Тема 5.4 Бездротові комп’ютерні мережі

План лекції

1. Принцип та режими роботи бездротової мережі

2. Забезпечення мобільності у бездротових мережах

1. Принцип та режими роботи бездротової мережі

Безпровідні локальні мережі (Wireless Local Area Network - WLAN) - це гнучкі системи комунікації даних, впроваджені як розширення або альтернатива до кабельних LAN. Використовуючи технології радіозв'язку, безпровідні LAN передають і приймають дані через вільний простір, мінімізуючи потреби у кабельних сполученнях. Безпровідні мережі вживаються, коли користувач мобільний, прийнятна обмежена швидкість передавання даних (до величин порядку одиниць Мб/с) і наявний потрібний спектр частот.

Безпровідні LAN використовують електромагнітні хвилі (радіо- або інфрачервоного діапазону) для обміну інформацією між однією точкою та іншою безвідносно до будь-якого іншого фізичного сполучення. Радіохвилі часто називають радіоносіями, оскільки вони просто здійснюють функцію донесення енергії сигналу до віддаленого приймача. Дані, що передаються, переносяться на радіоносій і потім виділяються на приймальному кінці; це називають модуляцією носія інформацією, призначеною для передавання. Коли дані перенесені на частоту носія, тобто здійснений процес модуляції, то радіосигнал займає певну смугу частот. Багато радіоносіїв можуть співіснувати в тому самому просторі та в той самий час без інтерференції один з одним, якщо радіохвилі передаються на різних частотах. Для виділення даних радіоприймач повинен бути настроєний на одну радіочастоту, тоді як всі інші частоти не пропускаються вхідними колами та фільтрами приймача. Кінцеві користувачі отримують доступ до безпровідної LAN через безпровідні мережеві адаптери, які вставляються у комп’ютери подібно до звичайних мережевих карт або можуть бути інтегровані з ними. Безпровідні мережеві адаптери забезпечують інтерфейс між клієнтською мережевою операційною системою (Network Operating System - NOS) та радіохвилями через антену. Природа безпровідного сполучення прозора для NOS. Стандарт IEEE 802.11 є першим стандартом виробів WLAN, опрацьованим міжнародно визнаним незалежним органом. Це важливий крок у розвитку систем безпровідних локальних мереж, бо їх виготівники можуть використовувати компоненти своїх WLAN, отримані від різних виробників, що сприяє оптимізації експлуатаційних характеристик таких мереж.

Рисунок 5.7 Незалежна WLAN (система BSS)

Стандарт 802.11 визначає два типи безпровідних мереж - систему базових послуг (Basic Service Set - BSS) і розширену систему послуг (Extended Service Set -ESS).

Система базових послуг (BSS) - це повністю безпровідна система і звичайно вбудовується в ПК або в портативний ПК (notebook) з безпровідною мережевою картою. Станції оперують у незалежній системі базових послуг (IBSS ~ Independent Basic Servіce System) і комунікуються через безпровідні мережеві адаптери безпосередньо одна з одною, так що непотрібно встановлювати жодної інфраструктури (рис. 5.7). Це те, що називають незалежною конфігурацією або одноразовою мережею. Вона проста для оперування, однак її недоліком є обмеженість області охоплення. Такі мережі звичайно не потребують адміністрування або попереднього конфігурування. Стандарт визначає правила, яких повинна дотримуватися кожна станція для забезпечення коректного доступу до безпровідного середовища. Він забезпечує методи для вирішення запитів про використання середовища таким чином, щоб максимізувати пропускну здатність для всіх користувачів в основній системі послуг.

Рисунок 5.8 Незалежна WLAN з розширеною відстанню, яка використовує точку доступу як повторювач

Точка доступу (Access

Point - AP) - це пристрій передавання / приймання (трансівер), який обслуговує станції BSS, може підтримувати малу групу користувачів і фунціонувати всередині простору розміром до сотні метрів (рис. 5.8). Кожна точка доступу може об’єднувати багатьох клієнтів; конкретна кількість залежить від кількості та природи введених передавальних каналів. Багато реальних застосувань діють, коли окрема точка доступу до послуг має 15..50 клієнтських пристроїв. Точка доступу, діючи як повторювач, може розширити обсяг незалежної мережі, подвоюючи відстань між ПК з безпровідним зв'язком.

Рисунок 5.9 WLAN з інфраструктурою

Об'єднання систем базових послуг називається розширеною системою послуг (ESS). ESS є типом мережі, яка призначена для сполучення безпровідних станцій з розподільчою системою через одну або більше точок доступу, тобто визначає конфігурацію з інфраструктурою, в якій точка доступу є частиною розподільчої системи (рис. 5.9). Слід відзначити, що стандарт 802.11 визначає тільки інтерфейс через вільний простір, тобто інтерфейс між станціями, а також між станціями та точками доступу. З розподільчою системою область охоплення може бути розширена з урахуванням властивостей цієї системи, яка може бути, наприклад, кабельною мережею. Якщо точка доступу сполучена з кабельною мережею, то кожен клієнт може мати доступ як до ресурсів сервера, так і до ресурсів інших клієнтів (мережа з послугами клієнт-сервер, рис. 5.10.). Мережа BSS обмежена у відстані, бо всі станції повинні “бачити” або “чути” одна одну. Розширена система послуг (ESS) створює мережу із збільшеною відстанню. Точки доступу не тільки забезпечують комунікацію з кабельною мережею, але також підтримують посередній трафік безпровідної мережі в безпосередній околиці. Багато точок доступу можуть забезпечити покриття безпровідним зв'язком для всього будинку або кампусу.