Характеристика беспроводных КС

Основные данные о работе

Содержание

Введение

1. Обзор беспроводных линий связи

1.1. Классификация беспроводных сетей

1.2. Беспроводная линия связи

1.3. Диапазоны электромагнитного спектра

2. Характеристика беспроводных систем

2.1. Распространение электромагнитных волн

2.2. Двухточечная связь

2.3. Связь одного источника и нескольких приемников

2.4. Связь нескольких источников и нескольких приемников

Заключение

Глоссарий

Список используемых источников

Приложения

Введение

Беспроводные сети играют важную роль в жизни людей, независимо от того, где они находятся - на работе, дома или в общественном месте.

Беспроводные сети позволяют людям общаться и получать доступ к информации и приложений без использования проводных соединений. Это обеспечивает свободу передвижения и возможность использовать приложения, которые в других частях дома, города или в отдаленном уголке мира.

Беспроводные сети сосуществуют с нами на протяжении многих лет. Так, в примитивных формах беспроводной связи можно отнести дымовые сигналы американских индейцев, когда они бросали в огонь шкуры буйволов, чтобы передавать на большие расстояния любое сообщение. Или использование прерывистых световых сигналов для передачи кода Морзе информации между судами. Этот метод был и остается важной формой общения в навигации. И, конечно, так популярны в наши дни мобильные телефоны. Они позволили людям общаться через огромные расстояния, также могут быть отнесены к беспроводной.

Есть много типов беспроводной связи, но наиболее важной особенностью беспроводных сетей является то, что связь осуществляется между компьютерными устройствами. К ним относятся личные цифровые помощники, ноутбуки, персональные компьютеры, серверы и принтеры. Вычислительные устройства считаются те, которые имеют процессоры, память и средства взаимодействия с любой сетью. Как правило, сотовые телефоны не относятся к числу вычислительных устройств, но последние телефоны и даже у гарнитуры уже есть определенные вычислительные возможности и сетевые адаптеры. Все признаки того, что в ближайшее время большинство электронных устройств обеспечит возможность подключения к беспроводным сетям.

В сети, основанной на использовании проводов или оптических волокон, беспроводная сеть передает информацию между вычислительными устройствами. Эта информация может быть представлена ​​в виде сообщений электронной почты, Web-страниц, записей баз данных, потокового видео или голоса. В большинстве случаев, беспроводные сети отсылают информацию, например, сообщений электронной почты и файлов, но если усовершенствовать производительность беспроводных сетей, и они способны передавать видеосигналы, а также для обеспечения телефонной связи.

Беспроводные сети как средство передачи для обеспечения коммуникации между пользователями, серверами и базами данных используют радиоволны или инфракрасного диапазона. Эта среда является невидимым для человека. Кроме того, фактическая среда передачи (воздух) является прозрачным для пользователя. В настоящее время многие производители интегрируют сетевую карту, так называемый сетевой адаптер, и антенну в вычислительных устройствах, таких, что они не видны пользователю. Это обеспечивает беспроводные устройства мобильными и удобные в использовании.

Цель данного курса является изучение характеристик беспроводных компьютерных сетей.

В ходе этой работы проанализированы важнейшие классификации беспроводных сетей, беспроводных линий связи, преимущества беспроводных диапазонах связи электромагнитного спектра, при распространении электромагнитных волн. Такие характеристики, как линии связи двухточечной из одного источника и нескольких приемников, нескольких источников связи и несколько приемников.

Основная часть

1 Обзор беспроводных линий связи

1. Классификация беспроводных сетей

В зависимости от размера физического области, отношения, в которых они способны обеспечить беспроводную сеть можно разделить на несколько категорий:  
• беспроводная общественная сеть;

• беспроводной доступ в интернет

• беспроводная сеть города.

Эти термины являются лишь продолжением обобщенных форм проводных сетей (например, LAN и WAN), использовавшихся задолго до появления беспроводных сетей.

Беспроводные персональные вычислительные сети малы по расстоянию передачи (до 17m или 50 футов), что делает его идеальным решением для развертывания в небольшой комнате или на небольшие расстояния. Немаловажной характеристикой беспроводных персональных сетей являются средняя скорость передачи, как правило, не превышает 2 Мбит / с. Во многих ситуациях, они с успехом заменяют кабельную сеть.

