют меньше, что делает услугу значительно медленнее, чем проводной широкополосный доступ. Фактическая стоимость данных, доступных с использованием WiMAX, сильно зависит от расстояния от передатчика. WiMAX также является одной из версий беспроводной сети 4G, доступной в телефонах как технология 4G Sprint.

Преимущества и недостатки беспроводной связи

Преимущества
  • Информация может передаваться быстро, с высокой скоростью и точностью.
  • Доступ в Интернет можно получить из любого места и в любое время без каких-либо кабелей или проводов.
  • Экстренные ситуации можно предупреждать через беспроводную связь.
  • Беспроводная связь, пучки проводов не заканчиваются.
  • Связь может быть достигнута там, где подключение невозможно и дорого.

Недостатки
  • Посторонний человек может легко злоупотребить беспроводными сигналами, которые распространяются по воздуху.
  • Очень важно обезопасить беспроводную сеть для защиты информации.
  • Высокая стоимость создания инфраструктуры.
  • На беспроводную связь влияют физические конструкции, климатические условия и помехи от других беспроводных устройств.

Приложения Беспроводная связь

Беспроводная связь имеет широкое применение.

  • Космос
  • Военные
  • Телекоммуникации
  • Беспроводная передача энергии
  • IoT
  • Радиолокационная связь
  • Искусственный интеллект
  • Волоконная оптика
  • Интеллектуальные транспортные системы

Пожалуйста, обратитесь по этим ссылкам для

MCQs

аналоговой связи

MCQ для спутниковой связи

Таким образом, речь идет о типах беспроводной связи и приложениях, эти сети являются одной из важных технологий на рынке телекоммуникаций.WiFi, WiMax, Bluetooth, Femtocell, 3G и 4G - одни из самых важных стандартов беспроводной технологии.

Информация, которая приведена в этой статье, будет полезна для зрителей. Кроме того, любые вопросы, предложения или проекты электроники, вы можете прокомментировать нас, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос: « Каковы недостатки беспроводной связи?

Приготовьтесь к буму беспроводных технологий

Беспроводная технология прошла долгий путь от своего изобретения в 19 веке.С тех пор, как Гульельмо Маркони отправил передачу через Ла-Манш в 1899 году и первую радиосвязь через Атлантический океан в 1901 году, траектория стремительно росла: радиостанции, телевизионные пульты, цифровая сотовая связь и обмен текстовыми сообщениями - лишь некоторые из них. последовавшие теперь уже повсеместные прорывы.

Технология стала настолько распространенной, что многие люди даже не осознают, как часто они ее используют. Например, нередко кто-то использует Wi-Fi, сотовую сеть, Bluetooth, микроволновую печь, радио и инфракрасный порт в один и тот же день.

Технология мобильной связи, в частности, произвела революцию в глобальной коммуникации. Согласно отчету Cisco, на конец 2015 года насчитывалось 7,5 млрд мобильных устройств и 4,8 млрд мобильных пользователей.

За последние пару десятилетий мобильные технологии претерпели множество изменений. Третье поколение (3G) использует IP (интернет-протокол) и SS7 (система сигнализации 7, набор протоколов сигнализации) для обработки данных, текста и голоса. Будучи более быстрым и безопасным, чем его предшественники 1G и 2G, 3G популяризировал использование Интернета на портативных устройствах.Но он также стал мишенью для хакеров, которые могут воспользоваться недостатками SS7, чтобы прослушивать звонки и читать текстовые сообщения.

Кроме того, требования современных беспроводных сетей вскоре превзошли возможности 3G. Медленное обслуживание и прерывание вызовов не были редкостью в часы пик. 4G, или LTE (долгосрочное развитие), был попыткой решить эти проблемы. По сути, это сеть, полностью состоящая из IP. Из-за более высоких базовых скоростей пользователи испытывают меньше проблем в часы пик, и существует достаточная емкость для таких услуг, как электронная почта и просмотр веб-страниц.

4G обеспечивает значительно большую пропускную способность, чем 3G (до 200 Мбит / с или мегабит в секунду по сравнению с 2 Мбит / с), и открыл дверь для значительного увеличения использования мобильной видеоконференцсвязи, облачных вычислений и звонков по Skype.

Но даже 4G для многих уже недостаточно. Вот почему исследователи усердно работают над сетями 5G. Планируется, что со скоростью до 100 гигабит в секунду 5G будет более чем в 500 раз быстрее, чем 4G. Кроме того, планируется обеспечить большую стабильность сети.

Идея состоит в том, чтобы сделать мобильные услуги такими же, как в современном офисном здании. Это означает, что вы никогда не переходите в автономный режим, имеете достаточную скорость, чтобы справиться с любыми требованиями приложений или сети, и иметь достаточную безопасность, чтобы держать потенциальных злоумышленников в страхе. Ожидается, что 5G появится на рынке к 2020 году.

В конечном итоге беспроводные услуги могут заменить услуги фиксированной связи во многих организациях, особенно в удаленных местах или с очень мобильным или виртуальным персоналом. Экономика, безусловно, в его пользу, потому что мобильные мачты для передачи данных намного проще и дешевле в установке, чем оптоволоконные кабели.Фактически, услуги фиксированной связи с высокой пропускной способностью могут никогда не появиться в сельских районах, если 5G выполнит свое обещание.

