Александр Ватаманюк - Собираем компьютер своими руками
Рис. 13.1. Режим независимой конфигурации
Для объединения компьютеров в беспроводную сеть достаточно, чтобы каждый из них имел адаптер беспроводной связи. Такими адаптерами изначально оснащаются ноутбуки. Некоторые современные материнские платы стационарных компьютеров также имеют интегрированный контроллер Wi-Fi. В случае отсутствия интегрированного используется беспроводной контроллер в любом исполнении.
Обычно независимая конфигурация берется за основу, если сеть строится хаотично или временно. Данная архитектура проста в построении, однако имеет недостатки, главными из которых является малый радиус действия и низкая помехоустойчивость. Она также практически не позволяет подключиться к внеш ней сети или Интернету.
Примечание
В случае соединения двух компьютеров и при использовании узконаправленных антенн радиус действия сети увеличивается и в отдельных случаях может достигать более 30 км.
Инфраструктурная конфигурация
Инфраструктурная конфигурация, или режим клиент/сервер, – более перспективный и быстроразвивающийся вариант беспроводной сети. Он имеет множество достоинств, основными из которых являются возможность подключения большого количества компьютеров, хорошая помехоустойчивость, высокий уровень контроля подключений и т. д. Инфраструктурная архитектура также позволяет использовать комбинированную топологию и проводные сегменты сети.
Для организации беспроводной сети на основе такой конфигурации, кроме адаптеров беспроводной связи, установленных на компьютерах, необходимо иметь как минимум одну точку доступа (Access Point).
В этом случае конфигурация называется базовым набором служб (Basic Service Set, BSS). Точка доступа может работать как автономно, так и в составе проводной сети и служить мостом между проводным и беспроводным сегментами. При такой конфигурации компьютеры общаются только с точкой доступа, которая руководит передачей данных между ними (рис. 13.2).
Рис. 13.2. Инфраструктурная конфигурация, базовый набор служб
Сеть не должна ограничиваться одной точкой доступа – таких точек может быть несколько, что и происходит по мере роста сети. В этом случае базовые наборы служб образуют единую сеть, конфигурация которой называется расширенным набором служб (Extended Service Set, ESS), а точки доступа обмениваются между собой информацией, передаваемой через проводное соединение (рис. 13.3) или через радиомосты. Такая структура позволяет эффективно организовывать трафик между сегментами сети.
Рис. 13.3. Инфраструктурная конфигурация, расширенный набор служб
13.2. Стандарты беспроводной сети
Развитие технологии Radio Ethernet началось в 1990 году. Первыми были специалисты из Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, которые были объединены в группу 802.11 Working Group. Разработка длилась более пяти лет и завершилась созданием спецификации IEEE 802.11, которая является группой стандартов для беспроводных локальных сетей.
Radio Ethernet представляет собой набор стандартов беспроводной передачи данных. Среди пользователей Интернета данные стандарты получают все большее распространение благодаря преимуществам перед стандартами, использующими для передачи данных кабельную систему.
Рассмотрим все существующие стандарты IEEE 802.11, которые предписывают метод и скорость передачи данных, методы модуляции и аутентификации, шифрования, мощность передатчиков, полосы частот и пр.
Одна часть стандартов работает на физическом уровне, другая – на уровне среды передачи данных, а остальные – на более высоких уровнях модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI:
• стандарты IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g и IEEE 802.11n описывают работу сетевого оборудования (физический уровень);
• стандарты IEEE 802.11d, IEEE 802.11e, IEEE 802.11i, IEEE 802.11j, IEEE 802.11h и IEEE 802.11r описывают параметры среды, частоты радиоканала, средства безопасности, способы передачи мультимедийных данных и т. д.;
• стандарты IEEE 802.11f и IEEE 802.11c описывают принцип взаимодействия точек доступа, работу радиомостов и т. п.
Стандарт IEEE 802.11
Стандарт IEEE 802.11 был первым из стандартов беспроводной сети. Работу над ним начали в 1990 году. Занималась этим рабочая группа из IEEE. Их целью была разработка единого стандарта для радиооборудования, которое бы работало на частоте 2,4 ГГц. Ставилась задача достичь скорости 1 и 2 Мбит/с при использовании методов DSSS и FHSS соответственно (описание методов см. далее).
