Курсовая работа: Радио сети
Архитектура и компоненты сети. В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set).
Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.
Роуминг. Для обеспечения перехода мобильных рабочих станций из зоны действия одной точки доступа к другой в многосотовых системах предусмотрены специальные процедуры сканирования (активного и пассивного прослушивания эфира) и присоединения (Association), однако строгих спецификаций по реализации роуминга стандарт 802.11 не предлагает.
Обеспечение безопасности. Для защиты сетей 802.11 предусмотрен комплекс мер безопасности передачи данных под общим названием Wired Equivalent Privacy (WEP). Он включает механизмы и процедуры аутентификации для противодействия несанкционированному доступу к сети и шифрование для предотвращения перехвата информации.
Работающие стандарты
Беспроводные ЛВС — самый динамичный сектор коммуникационных технологий. Три года назад появились первые устройства 802.11b, в конце 2001-го было выпущено оборудование 802.11a и анонсированы первые изделия 802.11g. Некоторое неудобство вызывает несовместимость друг с другом продуктов 802.11b и 802.11a. Новый 802.11g совместим с 802.11b, но не с 802.11a. Стандарт IEEE 802.11g разработан для более высоких значений пропускной способности беспроводных соединений (54 Мбит/с), чем его предшественник 802.11b. Точка доступа 802.11g будет поддерживать клиентов 802.11b и 802.11g. Соответственно ноутбук с картой 802.11g сможет подключаться и к уже действующим точкам доступа 802.11b, и ко вновь создаваемым 802.11g.
Базирующееся на стандарте 802.11g оборудование вскоре появится на потребительском рынке. Однако уже сейчас доступно высокоскоростное оборудование 802.11a. Оно выпускается несколькими производителями и также предлагает пропускную способность до 54 Мбит/с.
IEEE 802.11b. В окончательной редакции широко распространенный стандарт 802.11b был принят в 1999 г. и благодаря ориентации на освоенный диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования. В качестве базовой радиотехнологии в нем используется метод DSSS с 8-разрядными последовательностями Уолша. Поскольку оборудование 802.11b, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.
Как и в случае базового стандарта 802.11, четкие механизмы роуминга спецификациями 802.11b не определены.
Большинство компаний предпочитают системы именно этого стандарта. Это обусловлено тем, что данный стандарт был введен в строй еще в 1999 г. и сейчас разработано уже четвертое или пятое поколение поддерживающих его устройств. В таком оборудовании устранена большая часть прежних недостатков, а его цена приблизилась к доступному для массового потребителя уровню. Пропускная способность (теоретическая 11 Мбит/с, реальная — от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям большинства приложений.
IEEE 802.11a — стандарт беспроводных локальных сетей, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные ЛВС стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, т. е. примерно в пять раз быстрее сетей 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.
Это наиболее широкополосный из семейства стандартов 802.11. Редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три обязательные скорости — 6, 12 и 24 Мбит/с и пять необязательных — 9, 18, 36, 48 и 54 Мбит/с. В качестве метода модуляции сигнала принято ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Его наиболее существенное отличие от методов DSSS и FHSS заключается в том, что OFDM предполагает параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким частотам диапазона, в то время как технологии расширения спектра передают сигналы последовательно. В результате повышается пропускная способность канала и качество сигнала.
К недостаткам 802.11а относятся большая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц — около 100 м). Кроме того, устройства для 802.11а дороже, но со временем ценовой разрыв между продуктами 802.11b и 802.11a будет уменьшаться.
IEEE 802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения WLAN, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Благодаря применению технологии ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Оборудование, поддерживающее стандарт IEEE 802.11g, например точки доступа беспроводных сетей, обеспечивает одновременное подключение к сети беспроводных устройств стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11b.
Стандарт 802.11g представляет собой развитие 802.11b и обратно совместим с 802.11b. Теоретически 802.11g обладает достоинствами двух своих предшественников. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, хорошее дальнодействие и высокую проникающую способность сигнала. Можно надеяться и на разумную стоимость оборудования, поскольку низкочастотные устройства проще в изготовлении.