Для сравнения: 8-гигабитное видео загружается примерно за шесть секунд на 5G. С 4G это займет семь минут, а с 3G - больше часа. Несмотря на то, что этих скоростей может показаться более чем достаточно, они могут с трудом справиться с ненасытным спросом.

Согласно отчету Cisco Visual Networking Index Report, трафик мобильных данных растет на 74 процента в год и сейчас превысил 3.7 эксабайт (миллиард гигабайт) в месяц. Объем мобильного трафика данных вырос в 4 000 раз за последние десять лет. Мобильный видеотрафик составил более 55 процентов от общего мобильного трафика за год. Несомненно, размер мобильных файлов будет только увеличиваться по мере добавления большего количества видеоконтента. Интернет-трансляции, обучающие видеоролики, брифинги по продажам и маркетинговые кампании будут создаваться и храниться на мобильных устройствах.

Благодаря той важной роли, которую беспроводная связь играла и будет играть во всем мире, образовательные программы в области беспроводных технологий стали популярными среди студентов колледжей.Организации ищут людей, обладающих навыками, необходимыми для разработки сложных Wi-Fi и мобильных решений.

Магистр электротехники и вычислительной техники в Университете Делавэра онлайн помогает студентам понять этот быстро меняющийся ландшафт. Он дает студенту всестороннее понимание обработки сигналов и информации, сетей связи, анализа данных и теории кибербезопасности.

Источник данных Cisco: http: // www.cisco.com/c/en/us/solutions/service-provider/visual-networking-index-vni/index.html#~vniforecast

Беспроводные технологии

- обзор

Изобретая сотовые телефоны

Беспроводная технология основана на автомобильные полицейские радиоприемники 1920-х годов. Услуги мобильной связи стали доступны частным клиентам в 1940-х годах. В 1947 году Southwestern Bell и AT&T запустили первую коммерческую службу мобильной связи в Сент-Луисе, штат Миссури, но Федеральная комиссия по связи (FCC) ограничила количество доступных частот, что сделало возможным только 23 одновременных телефонных разговора в пределах зоны обслуживания ( мобильные телефоны предлагали только шесть каналов с интервалом между ними 60 кГц).К сожалению, такая схема разнесения привела к очень плохому качеству звука из-за межканальных помех, во многом как перекрестные разговоры на проводных телефонах. В исходных системах беспроводной связи общего пользования обычно использовались одиночные передатчики большой мощности для покрытия всей зоны покрытия. Чтобы использовать выделенные им драгоценные частоты, AT&T разработала идею заменить подход с одним мощным передатчиком несколькими меньшими и маломощными передатчиками, стратегически размещенными по всему мегаполису; вызовы будут переключаться между передатчиками, поскольку им нужен более сильный сигнал.Хотя этот метод обработки вызовов определенно облегчил некоторые проблемы, он не устранил проблему полностью. Фактически, проблема недостаточного количества голосовых каналов преследовала индустрию беспроводных телефонов в течение нескольких лет.

Проблема заключалась в том, что спрос всегда превышал предложение. Поскольку FCC отказалась выделять больше частот для мобильного беспроводного использования, списки ожидания стали временным решением AT&T, поскольку компания стремилась к технологическому прогрессу, необходимому, чтобы удовлетворить всех.Например, в 1976 году в Нью-Йорке было менее 600 абонентов мобильных телефонов, но в списках ожидания находилось более 3500 человек. В то время в Соединенных Штатах было почти 45 000 подписчиков, но еще 20 000 человек находились в очереди на целых десять лет. Сравните эту ситуацию с сегодняшней, когда провайдеры раздают бесплатные телефоны и тысячи минут только для того, чтобы получить подписчика.

Сотовые технологии прошли долгий путь. Термин сотовая связь описывает, как каждый географический регион покрытия разбит на сот .Внутри каждой из этих ячеек находится радиопередатчик и контрольное оборудование. Ранняя сотовая связь работала на частоте 800 МГц на аналоговых сигналах, которые передавались непрерывной волной. Когда клиент звонит, первый отправленный сигнал идентифицирует звонящего как клиента, подтверждает, что он или она является клиентом услуги, и находит свободный канал для звонка. Пользователь мобильного телефона имеет беспроводной телефон, который в соединении с вышкой сотовой связи и базовой станцией обрабатывает вызовы, их соединение и передачу обслуживания, а также функции управления беспроводным телефоном.

Услуги персональной связи (PCS), работающие на частоте 1850 МГц, появились спустя годы. PCS относится к услугам, которые данный оператор связи может объединить вместе для пользователя. Такие службы, как обмен сообщениями, пейджинг и голосовая почта, являются частью среды PCS. Sprint - это основной оператор связи, который обычно ассоциируется с PCS. Некоторые операторы сотовой связи начали изучать цифровые технологии (цифровые сигналы в основном представляют собой закодированный голос, передаваемый потоками битов). Некоторые провайдеры используют цифровые сигналы для отправки не только голоса, но и данных.Другие преимущества включают в себя большую мощность частоты или полосы пропускания и меньшую вероятность повреждения при каждом вызове. Покрытие основано на трех технологиях: множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и глобальная система мобильной связи (GSM).

