Технология Wi-Fi

Техническое обеспечение информационных систем

Основой технического обеспечения информационных систем являются компьютеры и компьютерные технологии. Компьютеры подразделяются на:

1. Карманные персональные компьютеры.

2. Блокнотные персональные компьютеры.

3. Базовые настольные персональные компьютеры.

4. Сетевые персональные компьютеры.

5. Высокопроизводительные компьютеры рабочие станции и серверы начального уровня.

6. Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня.

7. Суперкомпьютеры.

Карманные персональные компьютеры проще компьютеров других категорий, хотя в комплекте с сотовым телефоном, специальным факс-модемом и мобильным принтером могут представлять собой полноценный офис. Корпоративные пользователи карманных персональных компьютеров приобретают его для удаленного доступа к локальной сети предприятия с помощью специализированного программного обеспечения.

В ноутбуках используются съемные модули процессоров Intel Celeron или Intel Pentium IV. В ряде случаев используются процессоры компании AMD.

Рис. 2.5. Ноутбук

Ноутбуки снабжены дисплеями на тонкопленочных транзисторах с глубиной цвета 24 бита и разрешением 1024х768 пикселей. Норма энергопотребления такого дисплея 2.3 Вт. Масса ноутбука составляет 1.5-4 кг., толщина 3-5 см. Возможно использование операционных систем Windows 2000, XP.

Современные персональные компьютеры подразделяются на:

· Consumer PC (потребительский ПК);

· Office PC (ПК для офиса);

· Entertainment PC (ПК развлекательного назначения);

· Mobile PC (мобильный ПК);

· Workstation PC (рабочая станция).

Рис. 2.6. Современный персональный компьютер

Сервер начального уровня – двухпроцессорный компьютер с поддержкой до 14 накопителей и обслуживающий локальную компьютерную сеть вплоть до 40 пользователей. Отличительной особенностью таких компьютеров является отказоустойчивость, основанная на возможности самопереконфигурации системы в силу наличия дополнительных запасных блоков. Существуют модели «Dell»,

«Hewlett Packard NetServer» или «Compaq ProSignia».

Серверы высокого уровня имеют от 8-14 высокопроизводительных 64 разрядных процессоров, оперативную память от 4 Гб до 6Тб и до 20 заменяемых «на ходу» жестких дисков. Примером сервера высокого уровня является сервер Enterprise 450 компании Sun Microsystems.

Суперкомпьютеры отличаются от серверов высокого уровня производительностью и архитектурой. Производительность суперкомпьютеров измеряется в миллионах операций с «плавающей точкой» в секунду, так называемых мегафлопах. Они используются в ядерной физике, в физике плазмы, математическом моделировании сплошных сред, аэродинамика, сейсмология и в различных военных исследованиях.

Для передачи информации из ПК в коммуникационную среду необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса компьютера с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. Технические средства, выполняющие функции сопряжения компьютера с каналами связи, называются сетевыми адаптерами (сетевые карты).

Рис. 2.7. Беспроводные сетевые адаптеры

Один адаптер обеспечивает сопряжение ПК с одним каналом связи. Кроме одноканальных адаптеров используются и многоканальные адаптеры, называемые мультиплексорами. Мультиплексор – устройство сопряжения компьютера с несколькими каналами связи компьютерной сети.

При передаче цифровой информации по каналу связи необходимо преобразовать поток битов в аналоговые сигналы, а при приеме