Такая сеть может обеспечить, например, синхронизации беспроводной передачи данных на пользователя PDA и на его компьютер или ноутбук. Аналогично, беспроводное соединение может быть обеспечено с принтером. Исчезновение беспорядков проводов, соединяющих компьютерной периферии - довольно существенное преимущество, с помощью которого значительно облегчается первоначальную установку, а затем, при необходимости, перемещение периферийных устройств.

Низкое энергопотребление и компактные размеры большинства трансиверов, беспроводные персональные сети позволяют эффективно поддерживать малые пользовательские устройства с микропроцессорами, а также позволяет вычислительное устройство в течение длительного времени работать на одной батарее. Это, в свою очередь, исключает необходимость частой подзарядки аккумулятора. Кроме того, низкое энергопотребление привело к успешной реализации беспроводных персональных сетей, сотовых телефонов, КПК и гарнитуры. Телефон может непрерывно взаимодействовать с адресной книгой КПК, так что все телефонные номера доступны, когда пользователь собирается позвонить кому-нибудь. Также можно использовать наушники во время разговора или прослушивания музыки, хранящейся в электронном виде на КПК. Следовательно, во время работы или игры, вы можете не бояться, чтобы зацепиться к чему проводами от гарнитуры.

Личные беспроводные сети могут обеспечить взаимодействие ноутбуков и настольных компьютеров с целью совместного использования подключения к Интернету и приложений. Она подходит для сетей, объем которого ограничивается в одной комнате. Беспроводная локальная сеть эффективна для беспроводных соединений в пределах здания.

Большинство беспроводных персональных сетей для общения работают с помощью радиоволн. Таким образом, технология передачи данных через Bluetooth регламентирует деятельность беспроводных персональных сетей в диапазоне 2,4 ГГц на расстоянии 50 футов со скоростью до 2 Мбит / с. Кроме того, Институт инженеров электротехники и электроники США включил в свой стандарт 802,15 для беспроводной спецификации персональной сети Bluetooth. Эта технология обеспечивает надежную и долговечную проблему для подключения вычислительных устройств на небольшой площади.

В некоторых беспроводных персональных сетях для передачи информации из одной точки в другую, используется инфракрасное излучение. Спецификация Ассоциаций передачи информации в инфракрасном диапазоне регулирует использование инфракрасных лучей, направленных для передачи информации на расстоянии 1 м (3 фута) со скоростью до 4 Мбит / с. Преимущество таких переводов является ее защита от помех, но требование о нахождении компьютерных устройств на расстоянии прямой видимости друг от друга накладывает существенные ограничения на размещение компонентов беспроводной сети.

Офисная перегородка, например, блокирует распространение ИК-сигнала, в связи с которой беспроводное устройство может быть использовано только в непосредственной близости друг от друга.

Беспроводные локальные сети обеспечивают высокую передачу данных внутри и снаружи офисов, производственных помещений и зданий. В них каждый компьютер оснащен беспроводным модемом и антенной, с их помощью он может общаться между другими компьютерами. Пользователи таких сетей обычно используют ноутбуки, ПК и КПК с большими экранами и процессорами, способных выполнять самые тяжелые работы. Эти сети полностью удовлетворяют требованиям параметров соединений этого типа вычислительных устройств.

В любой компании, такие как беспроводная локальная сеть могут быть развернуты, чтобы обеспечить доступ к корпоративным приложениям из ноутбуков.

В системах такого типа работника может использовать сетевые службы, в то время как в конференц-зале или в других помещениях здания, что позволяет ему эффективно выполнять свои обязанности.

Беспроводные локальные сети легко обеспечивают функции, необходимые для беспрепятственного осуществления приложений высокого уровня. Таким образом, пользователи этих сетей могут получить большие вложения в электронной почте или потоковое видео с сервера. На скоростях до 54 Мбит / с беспроводных локальных сетей, способных удовлетворить требованиям практически всех бытовых или офисных приложений.