Последние достижения в протоколах беспроводной связи для Интернета вещей


Интернет вещей (IoT) в настоящее время является одной из самых горячих областей исследований и привлекает огромный интерес и исследовательские усилия как в академических кругах, так и в промышленности.Интернет вещей может подключать большое количество датчиков, исполнительных механизмов, устройств, транспортных средств, зданий и / или других объектов для формирования сети, в которой данные могут собираться из физического мира, обмениваться и обрабатываться в кибер-мире, а затем отправляться обратно в физический мир через действия. Это делает IoT одной из ключевых основ видения умных городов со многими многообещающими приложениями, такими как мониторинг окружающей среды, управление инфраструктурой, производство, управление энергопотреблением, медицина и здравоохранение, автоматизация зданий и дома, а также транспорт.

В последнее время достижения в различных протоколах беспроводной связи в таких технологиях, как 5G, RFID, Wi-Fi-Direct, Li-Fi, LTE и 6LoWPAN, значительно расширили потенциальные возможности IoT и сделали его более распространенным, чем когда-либо, которые также ускоряют дальнейшую интеграцию IoT с новыми технологиями в других областях, таких как зондирование, беспроводная подзарядка, обмен и обработка данных. Тем не менее, как эти технологии, особенно соответствующие протоколы беспроводной связи, могут быть хорошо согласованы с IoT, чтобы максимизировать их преимущества в таких характеристиках, как масштабируемость, качество обслуживания, энергоэффективность и экономическая эффективность, все еще остается открытым для исследования и, следовательно, требует новых решений.И связанные с этим вопросы конфиденциальности и безопасности также должны быть тщательно изучены и решены.

Целью этого специального выпуска является обобщение последних разработок протоколов беспроводной связи для Интернета вещей и того, как такие разработки могут способствовать дальнейшей интеграции других появляющихся технологий с IoT и расширению его возможностей. Мы классифицируем принятые документы по четырем основным направлениям: (1) энергоэффективность; (2) осведомленность о QoS; (3) локализация; и (4) безопасность и конфиденциальность.

Тема энергоэффективности состоит из 2 статей.

В статье «Сбор энергии для Интернета вещей с неоднородными пользователями» исследуется проблема сбора энергии в Интернете вещей с неоднородными пользователями в рамках многопользовательских каналов вещания MISO.

Документ «Профилирование энергоэффективности и передачи данных для мобильного Интернета вещей» направлен на мониторинг режима энергопотребления смартфонов, профилирование как отдельных приложений, так и всей системы для принятия более эффективных решений в управлении энергопотреблением.Авторы разрабатывают архитектуру облачной оркестровки как эпического предсказателя поведения интеллектуальных устройств, извлекая их характеристики приложений и использование ресурсов.

В центре внимания осведомленности о QoS находятся 4 статьи.

В документе «Схема распределения медиауслуг D2D с QoE в сотовых сетях» предлагается новая схема медиауслуг, основанная на различных моделях QoE, которые совместно решают проблему массового распространения медиа-контента в сотовых сетях, где авторы исследуют так называемые медиа. Платформа Service Adaptive Update Scheme (MSAUS) для максимального повышения удовлетворенности пользователей QoE и получения функции популярности и приоритета различных выражений QoE мультимедийных услуг.Алгоритм распределения ресурсов мультимедийных услуг (MSRA) также предназначен для планирования ограниченного ресурса сотовых сетей, который основан на функции популярности, чтобы оптимизировать общее удовлетворение QoE пользователей и избежать помех D2D.

В документе «Det-WiFi: реализация многозвенного TDMA MAC для промышленных детерминированных приложений на основе товарного оборудования 802.11» предлагается Det-WiFi, реализация TDMA MAC в реальном времени для высокоскоростного многозвенного промышленного приложения, которое может поддерживать высокую скорость. приложений и обеспечивают детерминированную производительность сети за счет сочетания преимуществ высокоскоростного интерфейса IEEE802.11 физический уровень и программный уровень MAC на основе множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Поскольку сетевое кодирование становится многообещающим методом, который может обеспечить значительное улучшение пропускной способности Интернета вещей, в документе «Эффективное сетевое кодирование с учетом помех и обновлением соседних состояний в беспроводных сетях» предлагается новая схема сетевого кодирования для достижения более высокое улучшение пропускной способности с меньшей вычислительной сложностью и заполнением буфера по сравнению с традиционными жадными схемами, в которых знания топологии используются для минимизации помех и получения большей пропускной способности, а более надежный широковещательный протокол используется для устранения сбоев декодирования, вызванных внутренним коэффициентом ошибок в ETX.

