Радиосети передачи данных с мобильными абонентами

Беспроводная сеть офиса крупной компании.

Беспроводная сеть для малого (домашнего) офиса (SOHO).

Офисная беспроводная одноранговая локальная сеть «каждый-с-каждым» (peer-to-peer).

Предназначена для быстрого развертывания временных сетей на выставках, при проведении семинаров и совещаний, а также в офисах малых компаний. Все компьютеры сети оснащаются радиоадаптерами (внешними или внутренними), работающими по стандарту IEEE 802.11b.

Сеть проста в установке и работоспособна сразу после инсталляции драйверов. Обязательное условие – радиовидимость каждого каждым. Дальность действия зависит от скорости передачи, особенностей помещений и меняется от 30 – 50 м до нескольких сотен метров.

Сеть поддерживает:

· мобильность абонентов в пределах зоны радиовидимости;

· механизм энергосбережения (адаптеры поддерживают непрерывный и энергосберегающий режим работы);

· автопонижение скорости при уменьшении отношения сигнал/шум;

· защиту канала в по алгоритму WEP (Wired Equivalent Privacy).

Требует выхода в Интернет, поэтому в составе сети используется резидентный шлюз, включающий модем и беспроводную точку доступа, координирующую работу беспроводных сетевых адаптеров. Обеспечивается доступ в Интернет и объединение компьютеров сети.

В ряде случаев развертывание кабельных систем для создания офисной сети невозможно или нецелесообразно. Такая ситуация характерна для:

· быстро растущих компаний, часто меняющих свое местоположение;

· офисов, размещенных в исторических зданиях;

· компаний, персонал которых перемещается в пределах здания с мобильными компьютерами.

Оптимальным решением является развертывание многосотовой беспроводной офисной сети инфраструктурной топологии. Сеть состоит из нескольких сот, в центре которых находятся точки доступа, объединенные проводным каналом (объединение может быть выполнено с помощью беспроводных каналов).

Сеть инфраструктурной топологии:

· обеспечивает наивысшую производительность;

· поддерживает роуминг мобильных пользователей;

· обеспечивает безопасность на уровне проводных каналов.

Кабельная сеть фиксирует положение рабочих мест персонала на территории. Однако специалисты могут постоянно перемещаться по территории, а обычный мобильный телефон не позволяет им функционально участвовать в бизнес-процессе (необходим доступ к разнообразным серверным приложениям).

С помощью радиосредств создается зона покрытия территории (здание, группа зданий, цех, прилегающие территории), в которой могут перемещаться пользователи, имеющие мобильные компьютеры с радиоадаптерами. Поддерживается связь с приложениями на серверах организации.

Данная технология эффективна в следующих областях бизнеса:

· розничная торговля;

· выставки, презентации, конференции;

· библиотеки, читальные залы;

· машиностроение, самолетостроение и ракетостроение;

· складской учет и медицина.

Для полного покрытия территории используются антенны с круговой диаграммой направленности или секторные антенны. Места размещения антенн, их коэффициенты усиления, диаграммы направленности зависят от:

· топологии покрываемой территории и этажности зданий;

· толщины межстенных перегородок;

· наличия металлоконструкций, движущихся объектов;

· количества мобильных пользователей.

Мобильные клиенты используют радиоадаптеры со встроенной всенаправленной антенной.

Протокол IEEE 802.11b был рас­считан на поддержание беспровод­ных сетей в рамках помещения (здания). Однако в начале 2000 г. об­наружили, что если установить точку доступа на высокой мачте (от 15 до 50 м) и использо­вать специальные наружные маршрутизаторы и мосты, то можно расширить WLAN от здания к зда­нию и увеличить охват до 500 – 1000 м.

США первыми стали создавать сети WLAN об­щего доступа (Wi-Fi hot spots). К 2001 г. их было уже больше 5 000. Первыми пользователями являлись университеты, компании типа Starbucks (сеть кофейных лавок) и множество гостиниц. В 2002 г. Wi-Fi охва­тывали такие объекты, как аэропорты, отели и офисные здания.

Сеть общего доступа на беспроводных адаптерах позволяет подключать к точке доступа базовой станции отдельные компьютеры и проводные сети, при назначении одного из компьютеров такой сети сервером радиодоступа и оснащении его проводным и беспроводным сетевым адаптером. Более эффективным является использование радиомостов (радиомаршрутизаторов).

Для создания уличных беспроводных сетей, в отличие от офисных, необходимо получить разрешение на использование частот. Типовое значение дальности передачи при скорости в канале 11 Мбит/с составляет 7–10 км и может быть увеличено до 50 км при использовании усилителей и антенн с большим усилением.

Успехи Wi-Fi – проблема для индустрии мобиль­ной телефонии. Многие провайдеры сотовой связи сделали ог­ромные инвестиции в ЗG-технологию GSM, предполагая, что она навсегда решит проблемы доступа к Internet для мобильных пользователей. Однако WLAN имеет полосу пропускания, достаточно хорошую даже для видео теле­визионного качества.

Позиция, занятая европейскими компаниями – технологии 3G и WLAN дополняют друг друга. Изготовители со­тового телефона включают доступ по Wi-Fi в новые модели и разрабатывают модули, которые переключают телефон GSM к Wi-Fi в зависимости от того, какой ка­нал связи обеспечивает лучший сигнал.

8. Глобальные сети

Глобальные сети (Wide Area Networks – WAN) предоставляют сервисы большому количеству абонентов в пределах области, страны, континента или земного шара. Различают следующие глобальные сети:

· публичные (общественные) – создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам;

· частные – создаются крупными корпорациями для своих нужд;

· промежуточный вариант – корпоративная сеть пользуется услугами, или оборудованием общественной сети, но дополняет их своими (типичный пример – аренда каналов связи).

Оператор сети (network operator) – компания, поддерживающая нормальную работу сети. Поставщик услуг или провайдер (service provider) – компания, оказывающая платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию.

В идеале глобальная сеть должна передавать данные любых типов: пакеты ЛВС, мини-компьютеровимейнфреймов, трафик факс-аппаратов, голосовой трафик офисных АТС, видеоизображения для видеоконференций, трафик кассовых аппаратов, банкоматов и др.

Глобальные сети предоставляют в основном транспортные услуги, транзитом перенося данные между локальными сетями или компьютерами. Растет объем высокоуровневых услуг, прежде всего – информационных:

· распространение публично-доступной аудио-, видео- и текстовой информации;

· организация интерактивного взаимодействия абонентов сети в реальном масштабе времени.

В зависимости от того, какие компоненты (услуги и оборудование) арендуются, различают корпоративные сети, построенные с использованием:

· выделенных каналов;

· коммутации каналов;

· коммутации пакетов.

Выделенный (арендуемый) канал – канал с фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов.

На арендованных каналах можно построить сеть с промежуточной коммутацией на основе технологии Х.25, frame relay, ATM или соединять маршрутизаторы или мосты ЛВС.

Выделенные линии – наиболее надежное средство соединения локальных сетей, но это и наиболее дорогой вид локальных связей. При наличии N удаленных локальных сетей необходимо N*(N – 1) / 2 выделенных линий.

Для снижения стоимости глобального транспорта применяют динамически коммутируемые каналы. Наиболее дешевы услуги телефонных сетей:

· традиционные аналоговые телефонные сети;

· цифровые сети с интеграцией услуг ISDN.

Аналоговые сети принимают данные от абонентов в аналоговой форме (классические аналоговые телефонные аппараты), а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговыми, так и цифровыми методами. Недостатки аналоговых телефонных сетей:

· низкое качество составного канала (использование устаревших телефонных коммутаторов);

· подверженность внешним помехам (грозовые разряды, работающие электродвигатели).

Цифровые сети – на абонентских окончаниях информация представлена в цифровом виде и используются цифровые методы мультиплексирования и коммутации. Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов (сети с интегральными услугами). Но основной режим работы – режим коммутации каналов.

Новое поколение этих сетей B-ISDN (от broadband – широкополосные), основано уже целиком технике коммутации пакетов.

Коммутация каналов плохо подходит для создания компьютерных сетей:

· аппаратура абонентов должна работать с одинаковой скоростью;

· неэффективное использование канала связи (данные передаются – загружен, обрабатываются – свободен, но физическое соединение сохраняется).

Обобщенная структура глобальной сети, работающей в режиме коммутации пакетов, показана на рисунке.

S – коммутаторы;

K – компьютеры;

R – маршрутизаторы;

MUX – мультиплексоры;

UNI – интерфейс «пользователь- сеть»;

NNI – интерфейс «сеть-сеть»;

PBX – офисная АТС;

– устройства DCE (Data Circuit terminating Equipment – модемы и терминальные адаптеры).

Интерфейс UNI глубоко детализирован для подключения обо-рудования разных производителей.

Интерфейс NNI может быть детализирован не так подробно, так как взаимодействие крупных сетей может обеспечиваться на индивидуальной основе.

При равенстве скорости доступа сеть с коммутацией пакетов в 2–3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов. Часто такая ГС недоступна в том или ином географическом пункте. Недостающие компоненты можно арендовать у телекоммуникационных или телефонных компаний.

В 1980-е гг. для объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась технология Х.25. Сегодня имеются технологии frame relay, SMDS и ATM. Можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP / IP. Сегодня они доступны как:

· недорогая распространенная сеть Internet;

· коммерческие глобальные сети TCP/IP, изолированные от Internet и предоставляемые в аренду телекоммуникационными компаниями.

Сети Х.25, frame relay, SMDS, ATM используют маршрутизацию пакетов, основанную на виртуальных каналах. Первый пакет содержит адрес абонента и прокладывает виртуальный путь, настраивая промежуточные коммутаторы. Остальные пакеты проходят на основании номера канала.

Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях. На надежных волоконно-оптических каналах технология Х.25 становится избыточной.

Сети frame relay работают на основе упрощенной технологии, которая передает кадры только по протоколу канального уровня. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям. Это обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки. Уменьшаются расходы при передаче пакетов ЛВС, так как они вкладываются сразу в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня. Кадры доставляются дейтаграммным способом. Если кадры теряются, сеть не предпринимает никаких усилий для их восстановления. Поэтому сети frame relay следует применять только при наличии на магистральных каналах волоконно-оптических кабелей высокого качества.

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим передачи) разработана как единый универсальный транспорт для широкополосных сетей B-ISDN. Особенность технологии – обслуживание разнородного трафика на одних каналах связи и одном коммуникационном оборудовании. Технология ATM совмещает подходы технологий коммутации пакетов и коммутации каналов. От первой она взяла передачу данных в виде адресуемых пакетов, от второй – использование пакетов фиксированного размера. Любой вид трафика (компьютерный, телефонный или видео) передается пакетами фиксированной и очень маленькой длины в 53 байта.

Технология ATM использует идеи заказа пропускной способности и качества обслуживания. Для каждого типа трафика пользователь может заказать значения нескольких параметров качества обслуживания: максимальной и средней битовой скорости, максимальной пульсации и т д.

Особое положение среди технологий глобальных сетей занимают сети TCP/IP. Они объединяют сети любых типов, в том числе и сети остальных глобальных технологий. Сети TCP/IP относятся к более высокоуровневым технологиям, чем технологии собственно глобальных сетей. Для сетей IP характерна техника маршрутизации каждого пакета.

Интернет – глобальная сеть с коммутацией пакетов, использующая стек протоколов TCP/IP. Сообщение формируется пользователем на самом верхнем уровне, разбивается на пакеты (длиной от 500 до 4000 байт). Пакет содержит адрес компьютера-отправителя и адрес компьютера-получателя.

До 1995 г. сеть имела иерархическую трехуровневую структуру. На первом уровне находилась высокоскоростная магистраль, к которой подключались сети второго уровня (региональные поставщики услуг Интернет). К этим сетям подключались сети третьего уровня: предприятий, научных и учебных учреждений. Высокоскоростная магистраль – выделенные телефонные пинии, волоконно-оптические и спутниковые каналы связи.

Доставка пакетов осуществляется с помощью маршрутизаторов. Маршрутизатор имеет внутренние таблицы, содержащие все возможные маршруты к зарегистрированным сетям. С их помощью маршрутизатор вычисляет кратчайший путь, а в случае сбоя на маршруте ищет другой путь. В терминологии Интернет маршрутизаторы называют шлюзами. Внешние шлюзы используются для присоединения автономных систем (АС) к магистрали. Внутренние шлюзы – для образования подсетей внутри АС. Детальная информация остается внутри АС. АС для остальной части Интернета представляют внешние шлюзы. Они сообщают минимально необходимую информацию (количество IP-сетей, их адреса).

С появлением Всемирной паутины Интернет стал превращаться в коммерческую сеть. Структура стала более сложной с произвольным характером связей между АС. Сейчас Интернет имеет типичную для ГС структуру – совокупность взаимосвязанных коммуникационных центров, к которым подключаются региональные поставщики сетевых услуг. Совокупность коммуникационных центров образует подсеть связи, поддерживаемую рядом мощных компаний. Внутри АС данные предаются от одной сети к другой, пока не достигнут точки сопряжения с другой АС. Обмен данными возможен, если между АС существуют соглашения о предоставлении транзита.

В локальной сети адреса компьютеров чаще всего определяются адресами сетевых плат (аппаратные адреса). Аппаратные адреса являются 12-значными шестнадцатеричными числами. Устанавливаются при изготовлении сетевых плат или вводятся при конфигурировании платы.

В сетях TCP/IP для идентификации сетей и компьютеров используются 32-разрядные IP–адреса. IP-адрес состоит из четырех байтов и записывается в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками: 198.049.123.251

IP-адрес состоит из двух логических частей: номера сети и номера узла в сети. В зависимости от размера сети IP-адреса делятся на три класса: A, B и C (при этом важную роль играют первые биты адреса):

Класс А (адрес начинается с 0). Предназначен для адресации больших сетей. 7 разрядов отводится под адрес сети, 24 разряда – под адреса компьютеров в ней. Число таких сетей невелико – 127.

Класс В (адрес начинается с 10). 14 разрядов отводятся под адрес сети, 16 разрядов – под адреса компьютеров в ней.

Класс С (адрес начинается с 110). Наиболее многочисленные небольшие сети. 21 разряд отводится под адрес сети, 8 разрядов – под адреса компьютеров в ней. В такой сети может быть не более 255 компьютеров.

Адреса каждой сети выдает специальное подразделение Интернета - InterNIC (Internet Network Information Center) или его представители. Прежде чем использовать Интернет, предприятие должно зарегистрироваться в NIC для получения такого адреса. Номер узла определяет администратор сети.

Человеку неудобно использовать числовые IP-адреса, поэтому используется система доменных имен – DNS (Domain Name System). Сетям и компьютерам дают удобные символьные имена, за которыми стоят IP-адреса. Доменные имена строятся по иерархическому принципу. Составные части отделяются друг от друга точкой. Совокупность имен, у которых несколько старших частей доменного имени совпадают, называется доменом.

Протокол TCP/IP доменные адреса использовать не может. Преобразованием имен в IP-адреса занимается DNS. Для каждого домена создается свой DNS-сервер, который хранит БД соответствий IP-адресов и доменных имен, а также ссылки на DNS-серверы доменов нижнего уровня.

Стек протоколов TCP/IP имеет четыре уровня, причем соответствие уровням модели OSI достаточно условно.

На канальном и физическом уровнях модели OSI (на уровне сетевых интерфейсов) TCP/IP поддерживает стандарты Ethernet – для локальных сетей, Х.25, Frame relay и ISDN – для глобальных сетей. На этом же уровне используются протоколы РРР (Point-to-Point Protocol) и SLIP (Serial Line Internet Protocol), предназначенные для установления соединения с использованием аналоговых линий.

На межсетевом уровне обеспечивается негарантированная доставка данных между двумя любыми узлами сети, осуществляется управление маршрутизацией. Основными протоколами уровня являются дейтаграммный протокол IP и различные протоколы маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и др.)

На транспортном уровне протокол TCP (Transport Control Protocol) обеспечивает гарантированную доставку данных. Разбивает сообщения на пакеты и собирает сообщение из пакетов. Следит за целостностью пакета и контролирует доставку всех пакетов сообщения. Время доставки сообщений не является стабильным (при выявлении ошибок сообщение передается повторно). Для речевых пакетов используют «недостоверные» транспортные протоколы – UDP (User Datagram Protocol). При обнаружении ошибки факт фиксируется, но повторной передачи не производится. При потерях пакетов повторные передачи не организуются. Существуют протоколы, позволяющие имитировать потерянные пакеты, ноих возможности не безграничны, и потери данных более10 % невосполнимы.

Прикладной уровень объединяет службы, предоставляемые пользователю. На этом уровне работает DNS. Наиболее важные прикладные протоколы:

· протокол передачи файлов FTP (File Transfer Protocol);

· протокол передачи гипертекста HTTP (HyperText Transfer Protocol);

· протокол удаленного управления Telnet;

· протоколы работы с электронной почтой (SMTP, POP, IMАР, MIME);

· протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) для управления сетевыми устройствами.

Раздел 10. Системы оперативной связи

Дата добавления: 2014-01-07