При создании стандарта 802.11 учитывались особенности сотовой архитектуры системы, так как волны распространяются в разные стороны на определенный радиус, и зона выглядит как сота. Каждая сота работает под управлением базовой станции, в качестве которой выступает точка доступа. Часто соту называют базовой зоной обслуживания.
Чтобы соты могли общаться между собой, используется специальная распределительная система (Distribution System, DS). Из недостатков такой системы стандарта 802.11 можно отметить отсутствие роуминга.
Стандартом также предусмотрена работа компьютеров без точки доступа в составе одной соты. В этом случае функции точки доступа выполняют сами рабочие станции.
Стандарт 802.11 ориентирован на оборудование, работающее в полосе частот 2400–2483,5 МГц. При этом радиус соты достигает 300 м и не накладывает ограничений на выбор топологии сети.
Стандарт IEEE 802.11a
IEEE 802.11a – стандарт беспроводной сети, который рассчитан на работу в двух радиодиапазонах – 2,4 и 5 ГГц. Максимальная скорость передачи данных – 54 Мбит/с. Однако кроме этой скорости спецификациями предусмотрены другие:
• обязательные – 6, 12 и 24 Мбит/с;
• необязательные – 9, 18, 36, 48 и 54 Mбит/с.
Среди преимуществ стандарта IEEE 802.11a стоит отметить следующие:
• использование параллельной передачи данных;
• высокая скорость передачи данных;
• возможность подключения большого количества компьютеров.
К недостаткам относятся:
• меньший радиус сети при использовании диапазона 5 ГГц (примерно 100 м);
• большая потребляемая мощность радиопередатчиков;
• более высокая, чем для других стандартов, стоимость оборудования;
• требуется наличие специального разрешения на использование диапазона 5 ГГц.
Стандарт IEEE 802.11b
Работа над стандартом IEEE 802.11b (другое название – IEEE 802.11 High rate) закончилась в 1999 году. Тогда же было введено понятие Wi-Fi (Wireless Fidelity).
Этот стандарт работает на частоте 2,4 ГГц, используя при этом не более трех неперекрывающихся каналов. Радиус действия сети – около 300 м, скорость передачи данных – до 11 Мбит/с.
Отличительной особенностью этого стандарта является то, что в случае ухудшения качества сигнала, большой удаленности от точки доступа и различных помех скорость передачи данных может уменьшаться до 1 Мбит/с,[18] и наоборот, обнаружив, что качество сигнала улучшилось, сетевое оборудование автоматически начинает работать быстрее вплоть до максимального уровня. Этот механизм называется динамическим сдвигом скорости.
Примечание
Кроме оборудования стандарта IEEE 802.11b часто можно встретить оборудование IEEE 802.11b+, которое отличается только скоростью передачи данных. В последнем она составляет 22 Мбит/с благодаря использованию метода двоичного пакетного сверточного кодирования (PBCC) и условия использования одинакового оборудования.
Стандарт IEEE 802.11d
Стандартом IEEE 802.11d определяются параметры физических каналов и сетевого оборудования. Им описываются правила, касающиеся разрешенной мощности излучения передатчиков в допустимых законами диапазонах частот.
Этот стандарт крайне важен, поскольку для работы сетевого оборудования используются радиоволны, которые при несоответствии указанным параметрам могут помешать другим устройствам, действующим в этом или близком диапазоне частот.
Стандарт IEEE 802.11e
Через сеть могут передаваться данные различных форматов и разной степени важности, поэтому необходимо иметь механизм, распределяющий приоритеты передачи. За это отвечает стандарт IEEE 802.11e, который был разработан с целью передачи потокового видео или аудио с гарантированными качеством и доставкой.
Стандарт IEEE 802.11f
Стандарт IEEE 802.11f разработан с целью обеспечения аутентификации сетевого оборудования (рабочей станции), если компьютер пользователя перемещается от одной точки доступа к другой, то есть между сегментами сети. Вступает в действие протокол обмена служебной информацией (Inter-Access Point Protocol, IAPP), которая необходима для передачи этой информации между точками доступа. При этом достигается эффективная организация работы распределенных беспроводных сетей.
Стандарт IEEE 802.11g
До недавнего времени наиболее распространенным и быстрым стандартом можно было считать стандарт IEEE 802.11g, который взял лучшее от стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.11b, а также содержит много нового. Целью его создания было достичь скорости передачи данных 54 Мбит/с.