В документе «Использование балансировки нагрузки с учетом задержки для масштабируемого 802.11 PSM в средах массовых событий» представлен ScaPSM (масштабируемый планировщик режима энергосбережения), дизайн, который обеспечивает масштабируемое планирование конкурирующего фонового трафика при развертывании массовых мероприятий 802.11 с режимом энергосбережения ( ПСМ) радиоуправления. Ключевое новшество ScaPSM заключается в том, что он использует балансировку нагрузки с учетом задержек для разумного управления квалификацией и количеством конкурирующих клиентов PSM перед передачей каждого кадра маяка, что помогает уменьшить перегрузку в пиковый период с увеличением количества клиентов PSM.

Фокус локализации состоит из 3 статей.

Поскольку мощность принимаемого сигнала (RSS) является ключевой основой для распределения ресурсов связи IoT, локализации, управления помехами, зондирования и т. Д., В документе «Измерение сжатого RSS для коммуникации и зондирования в Интернете вещей» предлагается сжатый Решение для измерения RSS на основе датчиков, которое использует преимущества теории сжатия для обеспечения одновременных измерений в одном и том же канале, что позволяет достичь конфликтоустойчивости, эффективности по времени и гарантированной точности без какой-либо операции калибровки модели.

Документ «Работа с недостаточными отпечатками местоположения при использовании отпечатков пальцев внутри помещений на основе Wi-Fi» нацелен на одну, но распространенную ситуацию, когда собранные измерения на основе полученной информации о мощности сигнала недостаточны, и демонстрирует ограничения существующих методов определения местоположения при работе с неадекватными отпечатками местоположения. Затем авторы вводят новый метод уменьшения шума при измерении мощности принятого сигнала на основе оценки максимального правдоподобия и вычисления местоположений по отпечаткам неадекватных местоположений с помощью алгоритма стохастического градиентного спуска.

В документе «SmartFix: алгоритм оптимизации местоположения внутри помещений для носимых устройств с ограниченным энергопотреблением» представлен SmartFix, алгоритм оптимизации для определения местоположения в помещении на основе Wi-Fi RSS, который использует функции движения пользователя и извлекает характеристическое значение из исторической траектории и исправляет вызванное отклонение. нестабильными сигналами Wi-Fi.

Тема безопасности и конфиденциальности состоит из 2 статей.

Учитывая, что скрытая связь применяется во многих сценариях Интернета вещей для обеспечения безопасности передачи информации, в документе «Совместное проектирование скрытой связи, основанное на методе обнаружения нескольких пользователей с помощью сокращения решетки» применяется теория сокращения решетки к подавлению помех множественного доступа при связи с расширенным спектром и предлагается новое сокращение решетки помогло методу обнаружения нескольких пользователей лучше спроектировать систему скрытой связи.

В документе «Сохраняющий конфиденциальность протокол отчета счетчика изолированных интеллектуальных сетевых устройств» предлагается эффективный сохраняющий конфиденциальность протокол отчета счетчика для изолированных интеллектуальных сетевых устройств, который состоит из схемы шифрования с аддитивно гомоморфным свойством и подходящей схемы линейно гомоморфной подписи. для объединения данных с сохранением конфиденциальности.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить всех рецензентов, принявших участие в рецензировании статей, представленных в этом специальном выпуске.

Jiangchuan Liu
Feng Wang
Xiaoqiang Ma
Zhe Yang

5. Введение в беспроводные сети

Глава 5. Введение в беспроводные сети

Одной из самых преобразующих технологических тенденций последнего десятилетия является доступность и растущее ожидание повсеместного подключения. Будь то проверка электронной почты, голосовой разговор, просмотр веб-страниц или множество других вариантов использования, теперь мы ожидаем, что сможем получить доступ к этим онлайн-сервисам независимо от местоположения, времени или обстоятельств: в бегах, стоя в очереди, в офисе, в метро, ​​в полете и везде между ними.Сегодня мы по-прежнему часто вынуждены проявлять инициативу в поиске возможности подключения (например, искать ближайшую точку доступа Wi-Fi), но, без сомнения, будущее за повсеместным подключением, когда доступ к Интернету повсеместен.

Беспроводные сети находятся в эпицентре этой тенденции. В самом широком смысле, беспроводная сеть относится к любой сети, не соединенной кабелями, что обеспечивает желаемое удобство и мобильность для пользователя. Неудивительно, что, учитывая множество различных вариантов использования и приложений, мы также должны ожидать увидеть десятки различных беспроводных технологий для удовлетворения потребностей, каждая со своими характеристиками производительности и каждая оптимизирована для конкретной задачи и контекста.Сегодня мы уже используем более десятка широко распространенных беспроводных технологий: WiFi, Bluetooth, ZigBee, NFC, WiMAX, LTE, HSPA, EV-DO, более ранние стандарты 3G, спутниковые сервисы и многое другое.

Таким образом, учитывая разнообразие, неразумно делать широкие обобщения относительно производительности беспроводных сетей. Однако хорошая новость заключается в том, что большинство беспроводных технологий работают на общих принципах, имеют общие компромиссы и подчиняются общим критериям производительности и ограничениям. Как только мы раскроем и поймем эти фундаментальные принципы работы беспроводной сети, большинство других элементов автоматически встанет на свои места.

