Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Бездротові локальні обчислювальні мережі стають все більш популярними, все більше і більше будинків, офісних будівель, кафе, бібліотек, аеровокзалів, станцій метро та інших громадських місць обладнуються відповідною апаратурою для підключення комп'ютерів і смартфонів до Інтернету. У бездротової мережі два або кілька сусідніх комп'ютерів можуть обмінюватися даними і без підключення до Інтернету. Основний стандарт бездротових локальних мереж - це 802.11. [1]

1. Актуальність теми

У 80-х роках минулого століття з'явився стандарт цифрової передачі даних GSM. На якому досі працюють майже всі оператори мобільного зв'язку. Це можна вважати відправною точкою розвитку бездротових мережевих технологій. Даний протокол стрімко удосконалювався, і в 1997 році з'явилася нова технологія обміну інформацією на відстані без необхідності використання проводів. Така технологія отримала назву IEEE 802.11, який більш відомий широкому колу людей як WiFi.

З моменту появи першого варіанту 802.11а в 90-х роках минулого століття пройшло небагато часу, з'явилися більш досконалі технології, збільшилася швидкість і якість переміщення даних. Бездротовими мережами оповитий практично всі будівлі, офіси та промислові підприємства. Очікується перехід на більш нова специфікація 802.16, який отримав назву WiMax. Ця технологія дозволяє значно розширити діапазон підключення з декількох десятком метрів по WiFi, до десятків кілометрів без втрати якості і швидкості. Звичайно ця технологія буде по початку дорогої, але з часом все мобільні пристрої планується оснащувати радіомодулем WiMax.

2. Мета і задач і дослідження, заплановані результати

Метою роботи є поліпшення якості покриття мережі WLAN використовує технологію IEEE 802.11

Основні завдання дослідження:

  1. Аналіз бездротових мереж, зокрема технології IEEE 802.11;
  2. Дослідження проблематики сучасних бездротових локальних мереж;
  3. Дослідження вимог QoS, що висуваються до бездротових мереж;
  4. Розробка математичної моделі мережі;
  5. Побудова моделі мережі, при якій підвищується якість обслуговування абонентів.

Об'єкт дослідження: бездротова інфокомунікаційна мережа.

Предмет дослідження: процеси поширення радіосигналів у бездротових інфокомунікаційних мережах.

3. Огляд бездротових мереж

3.1. Бездротові мережі: класифікація, організація, принцип роботи

Складно уявити життя сучасної людини без інтернету. Перегляд пошти, ведення ділового і особистого листування, читання новин, перегляд фільмів і телепередач, стало можливим з появою комп'ютерних мереж. А з появою мобільних пристроїв, таких як смартфони, планшети, ноутбуки з'явилася можливість обміну інформацією практично в будь-якому місці, де б людина не знаходилася. Це стало можливим з появою бездротових LAN і WAN.

3.2. Бездротові комп'ютерні мережі: класифікація і принцип роботи

У загальному випадку бездротова комп'ютерна система покликана забезпечити взаємодію користувачів, різних серверів і баз даних за допомогою обміну цифровими сигналами через радіохвилі. Підключення може здійснюватися кількома способами: Bluetooth, WiFi або WiMax. Класифікація дротових і бездротових мереж здійснюється за однаковими ознаками:

  1. Персональна комп'ютерна мережа (PAN - Personal Area Network). З'єднання здійснюється, наприклад, між мобільними телефонами, які перебувають в безпосередній близькості один від одного.
  2. Локальна комп'ютерна мережа (LAN - Local Area Network). Підключення в межах однієї будівлі, офісу або квартири.
  3. Міська комп'ютерна мережа (MAN - Metropolian Area Network). Робота в межах одного міста.
  4. Глобальна комп'ютерна мережа (WAN - Wide Area Network). Глобальний вихід в інтернет.

Специфікація 802.11 це сукупність протоколів, які в повній мірі відповідають прийнятим нормативам відкритих мереж моделі OSI (Open System Interconnection). Ця еталонна модель описує сім рівнів обміну даними, але протокол 802.11 відрізняється від проводового, тільки на фізичному, і, частково, на канальному рівні. Це рівні безпосереднього обміну інформацією. Фізичним рівнем передачі є радіохвилі, а канальний рівень управляє доступом і забезпечує обмін даними між двома пристроями.

Класифікація бездротових мереж

Малюнок 1 - Класифікація бездротових мереж

Вайфай працює на двох діапазонах частот: 2,4 (стандарти 802.11a / b / g / n) або 5 (тільки 802.11n) ГГц. Радіус дії може досягати 250-300 метрів в межах прямої видимості і до 40-50 метрів в закритих приміщеннях. Кожне конкретне обладнання забезпечує різні фізичні показники в залежності від моделі та фірми виробника.

Швидкість передачі потоку даних відрізняється в залежності від використовуваного стандарту і може складати від 11 Мбіт / с за стандартом 802.11b до 600 Мбіт / с в 801.11n.

3.3. Організація бездротової мережі

wi-fi animation

WiFi може використовуватися для кількох цілей:

  1. організація корпоративної мережі підприємства;
  2. організація віддаленого робочого місця;
  3. забезпечення входу в інтернет.

З'єднання здійснюється двома основними способами:

  1. Робота в режимі інфраструктури (Infrastructure Mode), коли всі комп'ютери зв'язуються між собою через точку доступу (Access Point). Роутер працює в режимі комутатора, і дуже часто має дротове з'єднання і доступ в інтернет. Щоб підключитися потрібно знати ідентифікатор (SSID). Це найбільш звичний для обивателя тип підключення. Це актуально для невеликих офісів або квартир. У ролі точок доступу виступають роутера (Router).
  2. Другий варіант підключення використовується якщо необхідно пов'язати два пристрої між собою безпосередньо. Наприклад, два мобільних телефони або ноутбука. Такий режим називається Adhoc, або рівний з рівним (peer to peer).

Побутові роутери дають можливість підключитися не тільки через вайфай. Практично кожен обладнаний декількома портами Ethernet, що дає можливість вивести в мережу гаджети, які не обладнані WiFi модулем. В цьому випадку роутер вступає в якості моста. Що дозволяє об'єднати провідні та безпровідні пристрої.

Для збільшення радіусу дії мережі або для розширення існуючої топології, точки доступу об'єднуються в пул в режимі Adhoc, а інші підключаються до мережі через маршрутизатор або комутатор. Є можливість збільшити зону покриття шляхом установки додаткових точок доступу в якості репитера (повторювача). Репитер вловлює сигнал з базової станції і дозволяє клієнтам підключатися до нього.

Практично в будь-якому громадському місці можна зловити сигнал WiFi і підключитися для виходу в інтернет. Такі громадські точки доступу називаються Hotspot. Публічні зони з вайфай покриттям зустрічаються в кафе, ресторанах, аеропортах, офісах, школах та інших місцях. Це дуже популярне на даний момент напрямок.

3.4. Переваги і недоліки бездротових мереж

Основна перевага передачі інформації по повітрю, випливає з самої назви технології. Немає необхідності в прокладанні величезної кількості додаткових проводів. Це істотно знижує час на організацію мережі і витрати на монтаж. Для використання вайфай мереж немає необхідності купувати спеціальну ліцензію, значить можна бути впевненим в тому, що пристрій, що відповідає стандарту 802.11, придбане в одній точці земної кулі, буде працювати в будь-який інший.

Бездротові мережі добре модернізуються і масштабуються. При необхідності збільшити покриття мережі, всього-на-всього встановлюється одне або кілька додаткових роутерів без необхідності змінити всю систему. У зонах з нерівномірним покриттям, пристрій-клієнт завжди буде переключатися на ту точку, яка має найвищу якість зв'язку.

Серед недоліків варто відзначити проблеми з безпекою. Всі сучасні роутери підтримують декілька протоколів шифрування, передбачена фільтрація клієнтів за MAC-адресами. Таким чином при достатній уважності можна організувати систему найменш схильну до ризиків. Ще один недолік це перекриття зон покриття від різних роутерів. У більшості випадків ця проблема вирішується перемиканням роботи на іншому каналі. [2]

4. Загальні рекомендації з побудови бездротової мережі на основі Wi-Fi

1. Необхідна кількість точок доступу

Число точок доступу Wi-Fi, необхідних для побудови мережі в конкретному місці, віддалено визначити неможливо. Потужність Wi-Fi-сигналу в точці прийому залежить від відстані (від клієнта до точки доступу). Від зовнішніх перешкод (зашумленности ефіру) і перешкод, наявності інших радиоизлучений залежить співвідношення сигнал / шум. Визначити число точок допоможе докладний картування місцевості (обстеження і нанесення на карту зон покриття Wi-Fi-сигналу від точки доступу, яка буде в подальшому використовуватися) або повна установка всього устаткування і його тестування на місці. Теж саме відноситься і до вибору антен для посилення сигналу.

2. Роумінг

Якщо необхідний роумінг, точки доступу необхідно з'єднати між собою Ethernet-кабелем (наприклад, через звичайний мережевий Ethernet-комутатор другого рівня L2). Зони покриття різних точок повинні перетинатися, але не більше ніж на 30%. При відсутності перетину зон клієнт все одно відключиться від однієї точки при переході до іншого (з'являються «сліпі зони»), а при занадто великому перетині клієнт не зможе вибрати пріоритетну точку доступу за силою сигналу. При цьому сусідні точки повинні використовувати різні непересічні канали для роботи.

3. З'єднання декількох точок Wi-Fi між собою

Якщо немає можливості прокласти між точками Ethernet-кабель, можна з'єднати точки доступу між собою по бездротовій мережі. В цьому випадку не вийде використовувати роумінг.

Для такої мережі краще використовувати точки з двома Wi-Fi-інтерфейсами, один з яких буде служити мостом для з'єднання із сусідньою точкою доступу, а другий - працювати як точка доступу Wi-Fi. Якщо ж додати крапку з одним інтерфейсом (в цьому випадку потрібно налаштувати інтерфейс в режимі AP + Bridge), фактична швидкість передачі даних між клієнтом Wi-Fi-мережі і точкою доступу серйозно зменшиться (тому що технологія Wi-Fi використовує мультиплексування з поділом за часом (TDM) - тобто передача даних в один момент часу можлива тільки від одного учасника мережі в одну сторону).