Перспективные спецификации
На данный момент не возможно указать точных дат разработок перспективных спецификаций, поэтому расположим их в алфавитном порядке. Исследовательские группы, работающие с 802.11, изучают возможность управления беспроводными сетями при дальнейшем увеличении их полосы пропускания и анализируют особенности их согласования с другими беспроводными технологиями.
Несмотря на применение сетей стандарта IEEE 802.11 в общественных местах, пока не ясно, насколько беспроводные локальные сети подходят для сетей поставщиков услуг. Рабочая группа IEEE 802.11 Working Group, выпустившая серию стандартов для Wi-Fi, готовит набор новых спецификаций.
Была сформирована группа Wireless Interworking, занявшаяся анализом взаимодействия 802.11 с другими беспроводными сетями — GSM, мобильными службами третьего поколения и сетями стандарта European HiperLAN 2. Эта группа также рассматривает проблемы унифицированной аутентификации в гетерогенных сетях.
Спецификация IEEE 802.11d. IEEE для расширения географии распространения сетей стандарта 802.11 разрабатывает универсальные требования к физическому уровню 802.11 (процедуры формирования каналов, псевдослучайные последовательности частот, дополнительные параметры для MIB и т. д.). Соответствующий стандарт 802.11d пока находится в стадии разработки.
Спецификация IEEE 802.11e. Спецификации 802.11е позволят создавать мультисервисные беспроводные сети для корпораций и индивидуальных потребителей. При сохранении полной совместимости с действующими стандартами 802.11а и b он расширит их функциональность за счет обслуживания потоковых мультимедиа-данных и гарантированного качества услуг (QoS).
Пока утвержден предварительный вариант спецификаций 802.11е.
Спецификация IEEE 802.11f. Спецификация 802.11f описывает протокол обмена служебной информацией между точками доступа (Inter-Access Point Protocol, IAPP), что необходимо для построения распределенных беспроводных сетей передачи данных. Дата утверждения этой спецификации в качестве стандарта пока не определена.
Спецификация IEEE 802.11h. Рабочая группа IEEE 802.11h рассматривает возможность дополнения действующих спецификаций 802.11 MAC (уровень доступа к среде передачи) и 802.11a PHY (физический уровень в сетях 802.11a) алгоритмами эффективного выбора частот для офисных и уличных беспроводных сетей, а также средствами управления использованием спектра, контроля за излучаемой мощностью и генерации соответствующих отчетов.
Предполагается, что решение этих задач будет базироваться на протоколах Dynamic Frequency Selection (DFS) и Transmit Power Control (TPC), предложенных Европейским институтом стандартов по телекоммуникациям (ETSI). Указанные протоколы предусматривают динамическое реагирование клиентов беспроводной сети на интерференцию радиосигналов путем перехода на другой канал, снижения мощности либо обоими способами. Дата принятия спецификаций 802.11h в качестве стандарта пока не названа.
Спецификация IEEE 802.11i. Надежные инструментальные средства для беспроводных сетей будут реализованы в продуктах, которые появятся во второй половине года, после завершения работы над спецификацией IEEE 802.11i. Ее предварительная версия требует оборудования 802.11 для поддержки трех алгоритмов шифрования трафика беспроводных локальных сетей: TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol) и CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol). Кроме того, ей требуется возможность использования стандарта IEEE 802.1x для управления доступом к сети.
TKIP и WRAP могут быть добавлены к устройствам 802.11 простым обновлением программ. Предварительная версия механизма TKIP под названием SSN (Safe Secure Networks) уже принята отраслевой группой Wi-Fi, поскольку насущно необходима более надежная защита.
Эти три алгоритма, названные в последней версии 802.11i, предоставят домашним пользователям хорошие средства защиты, хотя производители оборудования, ориентированные на предприятия, вероятно, будут по-прежнему реализовывать дополнительные функции.
До мая 2001 г. стандартизация средств информационной безопасности для беспроводных сетей 802.11 относилась к ведению рабочей группы IEEE 802.11e, но затем эта проблематика была выделена в самостоятельное подразделение. Разрабатываемый стандарт 802.1X призван расширить возможности протокола 802.11 MAC, предусмотрев средства шифрования передаваемых данных, а также централизованной аутентификации пользователей и рабочих станций. В результате масштабы беспроводных локальных сетей можно будет наращивать до сотен и тысяч рабочих станций.