Кроме того, хотя механизмы доставки данных по радиосвязи фундаментально отличаются от привязанного мира, результат, с точки зрения пользователя, будет или должен быть одинаковым - та же производительность, те же результаты. В конечном итоге все приложения будут доставляться по беспроводным сетям; просто может случиться так, что к некоторым доступ по беспроводной сети будет осуществляться чаще, чем к другим. Не существует такого понятия, как проводное приложение , и нет необходимости в таком различении.

Все приложения должны работать нормально независимо от базового подключения. Как пользователь, вы не должны заботиться об используемой базовой технологии, но, как разработчики, мы должны думать наперед и проектировать наши приложения, чтобы предвидеть различия между различными типами сетей. И хорошая новость заключается в том, что каждая оптимизация, которую мы применяем для беспроводных сетей, будет способствовать лучшему взаимодействию во всех других контекстах. Давайте углубимся.

Типы беспроводных сетей

Сеть - это группа устройств, подключенных друг к другу.В случае беспроводных сетей радиосвязь обычно является предпочтительным средством связи. Однако даже в подмножестве с радиоуправлением существуют десятки различных технологий, разработанных для использования в разных масштабах, топологиях и для совершенно разных сценариев использования. Один из способов проиллюстрировать это различие - разделить варианты использования на основе их «географического диапазона»:

Таблица 5-1. Типы беспроводных сетей

Глобальная сеть (WAN)

Тип Диапазон Области применения Стандарты

Персональная сеть доступа

Персональная сеть

Замена кабеля для периферийных устройств

Bluetooth, ZigBee, NFC

Локальная сеть (LAN)

Внутри здания или кампуса

IEEE 802.11 (Wi-Fi)

Городская сеть (MAN)

Внутри города

Беспроводное межсетевое соединение

IEEE 802.15 (WiMAX)

По всему миру

Доступ к беспроводной сети

Сотовая связь (UMTS, LTE и т. Д.)

Предыдущая классификация не является ни полной, ни точной.Многие технологии и стандарты начинаются с конкретных вариантов использования, таких как Bluetooth для приложений PAN и замена кабеля, и со временем приобретают больше возможностей, охвата и пропускной способности. Фактически, последние версии Bluetooth теперь обеспечивают бесшовную совместимость с 802.11 (WiFi) для случаев использования с высокой пропускной способностью. Точно так же такие технологии, как WiMAX, возникли как решения фиксированной и беспроводной связи, но со временем приобрели дополнительные возможности мобильности, что сделало их жизнеспособной альтернативой другим технологиям WAN и сотовой связи.

Смысл классификации состоит не в том, чтобы разделить каждую технологию в отдельную корзину, а в том, чтобы выделить высокоуровневые различия в каждом варианте использования. Некоторые устройства имеют доступ к постоянному источнику питания; другие должны любой ценой оптимизировать время автономной работы. Некоторые требуют скорости передачи данных Гбит / с +; другие созданы для передачи десятков или сотен байтов данных (например, NFC). Некоторые приложения требуют постоянного подключения, в то время как другие устойчивы к задержкам и задержкам. Эти и многие другие критерии определяют исходные характеристики каждого типа сети.Однако после внедрения каждый стандарт продолжает развиваться: улучшенная емкость аккумуляторов, более быстрые процессоры, улучшенные алгоритмы модуляции и другие достижения продолжают расширять варианты использования и производительность каждого стандарта беспроводной связи.

Примечание

Ваше следующее приложение может быть доставлено по мобильной сети, но оно также может полагаться на NFC для платежей, Bluetooth для P2P-связи через WebRTC и WiFi для потоковой передачи HD. Это не вопрос выбора или ставки, только одного стандарта беспроводной связи!

Основы производительности беспроводных сетей

Каждый тип беспроводной технологии имеет свой собственный набор ограничений.Однако, независимо от конкретной используемой беспроводной технологии, все методы связи имеют максимальную пропускную способность канала, которая определяется одними и теми же основополагающими принципами. Фактически, Клод Э. Шеннон дал нам точную математическую модель (уравнение 5-1) для определения пропускной способности канала независимо от используемой технологии.

Уравнение 5-1. Пропускная способность канала - максимальная скорость передачи информации

  • C - пропускная способность канала, измеряется в битах в секунду.
  • BW - доступная полоса пропускания, измеряемая в герцах.
  • S - сигнал, а N - шум, и они измеряются в ваттах.

Несмотря на то, что предыдущая формула несколько упрощена, она отражает все важные сведения, необходимые для понимания производительности большинства беспроводных сетей. Независимо от названия, аббревиатуры или номера редакции спецификации, двумя основными ограничениями на достижимую скорость передачи данных являются размер доступной полосы пропускания и мощность сигнала между получателем и отправителем.

В отличие от привязанного мира, где между каждым узлом сети может быть проложен выделенный провод, радиосвязь по самой своей природе использует общую среду: радиоволны или, если хотите, электромагнитное излучение. И отправитель, и получатель должны заранее согласовать конкретный частотный диапазон, в котором будет происходить обмен данными; четко определенный диапазон обеспечивает бесшовное взаимодействие между устройствами. Например, стандарты 802.11b и 802.11g используют диапазон 2,4–2,5 ГГц для всех устройств WiFi.