По можливості краще з'єднувати точки доступу Wi-Fi кабелем Ethernet - це забезпечує більш стабільну і швидкісну зв'язок.

4. Максимально можливе число клієнтів

Число клієнтів, здатних підключитися до однієї точки доступу, обмежена і, як правило, невелика. При цьому корисна швидкість передачі даних від клієнта до пункту доступу буде зменшуватися пропорційно числу клієнтів однієї точки і потребляемому ними трафіку (якщо клієнт неактивний або тільки дивиться веб-сторінки, він не сильно уповільнить загальну швидкість, а якщо качає великі файли, дивиться фільми і т .п., то сильно уповільнить загальну швидкість). Тому потрібно зіставити максимально можливе число точок, які можна встановити, з числом передбачуваних клієнтів і бажаною швидкістю обміну даними. Не виключено, деяких клієнтів краще буде підключати кабелем.

5. Реальна швидкість передачі даних

Швидкість синхронізації клієнта Wi-Fi з точкою доступу (54 Мбіт / с, 150 Мбіт / с, 300 Мбіт / с) - це не фактична швидкість обміну даними між точкою і клієнтом. Реальна швидкість буде значно менше.

6. DHCP-сервер і маршрутизація

Точка доступу Wi-Fi працює на другому рівні мережевий моделі OSI, тобто на рівні МАС-адрес і VLAN. Вона не може видавати клієнтам IP-адреси і обмежувати доступ на рівні шлюзу. Для видачі IP-адрес клієнтам потрібно DHCP-сервер, а для організації доступу в Інтернет - шлюз (наприклад, можна використовувати Ethernet-маршрутизатор з вбудованим DHCP-сервером).

7. Поділ користувачів на групи

Якщо потрібно розділити користувачів на групи засобами точок доступу, то це можна зробити декількома способами.

  1. Якщо шлюзу в мережі немає, можна використовувати механізм Layer 2 Isolation і Intra-BSS traffic blocking. Доступ між користувачами буде блокуватися на другому рівні.
  2. Якщо в мережі є шлюз, потрібно використовувати VLAN для поділу користувачів. Вищий шлюз повинен підтримувати ці VLAN і на підставі них розділяти користувачів на IP-рівні.

8. Режим контроллера на точках доступа

Режим контролера дозволяє налаштовувати кілька точок доступу одночасно через інтерфейс одного пристрою. У лінійці ZyXEL є такі моделі точок доступу Wi-Fi:

  1. Точки доступу Wi-Fi серії NWA1000-N - «поодинокі». Кожну таку точку потрібно налаштовувати окремо.
  2. Точки доступу Wi-Fi серії NWA3000-N можуть бути використані як контролери мережі Wi-Fi, що працює на точках цієї серії. При цьому одна точка доступу призначається контролером мережі (Controller AP), а інші керовані (Managed AP), тому що налаштовуються через контролер.
  3. Точки доступу Wi-Fi серії NWA5000-N можуть бути використані тільки як підлеглі точки контролера точок доступу NXC5200. Налаштування бездротової мережі виробляються тільки на контролері.

9. Ретранслятор (повторювач) сигналу Wi-Fi

Точки доступу Wi-Fi серій NWA3000-N і NWA3000 можна використовувати для з'єднання віддалених сегментів мережі по бездротовій мережі Wi-Fi (для з'єднання віддалених точок - режим «Bridge / Repeater», для підключення віддалених клієнтів до загальної мережі - режим «AP + Bridge »).

10. Підключення до бездротового провайдера або існуючої точки доступу

Режим клієнта Wi-Fi-мережі підтримується точками серії NWA1000-N. При цьому бути одночасно бездротовим клієнтом і точкою доступу NWA1000-N не може. [3]

Висновки

У даній роботі був проведений огляд технологій бездротових мереж, зокрема IEEE 802.11 Wi-Fi. Показана актуальність даної технології в сучасних інформаційно-комунікаційних мережах. Також були запропоновані рекомендації щодо побудови бездротової мережі.

Примітка

Автореферат носить оглядовий характер і не є повною версією магістерської роботи. При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Запланований термін завершення роботи: червень 2019 року. Розширені відомості по роботі і повний перелік матеріалів можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список джерел

  1. Таненбаум Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. - 5-е изд. – СанктПетербург: Питер, 2012. – 960 с.
  2. Wi-Fi. Беспроводные сети, классификация, принцип работы. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://posetke.ru
  3. Общие рекомендации по построению беспроводных сетей. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://kb.zyxel.ru
  4. Олифер, В. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В. Олифер, Н. Олифер. - 5-е изд. – Санкт-Петербург: Питер, 2016. – 992 с.
  5. Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития. – Киев: ЭКМО, 2009. - 672с.
  6. Росс Джон. Wi-Fi. Беспроводная сеть. – М.: НТ Пресс, 2007. – 320 с.
  7. Группа стандартов Wi-Fi IEEE 802.11. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://wi-life.ru