Рис. 2.8. Беспроводный сетевой адаптер для портативных компьютеров

информации из канала связи в компьютер выполнить обратное действие – преобразовать аналоговые сигналы в поток битов. Такое преобразование выполняет специальное устройство – модем (мо дулятор и дем одулятор сигналов). Конструкция модемов предусматривает встраиваемый и внешний варианты. Встраиваемый выполняется в виде платы расширения, которая подсоединяется непосредственно к материнской плате. Внешний вариант выполняется в виде отдельного блока, подключаемого к свободному последовательному порту компьютера. Они отличаются друг от друга используемыми методами модуляции сигналов и поддерживаемыми стандартными протоколами передачи данных. Наиболее часто используются следующие виды модуляции: частотная (FSK, Frequency Shift Keying), фазовая (PSK, Phase Shift Keying) и квадратурная амплитудная (QAM, Qudrature Amplitude Modulation). Наибольшее распространение получили модемы, поддерживающие стандарты V.29 и V.32 (скорость передачи 9600 бит/с), а также V.32 bis и V.17 (14400 бит/с). Используются и другие стандарты, в частности V.32tero (19200 бит/с), V.42bis (стандарт сжатия, обеспечивающий увеличение скорости передачи в 4 раза), V.Fast (28800 бит/с) и др.

Факс - модем - устройство, объединяющее функции модема и факсимильного аппарата (телефакса), предназначенного для передачи или приема помимо текстов графической информации (в том числе чертежей).

Факс, телефакс (fax, telefax) - процесс и результат передачи изображений по каналам телефонной связи с использованием факсимильных аппаратов. Передаваемый документ считывается сканирующим оптико-электронным устройством; запись на выходе кодируется в форму удобную для пересылки по каналу связи. На приемном конце происходит обратное преобразование, воссоздающее оригинал изображения документа. Стандартная скорость передачи составляет 4800 или 9600 бит/с. В отличие от телефаксов, имеющих в своем составе средства считывания и печати данных (соответственно сканера и принтера), указанные средства в факс-модеме отсутствуют. Его данные на входе и выходе представлены только в электронной форме. Конструкция факс-модемов предусматривает встраиваемый и внешний варианты. Встраиваемый вариант в виде платы расширения подсоединяется непосредственно к системной (материнской) плате. Внешний вариант выполняется в виде отдельного блока, подключаемого к свободному последовательному порту компьютера.

Модемы могут быть классифицированы по следующим признакам:

· типы линий передачи, в которых используются модемы;

· виды сервиса и характеристики модемов:

· особенности внутреннего устройства и конструктивного исполнения модемов.

Следует отметить, что модемы относятся к категории массовых и быстро развивающихся телекоммуникационных средств. Их разработкой, изготовлением и продвижением до конечного пользователя занимается множество фирм. С этим связано существование множества неустоявшихся, частично пересекающихся названий модемов. Поэтому краткое название модема может оказаться недостаточным для определения его истинного назначения и особенностей, весьма существенных для пользователя. Так, существуют два абсолютно несовпадающих типа V-90-модемов - один, аналоговый, для использования у пользователя и другой, чисто цифровой, для поддержки стандарта V.90 со стороны провайдера. Путаница может быть также связана с понятием голосового модема (voice modem) в связи с наличием в некоторых модемах близкой по названию, но совершенно отдельной функции голосовой почты (voice mail).

Дорогим компонентом сети является канал связи. Поэтому при построении сети стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний. Эту функцию выполняет устройство, называемое коммутатором.

Рис. 2.9. Коммутатор

В компьютерных сетях физическая передающая среда представляет кабель ограниченной длины. Для увеличения протяженности сети используется устройство – повторитель сигналов.

Локальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м., а дистанционные – до 2000 м.

Физическая среда передачи данных накладывает ограничения на длину сетевого кабеля в силу затухания сигнала и необходимости его усиления. В пределах допустимой длины строится отрезок сети – сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты.

Мост – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных. Локальные мосты объединяют сети, расположенные на ограниченной территории. Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием внешних каналов связи и модемов. Внутренние мосты располагаются на одном из компьютеров сети и совмещают функцию моста с функцией рабочей станции. Внешние мосты предусматривают использование отдельно выделенного компьютера со специальным программным обеспечением, выполняющего только функции моста.

Сеть, состоящая из нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве, решающем задачу отправки информации в нужную сеть. Такое устройство называется маршрутизатором или роутером. Маршрутизатор выполняет следующие функции:

· обеспечение балансировки нагрузки в сети;

· выбор наилучшего пути для передачи информации;

· фильтрация информации, направляя ее в ту сеть, которой она предназначена.

Рис. 2.10. Маршрутизатор

Для объединения компьютерных сетей различных типов, работающих на различных протоколах передачи информации, используется устройство называемое шлюзом. Шлюз - устройство, организующее обмен данными между сетями с различными протоколами передачи информации.

Техническое и аппаратное обеспечение компьютерных сетей зависит как от топологии сети, так и типа физической среды передачи информации. В качестве физической среды передачи данных обычно используют:

· витую пару;

· коаксиальный кабель;

· оптоволоконный кабель;

· радиоволны и т.д.

Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Основным недостатком является плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации (0.25- 1 Мбит/сек.).

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 10-50 Мбит/сек.

Оптоволоконный кабель – идеальная передающая среда, не подвержен действию электромагнитных полей. Скорость передачи информации по такому кабелю более 50 Мбит/сек.

Есть всего два способа избавиться от проводов: передавать информацию по инфракрасному лучу или радиоканалу. Первый способ не обеспечивает мобильности, т.к. работает только в условиях прямой видимости передатчика и приёмника информации. Остаётся радиоканал, и в середине 1990-х гг. соответствующая технология была разработана и начала применяться в локальных сетях крупных корпораций и компаний Силиконовой долины США. Связь с мобильным абонентом или сотрудником компании, снабжённым ноутбуком с беспроводным сетевым адаптером была организована через точки доступа, подключённые к кабельной инфраструктуре компании.

Рис. 2.11. Точки доступа в сеть Internet

В радиусе действия каждой точки (несколько десятков метров) могло находиться до 20 абонентов, одновременно использующих ресурсы сети.
Первоначально термин Wi-Fi использовался только для обозначения технологии, обеспечивающей связь в диапазоне 2,4 ГГц и работающей по стандарту IEEE 802.11b (скорость передачи информации - до 11 Мбит/с).

В настоящее время этот термин чаще используется применительно к другим технологиям беспроводных локальных сетей. Наиболее значимые среди них определены стандартами IEEE 802.11a и 802.11g (скорость передачи - до 54 Мбит/с, частотные диапазоны, соответственно, 5 ГГц и 2,4 ГГц). Перспективным является стандарт IEEE 802.16, обеспечивающий передачу данных со скоростью не ниже 70 Мбит/с.

Параллельно росту скорости дешевело оборудование для беспроводной связи. В результате оно стало по карману частным лицам, и к концу 1990-х территория крупных городов США и Европы начала покрываться зонами, находясь внутри которых можно было бесплатно выйти в Internet, используя ноутбук с беспроводным адаптером. Такие зоны получили название hot spot (горячее пятно). Конечно, чтобы воспользоваться услугами hot spot нужно было знать имя соответствующей беспроводной сети, но оно могло быть определено и простым прослушиванием трафика. Энтузиасты использования новой технологии в северной части Лондона даже стали помечать hot spot метками, выработав свою систему обозначений. Коммерческая привлекательность hot spot выявилась очень быстро, и их стали организовывать в аэропортах, гостиницах, ресторанах. Одновременно появились и технологии шифрования трафика в беспроводных сетях и системы авторизации, которые позволяли закрыть hot spot от доступа чужих пользователей. Такая связка беспроводной передачи данных с их защитой стала называться Wi-Fi. В результате беспроводный офис стал мобильным, удовлетворяя потребность современного человека к перемене мест, и деловые люди могли пользоваться услугами Internet во время поездки и работать в гостинице, как у себя в офисе.

Сейчас Wi-Fi стремительно превращается из высокотехнологичной новинки в тот предмет, без которого повседневная жизнь становится немыслима. Еще недавно Wi-Fi антенны для ноутбуков нужно было покупать отдельно, сейчас все новые модели поступают в продажу уже укомплектованные встроенными антеннами. Устройства для доступа в сети стандарта 802.11 создаются и для других мобильных устройств: например, все крупные производители разрабатывают двухдиапазонные сотовые телефоны. Аналитики убеждены, что со временем Wi-Fi доступом будет комплектоваться все, что движется, более того, речь заходит о совершенно новых типах устройств, которые будут созданы специально под возможности Wi-Fi.

Дата добавления: 2014-11-25