Кто определяет частотный диапазон и его распределение? Короче говоря, местное самоуправление (рис. 5-1). В США этот процесс регулируется Федеральной комиссией по связи (FCC). Фактически, из-за различных правительственных постановлений некоторые беспроводные технологии могут работать в одной части мира, но не работать в других. Разные страны могут и часто назначают разные диапазоны спектра для одной и той же беспроводной технологии.

Помимо политики, помимо наличия общей полосы для взаимодействия, наиболее важным фактором производительности является размер присвоенного диапазона частот.Как показывает модель Шеннона, общий битрейт канала прямо пропорционален назначенному диапазону. Следовательно, при прочих равных, удвоение доступного частотного диапазона удвоит скорость передачи данных - например, переход от 20 до 40 МГц полосы пропускания может удвоить скорость передачи данных канала, и именно так 802.11n улучшает свою производительность по сравнению с более ранними стандартами WiFi. !

Наконец, стоит также отметить, что не все частотные диапазоны обеспечивают одинаковую производительность. Низкочастотные сигналы распространяются дальше и покрывают большие площади (макроячейки), но за счет необходимости больших антенн и увеличения числа клиентов, конкурирующих за доступ.С другой стороны, высокочастотные сигналы могут передавать больше данных, но не распространяются так далеко, что приводит к уменьшению зоны покрытия (микросоты) и необходимости большей инфраструктуры.

Примечание

Некоторые диапазоны частот более ценны, чем другие для некоторых приложений. Приложения только для вещания (например, радиовещание) хорошо подходят для низкочастотных диапазонов. С другой стороны, двусторонняя связь выигрывает от использования ячеек меньшего размера, которые обеспечивают более высокую пропускную способность и меньшую конкуренцию.

Рисунок 5-1. Распределение радиочастотного спектра FCC для диапазона 2300–3000 МГц

Помимо ширины полосы, вторым фундаментальным ограничивающим фактором во всей беспроводной связи является мощность сигнала между отправителем и приемником, также известная как отношение мощности сигнала к мощности шума, S Отношение / N, или SNR. По сути, это мера, которая сравнивает уровень полезного сигнала с уровнем фонового шума и помех. Чем больше уровень фонового шума, тем сильнее должен быть сигнал для передачи информации.

По самой своей природе вся радиосвязь осуществляется через общую среду, что означает, что другие устройства могут создавать нежелательные помехи. Например, микроволновая печь, работающая на частоте 2,5 ГГц, может перекрывать частотный диапазон, используемый WiFi, создавая межстандартные помехи. Однако другие устройства Wi-Fi, такие как точка доступа Wi-Fi ваших соседей и даже ноутбук вашего коллеги, подключенные к той же сети Wi-Fi, также создают помехи для ваших передач.

В идеальном случае вы будете единственным пользователем в определенном частотном диапазоне без других фоновых шумов или помех.К сожалению, это маловероятно. Во-первых, недостаточная пропускная способность, а во-вторых, слишком много беспроводных устройств, чтобы это работало. Вместо этого, чтобы достичь желаемой скорости передачи данных при наличии помех, мы можем либо увеличить мощность передачи, тем самым увеличивая силу сигнала, либо уменьшить расстояние между передатчиком и приемником - или, конечно, и то, и другое.

Примечание

Потери в тракте или затухание в тракте - это уменьшение мощности сигнала по отношению к пройденному расстоянию - точная скорость уменьшения зависит от окружающей среды.Полное обсуждение этого выходит за рамки этой книги, но если вам интересно, обратитесь к своей любимой поисковой системе.

Чтобы проиллюстрировать взаимосвязь между сигналом, шумом, мощностью передачи и расстоянием, представьте, что вы находитесь в маленькой комнате и разговариваете с кем-то на расстоянии 20 футов. Если больше никого нет, вы можете вести разговор с нормальной громкостью. Однако теперь добавьте несколько десятков человек в одну комнату, например, на многолюдной вечеринке, каждый из которых ведет свои разговоры. Внезапно вы не сможете услышать своего ровесника! Конечно, вы могли бы начать говорить громче, но это повысило бы количество «шума» для всех вокруг.В свою очередь, они также начнут говорить громче и еще больше увеличат количество шума и помех. Прежде чем вы это узнаете, все в комнате могут общаться только на расстоянии нескольких футов друг от друга (рис. 5-2). Если вы когда-либо теряли голос на шумной вечеринке или вам приходилось наклоняться, чтобы услышать разговор, то вы не понаслышке знакомы с SNR.

Рисунок 5-2. Эффекты клеточного дыхания и ближнего действия в повседневных ситуациях

Фактически, этот сценарий иллюстрирует два важных эффекта:

Ближайшая проблема
Состояние, при котором приемник улавливает сильный сигнал и тем самым делает невозможным для приемника обнаружение более слабого сигнала, эффективно «вытесняя» более слабый сигнал.
Клеточное дыхание
Состояние, при котором зона покрытия или расстояние до сигнала увеличивается или уменьшается в зависимости от совокупных уровней шума и помех.