По своим характеристикам, компонентам, затратам и текущих операций этих сетей, данные сети аналогичны традиционным проводным локальным сетям типа Ethernet.

В связи с тем, что адаптеры беспроводной ЛВС встроены в большинстве ноутбуков, многие поставщики общественных беспроводных сетей начали предлагать беспроводные локальные сети для обеспечения мобильной широкополосной доступ к сети Интернет. Члены ряда общественных беспроводных сетей в «горячих» областях, таких как аэропорты или отелей, могут отправлять и получать сообщения электронной почты или доступа в Интернет за определенную плату (если заведение не обеспечивает свободный доступ). Быстрый рост государственных беспроводных сетей делает доступными для пользователей Интернета в местах большого скопления людей.

Доминирующим стандартом беспроводной локальной сети IEEE S02.ll, различные версии которого регламентируют передачу данных в 2,4 и 5 ГГц. Основная проблема с этим стандартом, что не адекватно обеспечивается устройствами взаимодействия в соответствии с его различными версиями. Так, адаптеры компьютерных устройств беспроводной ЛВС 802.11a не может гарантировать связь с компьютерными устройствами, которые отвечают стандартным 802.lib. Есть и другие нерешенные вопросы, связанные со стандартом 802.11, такие как отсутствие безопасности.

Для того, чтобы так или иначе решить проблемы, связанные с использованием устройств 802.11, организация "Альянс Wi-Fi" принес все свои совместимых функций в единый стандарт, называемый Wireless Fidelity (Wi-Fi). Если любое устройство беспроводных локальных сетей совместимо с Wi-Fi, это практически гарантирует его способность работать с другими устройствами, которые отвечают стандартным Wi-Fi. Открытость Wi-Fi позволяет разным пользователям, которые используют различные платформы, работать в той же беспроводной сети, что крайне важно для общественных беспроводных локальных сетей.

Беспроводная региональная сеть обслуживает зоны, по площади, соответствующие городу. В большинстве случаев, выполнение приложений требует фиксированного соединения, но иногда необходима мобильность. Например, в больнице, сеть будет обеспечивать передачу данных между основным корпусом и удаленными клиниками. Или энергетическая компания, используя его по всему городу, будет предоставлять доступ к нарядам на работу от ее различных областей. В результате, беспроводная региональная сеть соединит существующую сетевую инфраструктуру вместе или позволяют мобильным пользователям устанавливать соединения с существующей сетевой инфраструктурой.

Провайдеры беспроводного доступ в Интернет предоставляют клиентам беспроводные региональные сети в городских и сельских районах, для обеспечения постоянных беспроводных соединений для домашних пользователей и компаний. Такие сети имеют значительные преимущества по сравнению с обычными проводные соединения (например, цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL) и кабельных модемов), когда последние трудно установить. Они эффективны, когда ограничения, связанные с прокладкой проводки, делающих невозможным или слишком дорогим для них, чтобы их использовать.

Особенности беспроводных региональных сетей отличаются. Связи между зданиями, использующие инфракрасную технологию могут обеспечить скорость передачи данных 100 Гбит / с и более, в размере до 100 кбит / с радио передачи, но на расстояниях более 30 км (20 миль). Реальные характеристики зависят от того, какой выбор был сделан из многих технологий и компонентов.

Рынок предлагает множество фирменных решений для беспроводных региональных сетей, но в отрасли по-прежнему сосредоточены на стандартах. Некоторые производители используют стандарт 802.11 в качестве основы для создания региональных сетей беспроводной связи. Хотя это стандартная система оптимальна для удовлетворения требований для сетей внутри зданий, они могут обеспечить связь по всему городу и, используя направленные антенны.

Теперь, все большее число компаний предпочитают систему стандарта IEEE 802.16. Это относительно новый стандарт и его соответствующие продукты в последнее время появились на рынке. Предлагая стандартизированные решения для региональных беспроводных сетей со скоростью нескольких Мбит / с и на разумном расстоянии, 802.16 со временем может стать привычным для беспроводных региональных сетей.

Беспроводные глобальные сети обеспечивают работу мобильных приложений, чтобы сделать их доступными в стране или даже континенте. Руководствуясь экономическими соображениями, телекоммуникационные компании будут развернуты, по-видимому, относительно дорогой инфраструктуры беспроводной глобальной сети, способной обеспечить соединения на больших расстояниях для нескольких пользователей. Стоимость такого развертывания могут быть разделены между всеми пользователями, так что абонентская плата окажется невысокой.

Беспроводные глобальные сети имеют почти неограниченные возможности, что обеспечивается путем сотрудничества многих телекоммуникационных компаний. Доступные соглашения о роуминге между операторами связи позволяют установить обширные связи, обеспечивающие быструю передачу данных мобильного пользователя. Оплатив одного поставщика телекоммуникационных услуг, он может получить ограниченный доступ к целому ряду интернет-сервисов через беспроводную глобальную сеть практически из любой точки мира.

Характеристики беспроводной глобальной сети относительно низкие, типичная скорость передачи данных 56 кбит / с, иногда до 170 кбит / с. Это похоже на уровне, обеспечивающем связь с коммутируемой телефонной линии через модемы. Тем не менее, даже созданы специальные веб-порталы, эффективно работающие с потоковыми данными с помощью компактных устройств и сетей с низкой производительности.

Скорость передачи данных на пользователя беспроводных глобальных сетей является относительно низким, но в целом приемлемо для небольших устройств (сотовых телефонов, PDA), которые владеют пользователи, нуждающиеся в связи через данную сеть. Меньшие размеры экрана и ограниченная вычислительная мощность мобильных телефонов не требуют высокой производительности от сети.

Видео отправлено на небольшой экран мобильного телефона или КПК может иметь место, и по более низкой скоростью передачи данных.

Приложения, характерные для беспроводных глобальных сетей - это обеспечивает пользователю доступ к Интернету, отправлять и получать сообщения электронной почты и доступа к корпоративным приложениям, когда пользователь находится дома или в офисе. Абоненты могут, например, общаться во время поездки в такси или прогулки по городу. Беспроводная глобальная сеть может быть доступна из мест, где нет доступа к другим типам сетей, так что пользователь не регулируется географически.

Есть несколько конкурирующих, постепенно развивающихся стандартов для беспроводных глобальных сетей. Один из старейших - стандартная система сотовой связи для цифровых пакетов данных (Cellular Digital Packet Data, CDPD). Эта технология позволяет передавать данные через аналоговый сотовой телефонной системы со скоростью передачи 19,2 кбит / с. Некоторые компании из США по-прежнему предлагают услуги CDPD, но эта система уже вышла из употребления, так-как операторы связи переходят на системы телекоммуникаций третьего поколения (3G), способны передавать данные со скоростью измеряющаяся уже в Мбит / с.

Одна из проблем, связанных с введением технологии беспроводных глобальных сетей, в том, что сам по себе он не способен обеспечить связь для пользователей в любом помещении. Так как элементы инфраструктуры этих сетей на открытом воздухе, радиосигналы в зданиях значительно ослабляется. В результате, пользователи беспроводных глобальных сетей, внутри зданий могут даже потерять возможность установления соединения, или в лучшем случае, характеристики связи значительно ухудшаться. Некоторые телекоммуникационные компании создают систему беспроводных глобальных сетей внутри зданий, но это дорого, и затраты не всегда технически обоснованы.

2. Беспроводная линия связи

Беспроводной канал связи используется для радиоволн передачи данных или инфракрасного излучения. Коммуникационные каналы выполнены с использованием соответствующего передатчика и приемника радиоволн, и используется другой частотный диапазон и диапазон, который может быть передан.

Каждый узел снабжен антенной, которая, как передатчик и приемник электромагнитных волн. Электромагнитные волны распространяются через атмосферу или в вакууме со скоростью 3 х 108 м / с во всех направлениях, или в течение определенного сектора.

Направленность или не направленность распространения зависит от типа антенны. Другой тип антенны - изотропная антенна, представляет собой вертикальный проводник длинной четверти длины волны излучения, не являются направленными. Они широко используются в автомобилях и портативных устройствах. Распространение излучения во всех направлениях, также можно предоставить несколько направленных антенн.

Так как при ненаправленном распространении электромагнитных волн заполняют все пространство (в пределах определенного радиуса, определяемом ослабления мощности сигнала), это пространство может служить общей средой. Разделение среды передачи создает те же проблемы, в локальных сетях, но они усугубляются тем, что пространство в отличие от кабеля является общедоступной и не принадлежит к той же организации.

Кроме того, проводимость среды строго определяет направление распространения сигнала в пространстве, и беспроводную среду является ненаправленной.

Для передачи цифровой информации с помощью беспроводной линии связи, необходимо модулировать электромагнитные волны передатчика в соответствии с потоком битов. Данную функцию выполняет DCE-устройство, расположенное между антенной и DTE-устройством, которое может быть компьютер, коммутатор или маршрутизатор сети.

 Преимущества беспроводных коммуникаций

Возможность передачи информации по беспроводной сети модема (в буквальном смысле этого слова) абонентов к определенной точке в пространстве, всегда был очень привлекательным. И как только технические возможности получения достаточно для нового вида услуг беспроводной связи приобрел две необходимые составляющие для успеха - простой в использовании и низкая стоимость, - успех ему был гарантирован.

Последние доказательство - мобильная связь. Первый мобильный телефон был изобретен в 1910 году Ларсом Магнусом Эриксоном. Этот телефон предназначен для автомобиля и был беспроводной только во время вождения. Тем не менее, этот телефон не может использоваться во время движения, чтобы говорить приходилось остановиться, выйти из машины и с помощью длинных шестов подключить телефон к придорожной телефонным проводам. Очевидно, что некоторый дискомфорт и ограничение подвижности предотвратили коммерческий успех этого типа телефонии.

Прошло много лет, прежде чем технологии радиодоступа достигли определенной степени зрелости, и в конце 70-х при обеспечили условия производства относительно компактных и недорогих беспроводных телефонов. С этого времени возник бум мобильной телефонии, которая в настоящее время продолжаются.

Беспроводная связь не обязательно означает мобильность. Существует так называемые фиксированные беспроводные узлы при взаимодействии постоянно находящиеся в пределах небольшой области, таких как конкретного здания. Стационарный беспроводной используется тогда, когда по какой-то причине невозможно или невыгодно использовать кабельный. Причины могут быть разными. Например, малонаселенных или труднодоступной местности - болота, пустынь, крайнего севера, Антарктиды еще долго не дождутся своих кабельных систем. Другой пример - здание исторической ценности, стенка которого является недопустимым для прокладки кабелей. Другой распространенный случай использования фиксированного беспроводного - получение доступа к абонентам, чьи дома уже подключены к существующим точкам доступа уполномоченных операторов. Наконец, организация временной связи, например, на конференции в здании, где нет проводного канала, имеющий достаточную скорость для качественного обслуживания многочисленных участников.

Беспроводные коммуникации уже давно используются для передачи данных. До недавнего времени большинство применений беспроводных компьютерных сетей не были связаны с его фиксированным вариантом. Не всегда архитекторы и пользователи компьютерных сетей знают, что на каком-то шаге, как данные передаются не по проводам, а распространяется в виде электромагнитных колебаний через атмосферу или в пространстве. Это может произойти, когда компьютерная сеть арендует линии связи первичной оператором сети, и отдельный канал спутниковой линии, или наземного микроволнового канала.

С середины 90-х годов достигла необходимой зрелости и технологии мобильных компьютерных сетей. С появлением стандарта IEEE 802.11 в 1997 году, стало возможным построить мобильные сети Ethernet, позволяя людям взаимодействовать независимо из какой страны они находятся и какое оборудование они используют. В то время как такие сети сыграли скромную роль по сравнению с сетями мобильной связи, но аналитики прогнозируют быстрый рост в ближайшие годы.

Беспроводные сети часто связаны с радиосигналами, но это не всегда верно. Беспроводная связь использует широкий спектр электромагнитного спектра, от радиоволн низкой частоты в несколько килогерц до видимого света, частота которого составляет примерно 8 х 1014 Гц.

1.3 Диапазоны электромагнитного спектра

Особенности беспроводной связи - расстояние между узлами, зоны охвата, скорость передачи информации, и так далее - в значительной степени зависят от частоты, используемого электромагнитного спектра (частота f и длины волны X, связаны с = f х X).

Можно сказать, что они и соответствующие им беспроводные системы передачи информации делятся на четыре группы.

□ Дальность действия до 300 ГГц имеет общее стандартное название - радиодиапазон. Союз ITU разделил его на несколько поддиапазонов, начиная от очень низких частотах (крайне низкой частоты, ELF) и заканчивая сверхвысокого (Extra High Frequency, EHF). Знакомые нам радиостанции работают в диапазоне от 20 кГц до 300 МГц, а для тех групп, существует, хотя и не определены в стандартах, используется имя широковещательное радио. Это низкоскоростные системы АМ и FM диапазона для передачи данных со скоростью нескольких десятков до сотен килобит в секунду. Примеры включают радиоприемники, которые соединяют два сегмента локальной сети на скорости 2400, 9600 или 19200 кбит / с.

□ Несколько групп из 300 МГц до 3000 ГГц имеют также нестандартное имя в микроволновом диапазоне. Связь в микроволновом диапазоне используют высокие частоты и используется в качестве короткого расстояния, и в глобальном масштабе. Микроволновые системы играют наиболее широкий класс систем, сочетая радиорелейных линий связи, спутниковые каналы, беспроводных локальных сетей и фиксированную беспроводную систему доступа, также называют беспроводную систему, окончаний пользователя (Wireless Local Loop, WLL).

□ Выше микроволновых диапазонов является инфракрасный. Микроволновые и инфракрасные диапазоны, также широко используется для беспроводной передачи информации. Так как инфракрасное излучение не может проникать через стены, система инфракрасных волн используются для формирования небольших сегментов локальных сетей в пределах одной и той же комнаты.

□ в последние годы, видимый свет был также использован для передачи информации (с помощью лазеров). Система видимого света, используются в качестве высокоскоростной альтернативы двухточечных микроволновых каналов для организации доступа на короткие расстояния.

2 Характеристика беспроводных  систем

2.1 Распространение электромагнитных волн

Вот некоторые общие закономерности распространения электромагнитных волн, связанных с частотой излучения.

• Чем выше несущая частота, тем выше возможная скорость передачи.
• Чем выше частота, тем хуже сигнал проникает через препятствия. Низкочастотные радиоволны AM диапазонов может легко проникнуть в дом, позволяя использовать комнатную антенну. Телевизионный сигнал высокой частоты требуется вообще внешнюю антенну. Наконец, инфракрасный и видимый свет не проходят через стены, ограничивающие линию передачи в пределах видимости.
• Чем выше частота, тем быстрее убывает энергия сигнала с расстоянием от источника. При распространении электромагнитных волн в свободном пространстве (без отражений) затухание мощности сигнала пропорционально произведению квадрата расстояния от источника сигнала на квадрат частоты сигнала.
• Низкая частота (2 МГц) распределены по поверхности земли. Это, следовательно, являются радиосигналы AM и может передаваться на расстояния в сотни километров.
• Сигналы частот от 2-30 МГц отражаются ионосферой земли, так что они могут распространяться даже на большие расстояния, несколько тысяч миль (с достаточной мощности передатчика).
• Сигналы в диапазоне выше 30 МГц, распределены только по прямой линии, то есть являются сигналами прямой видимости. На частотах выше 4 ГГц их подстерегает опасность - они поглощаются водой, а это значит, что не только дождь, туман и может привести к быстрому ухудшению качества передачи микроволновых систем. Неудивительно, что системы лазерной передачи связи проводится в Сиэтле, городе, который известен своей туманностью.

Необходимость высокоскоростной передачи информации преобладает, поэтому все современные системы беспроводной передачи данных работают в диапазонах частот от 800 МГц, несмотря на преимущества, которые обещают низкочастотные диапазоны из-за распространению сигнала вдоль поверхности земли или отражения от ионосферы.