Один или несколько динамиков рядом с вами могут блокировать более слабые сигналы издалека - проблема «ближний-дальний». Точно так же, чем больше других разговоров вокруг вас, тем выше помехи и тем меньше диапазон, из которого вы можете различить полезный сигнал - клеточное дыхание.Неудивительно, что эти же ограничения присутствуют и во всех формах радиосвязи, независимо от протокола или базовой технологии.

Доступная полоса пропускания и SNR - два основных физических фактора, определяющих пропускную способность каждого беспроводного канала. Однако алгоритм, с помощью которого кодируется сигнал, также может иметь значительное влияние.

Короче говоря, наш цифровой алфавит (единицы и нули) необходимо преобразовать в аналоговый сигнал (радиоволны). Модуляция - это процесс цифро-аналогового преобразования, и для кодирования цифрового сигнала с разной эффективностью могут использоваться разные «алфавиты модуляции».Комбинация алфавита и символьной скорости определяет окончательную пропускную способность канала. В качестве практического примера:

  • Получатель и отправитель могут обрабатывать 1000 импульсов или символов в секунду (1000 бод).
  • Каждый переданный символ представляет собой отдельную последовательность битов, определяемую выбранным алфавитом (например, 2-битный алфавит: 00, 01, 10, 11).
  • Битовая скорость канала составляет 1000 бод × 2 бита на символ или 2000 бит в секунду.

Выбор алгоритма модуляции зависит от доступной технологии, вычислительной мощности как получателя, так и отправителя, а также от отношения сигнал / шум.Алфавит модуляции более высокого порядка достигается за счет снижения устойчивости к шумам и помехам - бесплатного обеда нет!

Note

Не волнуйтесь, мы не планируем с головой погружаться в мир обработки сигналов. Скорее просто важно понимать, что выбор алгоритма модуляции действительно влияет на пропускную способность беспроводного канала, но он также зависит от SNR, доступной вычислительной мощности и всех других общих компромиссов.

Измерение производительности беспроводной сети в реальных условиях

Наш краткий ускоренный курс по теории сигналов можно резюмировать следующим образом: производительность любой беспроводной сети, независимо от названия, аббревиатуры или номера версии, в основном ограничивается небольшое количество общеизвестных параметров.В частности, размер выделенной полосы пропускания и отношение сигнал / шум между получателем и отправителем. Далее, вся радиосвязь:

  • Совершено через общую среду связи (радиоволны)
  • Регулируется для использования определенных диапазонов частот полосы пропускания
  • Регулируется для использования определенных скоростей передачи мощности
  • Постоянно меняющийся фоновый шум и помехи
  • С учетом технических ограничений выбранной беспроводной технологии
  • Возможны ограничения устройства: форм-фактор, мощность и т. Д.

Все беспроводные технологии объявляют пиковую или максимальную скорость передачи данных. Например, стандарт 802.11g поддерживает скорость 54 Мбит / с, а стандарт 802.11n поднимает планку до 600 Мбит / с. Точно так же некоторые операторы мобильной связи рекламируют пропускную способность 100+ Мбит / с с LTE. Однако самая важная часть, которую часто упускают из виду при анализе всех этих чисел, - это акцент на в идеальных условиях .

Какие условия идеальны? Как вы уже догадались: максимальный объем выделенной полосы пропускания, исключительное использование частотного спектра, минимальный фоновый шум или его отсутствие, алфавит модуляции с максимальной пропускной способностью и, все чаще, множественные радиопотоки (с множеством входов и множеством выходов, или MIMO), передающие параллельно.Излишне говорить, что то, что вы видите на этикетке, и то, что вы испытываете в реальном мире, может (читайте, будет) сильно отличаться.

Всего несколько факторов, которые могут повлиять на производительность вашей беспроводной сети:

  • Расстояние между получателем и отправителем
  • Уровень фонового шума в текущем местоположении
  • Количество помех от пользователей в той же сети (внутри соты)
  • Величина помех от пользователей в других близлежащих сетях (между сотами)
  • Количество доступной мощности передачи как у получателя, так и у отправителя
  • Количество вычислительной мощности и выбранная схема модуляции

Другими словами, если вам нужна максимальная пропускная способность, попробуйте удалить любой шум и помехи, которыми вы можете управлять, разместите приемник и отправитель как можно ближе, дайте им всю необходимую мощность и убедитесь, что оба выбрали лучшее. метод модуляции.Или, если вы настроены на производительность, просто проведите физический провод между ними! За удобство беспроводной связи приходится платить.

Измерение производительности беспроводной сети - непростая задача. Небольшое изменение, порядка нескольких дюймов, в расположении приемника может легко удвоить пропускную способность, а через несколько мгновений пропускная способность может быть снова уменьшена вдвое, потому что другой приемник только что проснулся и теперь конкурирует за доступ к радиостанции. канал. По самой своей природе производительность беспроводной связи сильно варьируется.

Наконец, обратите внимание, что все предыдущие обсуждения были сосредоточены исключительно на пропускной способности. Мы намеренно опускаем задержку? Фактически, это так, потому что время задержки в беспроводных сетях напрямую связано с конкретной используемой технологией, и это тема, к которой мы обратимся дальше.

WiFi и будущее связи

Никто не может утверждать, что развитие Интернета стало революционным моментом в мире коммуникационных технологий во всем мире.Тем не менее, я бы сказал, что Wi-Fi был и остается таким же важным для мира коммуникации и информации, как первое появление общедоступного Интернета.

Чтобы говорить о современном происхождении WiFi, необходимо рассмотреть протокол IEEE 802.11. Родоначальником этого протокола можно считать 1971 год, когда Гавайский университет разработал ALOHAnet. ALOHAnet стал первым публичным показом беспроводной сети пакетной передачи данных. Так было до 1997 года, когда появилась первая итерация 802.11 протокол был обнародован. И только в 1999 году торговая марка WiFi была создана недавно сформированным Wi-Fi Alliance. На момент появления первых продуктов Wi-Fi в 1999 году эта технология обеспечивала теоретическую скорость соединения не более 11 Мбит / с. По сравнению с сегодняшней теоретической максимальной скоростью около 1300 Мбит / с, и любой может увидеть, как далеко продвинулась технология за последние два десятилетия.

Но что именно дает нам Wi-Fi? Проще говоря, Wi-Fi позволяет двум подключенным устройствам отправлять данные по «воздуху» или по беспроводной локальной сети.Доступ к нему можно получить с большинства современных технологических устройств: игровых консолей, компьютеров, смартфонов, автомобилей или чего-либо еще с доступом в Интернет. В современном мире мы используем его для чего угодно: от потоковой передачи фильмов, проверки электронной почты и даже для покупки товаров в магазинах за тридцать секунд до того, как мы приедем в указанный магазин.

Интересен вопрос о том, что технология все еще остается революционной. Если вы понимаете, что Wi-Fi означает беспроводную передачу данных, то да, я считаю, что это все еще революция.Возьмем, к примеру, мобильные устройства HotSpot или WiFi Eggs, как их называют в Южной Корее. Это портативные устройства, которые позволяют пользователю подключать к Wi-Fi несколько устройств, где бы они ни находились. Мы больше не ограничены знанием пароля к Wi-Fi в кафе или нахождением в месте с бесплатным подключением к Wi-Fi. Связь может быть с нами в любое время. Принцип работы этих мобильных устройств HotSpot варьируется от места к месту, а цена сильно колеблется. В то время как WiFi Eggs в Южной Корее дешевле, некоторые из них стоят всего 5 долларов.00 в день. В других регионах, таких как Америка, цены могут быть намного выше.

Распространенность Wi-Fi в нашей повседневной жизни привела к появлению важных факторов, которые меняют то, как мы видим окружающий мир. Во-первых, это позволяет постоянно общаться и часто бесплатно. Во-вторых, информация со всего мира в буквальном смысле всегда под рукой. Прогуливаясь по улице, вы можете услышать, как кто-то обсуждает автомобильную аварию, произошедшую недалеко от того района города, в котором вы живете. Вы можете сразу же проверить новости, используя Wi-Fi, к которому вы подключены, в ближайшем кафе, и увидеть, что произошла авария. несчастный случай.Теперь вы можете спланировать другой маршрут домой.

Помимо простых жизненных изменений, это также дало больше возможностей всем людям, но особенно группам меньшинств, стать более активными участниками своего сообщества. Это позволило движениям существовать в пространстве и времени. Он сообщил миру об ужасных актах и ​​обнадеживающих сообщениях. И все это он делал без привязки к тросу. Это правда, что Интернет стал гигантским шагом вперед для мира коммуникаций, но я бы сказал, что Wi-Fi сделал еще проще связь с окружающим миром и учиться у людей, которых мы никогда бы не узнали иначе.

Реальная важность Wi-Fi и особенно личного мобильного Wi-Fi связана со способностью пользователя быть творцом и проводником информации в любое время. В современном мире как никогда важно быть информированным и делать собственные выводы, используя как можно больше источников. Wi-Fi позволил нам никогда не потеряться в большом мире вокруг нас. Возможно, вы не сможете связать какую-либо революцию в последнее время с WiFi по отдельности, но он всегда играет роль в собрании людей и обмене идеями.Следующим логическим шагом в технологии Wi-Fi станут носимые сети Wi-Fi.

Еще одним логическим шагом к Wi-Fi стало появление Интернета вещей. С помощью Интернета вещей не только пользовательские устройства подключаются друг к другу по беспроводной сети, но и предметы и повседневные вещи также подключаются к сети. Это могло бы привести к более умной интерактивности и навигации в определенных ситуациях. Amazon Go - отличный пример Интернета вещей, использующего информацию, предоставляемую через беспроводные сети, для облегчения жизни людей.Это революционное событие? Возможно, не сейчас, но когда-нибудь это может быть. Это напоминает нам о важности оригинальной сети Wi-Fi, доступности информации без физических ограничений.

После этого, если принять во внимание закон Мура, сеть Wi-Fi будет становиться все меньше и меньше; и может просто стать частью нас. Вы можете по-разному относиться к этому вопросу, поскольку некоторым людям нравится идея постоянной связи, а другим она не нравится. Я, например, считаю, что знание - сила. И что концепция информации, доступной каждому, везде, без физической привязки; это замечательная цель.

Wi-Fi и будущее связи

Опубликовано 3 года назад на

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *