Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Исследование технологий сетей является очень важным в современных условиях рыночной экономики, в особенности в сфере информационных технологий. Так как на выбор сети оказывают влияние много факторов, я продемонстрировал наиболее важные из них: расстояние, качество связи, кодек и контейнер в котором закодирован файл. Приложение позволяет рассчитать приблизительное время передачи данных, так как заявленная в сети скорость не всегда является фактической. Таким образом можно подобрать оптимальную технологию для передачи данных в нужных условиях.

Беспроводная связь - в первую очередь - возможность передачи информации на расстояния без кабельной системы. Преимущество беспроводной связи - простота установки. Когда не требуется прокладывать физические провода до офиса, процедура установки может быть быстрой и экономически эффективной. Беспроводная связь упрощает также подключение труднодоступных объектов, таких как складские и заводские помещения. Затраты на построение беспроводной связи обходятся дешевле, поскольку при этом ликвидируются проблемы с организацией прокладки проводов и затраты, связанные с этим процессом.

В беспроводной связи наиболее распространенными и известными на сегодняшний день являются три семейства технологий передачи информации, такие как Wi - Fi, GSM, Bluetooth. Эти технологии детально рассматриваются в плане защищенности от возможных атак.

Технология Wi-Fi (сокращение от wireless fidelity - "Беспроводная надёжность") применяется при соединении большого количества компьютеров. Другими словами, это беспроводное подключение к сети. Одна из самых перспективных технологий на сегодняшний день в области компьютерной связи.

GSM - (Global System for Mobile Communications - глобальная система связи с подвижными объектами). Технология GSM родилась в недрах компании Group Special Mobile, от которой и получила сокращение GSM, однако со временем сокращение получило другую расшифровку Global System for Mobile.

Bluetooth - это технология беспроводной передачи данных малой мощности, разрабатываемая с целью замены существующих проводных соединений персональных офисной и бытовой техники с широким спектром переносных устройств, таких, как мобильные телефоны и гарнитуры к мобильным телефонам, датчики сигнализации и телеметрии, электронные записные книжки и карманные компьютеры.

1. АНАЛИЗ БЕЗПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

1.1 Беспроводная связь технологии WI - FI

Wi-Fi - это современная технология беспроводного доступа в интернет. Доступ в интернет по технологии Wi-Fi осуществляется посредством специальных радиоточек доступа.(AP Access Point).

Существует такие разновидности Wi - Fi сетей:

Первая работает на частоте 5 ГГц, остальные на частоте 2.4ГГц. Каждый тип имеет разную пропускную способность (максимально теоретически возможную скорость):

для 801.11a это 54 Мбит/c;

для 801.11b это 11 Мбит/c;

для 801.11g это 54 Мбит/с;

для 801.11n это 600 Мбит/с.

Любая беспроводная сеть состоит как минимум из двух базовых компонентов - точки беспроводного доступа, клиента беспроводной сети (режим ad-hoc, при котором клиенты беспроводной сети общаются друг с другом напрямую без участия точки доступа). Стандартами беспроводных сетей 802.11a/b/g предусматривается несколько механизмов обеспечения безопасности, к которым относятся различные механизмы аутентификации пользователей и реализация шифрования при передаче данных. Подключиться к сети Wi-Fi можно с помощью ноутбуков, карманных компьютеров, смартфонов, оснащенных специальным оборудованием. На сегодняшний день практически все современные портативные и карманные компьютеры являются Wi-Fi-совместимыми.

Если же ноутбук не оснащен специальным оборудованием, то можно легко использовать эту удобную технологию, необходимо, лишь в PCMCIA-слот компьютера установить специальную Wi-Fi-карточку, или через USB-порт подключить внешнее Wi-Fi-устройство. Для подключения к Wi-Fi сети, достаточно просто попасть в радиус действия (100-300 м.) беспроводной точки доступа Wi-Fi.

Преимущества Wi-Fi:

простой и удобный способ подключения к услуге;

отсутствие необходимости подключения дополнительных устройств - модемов, телефонных линий, выделенных каналов для соединения с сетью Интернет;

простой способ настройки компьютера;

нет зависимости от времени использования услуги, оплата только за используемый Интернет - трафик;

скорость приема/передачи данных - до 54 Мбит/с;

защищенность передачи данных;

постоянно расширяемая сеть точек доступа Wi-Fi.

Рассмотрим недостатки Wi-Fi. Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Беларусь и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.

В России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации.

На Украине использование Wi-Fi без разрешения Украинского государственного центра радиочастот «Український державний центр радіочастот», возможно лишь в случае использования точки доступа со стандартной всенаправленной антенной (<6 Дб, мощность сигнала? 100 мВт на 2.4 ГГц и? 200 мВт на 5 ГГц). Для внутренних (использование внутри помещения) потребностей организации (Решение Национальной комиссии по регулированию связи Украины № 914 от 2007.09.06) В случае сигнала большей мощности либо предоставления услуг доступа в Интернет, либо к каким-либо ресурсам, необходимо регистрировать передатчик и получить лицензию.

1.1.1 Описание протоколов безопасности беспроводной сети Wi -Fi

Все современные беспроводные устройства (точки доступа, беспроводные адаптеры и маршрутизаторы) поддерживают протокол безопасности WEP (Wired Equivalent Privacy), который был изначально заложен в спецификацию беспроводных сетей IEEE 802.11.Протокол WEP используется для обеспечения конфиденциальности и защиты передаваемых данных авторизированных пользователей беспроводной сети от прослушивания. Существует две разновидности WEP: WEP-40 и WEP-104, различаются только длиной ключа. В настоящее время данная технология является устаревшей, так как ее взлом может быть осуществлен всего за несколько минут. Тем не менее, она продолжает широко использоваться. Для безопасности в сетях Wi-Fi рекомендуется использовать WPA.

В протоколе безопасности WEP есть множество слабых мест:

механизмы обмена ключами и проверки целостности данных;

малая разрядность ключа и вектора инициализации;

способ аутентификации;

алгоритм шифрования.

Данный протокол, является своего рода протоколом, аналогом проводной безопасности (во всяком случае, расшифровывается он именно так), однако реально никакого эквивалентного проводным сетям уровня безопасности он, конечно же, не предоставляет. Протокол WEP позволяет шифровать поток передаваемых данных на основе алгоритма RC 4 с ключом размером 64 или 128 бит. Данные ключи имеют так называемую статическую составляющую длиной от 40 до 104 бит и дополнительную динамическую составляющую размером 24 бита, называемую вектором инициализации (Initialization Vector, IV).

Процедура WEP-шифрования выглядит следующим образом: первоначально передаваемые в пакете данные проверяются на целостность (алгоритм CRC-32), после чего контрольная сумма (integrity check value, ICV) добавляется в служебное поле заголовка пакета. Далее генерируется 24-битный вектор инициализации, (IV) и к нему добавляется статический (40-или 104-битный) секретный ключ. Полученный таким образом 64-или 128-битный ключ и является исходным ключом для генерации псевдослучайного числа, использующегося для шифрования данных. Далее данные шифруются с помощью логической операции XOR с псевдослучайной ключевой последовательностью, а вектор инициализации добавляется в служебное поле кадра (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Формат кадра WEP

Кадр WEP включает в себя следующие поля:

незашифрованная часть;

вектор инициализации (англ. Initialization Vector) (24 бита);

пустое место (англ. Pad) (6 бит);

идентификатор ключа (англ. Key ID) (2 бита);

зашифрованная часть;

контрольная сумма (32 бита).

Инкапсуляция данных в WEP происходит следующим образом (рис. 1.2.):

контрольная сумма от поля «данные» вычисляется по алгоритму CRC32 и добавляется в конец кадра;

данные с контрольной суммой шифруются алгоритмом RC4, использующим в качестве ключа SEED;

проводится операция XOR над исходным текстом и шифртекстом;

в начало кадра добавляется вектор инициализации и идентификатор ключа.

Рисунок 1.2 - Инкапсуляция WEP

Декапсуляция данных в WEP происходит следующим образом (рис. 1.3):

к используемому ключу добавляется вектор инициализации;

происходит расшифрование с ключом, равным SEED;

проводится операция XOR над полученным текстом и шифротекстом;

проверяется контрольная сумма.

Протокол безопасности WEP предусматривает два способа аутентификации пользователей: открытая и общая аутентификация. При использовании открытой аутентификации, любой пользователь может получить доступ в беспроводную сеть. Однако даже при использовании открытой системы допускается использование WEP-шифрования данных. Протокол WEP имеет ряд серьёзных недостатков и не является для взломщиков труднопреодолимым препятствием.

В 2003 году был представлен следующий протокол безопасности - WPA (Wi-Fi Protected Access). Главной особенностью этого протокола является технология динамической генерации ключей шифрования данных, построенная на базе протокола TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), представляющего собой дальнейшее развитие алгоритма шифрования RC4. WPA поддерживается шифрование в соответствии со стандартом AES (Advanced Encryption Standard, усовершенствованный стандарт шифрования), который имеет ряд преимуществ над используемым в WEP RC4, например, гораздо более стойкий криптоалгоритм.

Некоторые отличительные особенности WPA:

обязательная аутентификация с использованием EAP;

система централизованного управления безопасностью, возможность использования в действующих корпоративных политиках безопасности.

Суть протокола WPA можно выразить определенной формулой:

WPA = 802.1X + EAP + TKIP + MIC

WPA, по сути, является суммой нескольких технологий. В протоколе WPA используется расширяемый протокол аутентификации (EAP) как основа для механизма аутентификации пользователей. Непременным условием аутентификации является предъявление пользователем свидетельства (иначе называют мандатом), подтверждающего его право на доступ в сеть. Для этого права пользователь проходит проверку по специальной базе зарегистрированных пользователей. Без аутентификации работа в сети для пользователя будет запрещена. База зарегистрированных пользователей и система проверки в больших сетях, как правило, расположены на специальном сервере (чаще всего RADIUS). Но следует отметить, что WPA имеет упрощённый режим. Этот режим получил название Pre-Shared Key (WPA-PSK). При применении режима PSK необходимо ввести один пароль для каждого отдельного узла беспроводной сети (беспроводные маршрутизаторы, точки доступа, мосты, клиентские адаптеры). Если пароли совпадают с записями в базе, пользователь получит разрешение на доступ в сеть.

Стандарт "IEEE 802.1X" определяет процесс инкапсуляции данных EAP, передаваемых между запрашивающими устройствами (клиентами), системами, проверяющими подлинность (точками беспроводного доступа), и серверами проверки подлинности (RADIUS).

EAP (англ. Extensible Authentication Protocol, расширяемый протокол аутентификации) - в телекоммуникациях расширяемая инфраструктура аутентификации, которая определяет формат посылки и описана документом RFC 3748. Протоколы WPA и WPA2 поддерживают пять типов EAP как официальные инфраструктуры аутентификации (всего существует порядка 40 типов EAP); для беспроводных сетей актуальны EAP-TLS, EAP-SIM, EAP-AKA, PEAP, LEAP и EAP-TTLS.

TKIP - протокол целостности временного ключа (англ. Temporal Key Integrity Protocol) в протоколе защищённого беспроводного доступа WPA (Wi-Fi Protected Access). Был предложен Wi-Fi Alliance для замены уязвимого протокола WEP при сохранении инсталлированной базы беспроводного оборудования заменой программного обеспечения. TKIP вошел в стандарт IEEE 802.11i как его часть.TKIP, в отличие от протокола WEP использует более эффективный механизм управления ключами, но тот же самый алгоритм RC4 для шифрования данных. Согласно протоколу TKIP, сетевые устройства работают с 48-битовым вектором инициализации (в отличие от 24-битового вектора инициализации протокола WEP) и реализуют правила изменения последовательности его битов, что исключает повторное использование ключей и осуществление replay-атак. В протоколе TKIP предусмотрены генерация нового ключа для каждого передаваемого пакета и улучшенный контроль целостности сообщений с помощью криптографической контрольной суммы MIC (Message Integrity Code), препятствующей атакующему изменять содержимое передаваемых пакетов (forgery-атака).

1.2 Технология GSM

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2010 год условно находится в фазе 2,75G благодаря многочисленным расширениям (1G -- аналоговая сотовая связь, 2G -- цифровая сотовая связь, 3G -- широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет). Сотовые телефоны выпускаются для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц. В зависимости от количества диапазонов, телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования:

Однодиапозонные -- телефон может работать на одной из частот. В настоящее время не выпускаются, но существует возможность ручного выбора определённой частоты в некоторых моделях телефонов, например MotorolaC115, или с помощью инженерного меню телефона;

двухдиапазонные (DualBand) _ для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800 и 850/1900 для Америки и Канады;

трёхдиапазонные (TriBand) _ для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800/1900 и 850/1800/1900 для Америки и Канады;

четырехдиапазонные (QuadBand) _ поддерживают все диапазоны 850/900/1800/1900.

В стандарте GSM применяется GMSK модуляция с величиной нормированной полосы ВТ _ 0,3, где В _ ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т - длительность одного бита цифрового сообщения.

На сегодняшний день GSM является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA) на данный стандарт приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий. Изначально GSM обозначало «Groupe Spйcial Mobile», по названию группы анализа, которая создавала стандарт. Теперь он известен как «Global System for Mobile Communications» (Глобальная Система для Мобильной Связи), хотя слово «Cвязь» не включается в сокращение. Разработка GSM началась в 1982 году группой из 26 Европейских национальных телефонных компаний. Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных администраций (CEPT), стремилась построить единую для всех европейских стран сотовую систему диапазона 900 MГц.

Достижения GSM стали «одними из наиболее убедительных демонстраций, какое сотрудничество в Европейской промышленности может быть достигнуто на глобальном рынке». В 1989 году Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов (ETSI) взял ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 году были опубликованы первые рекомендации. Спецификация была опубликована в 1991 году. Коммерческие сети GSM начали действовать в Европейских странах в середине 1991 г. GSM разработан позже, чем обычная сотовая связь и во многих отношениях лучше был сконструирован. Северо-Американский аналог -- PCS, вырастил из своих корней стандарты, включая TDMA и CDMA цифровые технологии, но для CDMA реально возросшая возможность обслуживания так и не была никогда подтверждена.

1.2.1 Механизмы защиты от НСД в технологии GSM

В технологии GSM определены следующие механизмы обеспечения безопасности;

аутентификация;

секретность передачи данных;

секретность абонента;

секретность направлений соединения абонентов;

секретность при обмене сообщениями между Н1.К VIК и МSС;

защита модуля подлинности абонента;

защита от НСД в сети передачи данных GPRS.

Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляем только по радиоканалу. В линиях проводной связи информация передается без шифрования.

1.2.2 Механизмы аутентификации

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся и определяются механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента.

Каждый подвижный абонент (абонентская станция) на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM-карту), который содержит:

международный идентификационный номер подвижного абонента (ISMI);

свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki);

алгоритм аутентификации (А3).

С помощью, заложенной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между абонентской станцией и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети. Аутентификация абонента показана на рис. 2.1.

Центр коммутации сети передает случайный номер RAND на абонентскую станцию, которая вычисляет значение отклика SRES, вычисленного сетью. Если оба значения совпадают, АС может осуществлять передачу сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор АС должен показать, что опознавание не состоялось.

Для повышения стойкости системы к прямым атакам вычисление SRES происходит внутри SIM - карты. Несекретная информация (такая как Ki) не подвергается обработке в модуле SIM.

Рисунок 2.1 - Аутентификация абонента

1.2.3 Обеспечение секретности абонента

Для исключения определения (идентификации) абонента путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы связи присваивается «временное удостоверение личности» -- временный международный идентификационный номер пользователя (TMSI -- Temporary Mobile Subscriber Identify), который действителен только в пределах зоны расположения (LA). В другой зоне расположения ему присваивается новый TMSI. Если абоненту еще не присвоен временный номер (например, при первом включении АС), то идентификация проводится через международный идентификационный номер (TMSI). После окончания процедуры аутентификации и начала режима шифрования временный идентификационный номер TMSI передается на АС только в зашифрованном виде. Этот TMSI будет использоваться при всех последующих доступах к системе. Если АС переходит в новую область расположения, то ее TMSI должен передаваться вместе с идентификационным номером зоны (LAI), в которой TMSI был присвоен абоненту.

1.3 Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth

Технология Bluetooth получила свое название в честь датского короля X-го века Гаральда II Блатана. В переводе с датского «Блатан» -- Синий Зуб, соответственно в английском варианте -- Bluetooth. Этот король прославился своей способностью находить общий язык с князьями-вассалами и в свое время объединил Данию и Норвегию. Через 1000 лет его имя предложила в качестве названия для новой технологии шведская компания Ericsson, которая выступила инициатором проекта Bluetooth. Bluetooth _ технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом любые устройства, в которых имеется встроенный микрочип Bluetooth. Наиболее активно технология применяется для подключения к мобильным телефонам всевозможных внешних устройств: беспроводных гарнитур handsfree, беспроводных модемом, приемников спутниковой навигации, и собственно для подключения к персональному компьютеру.

Bluetooth может общаться с несколькими (до семи) устройствами Bluetooth: одно устройство при этом будет активным, а остальные находятся в режиме ожидания. Радиоволны, которые используются в Bluetooth, могут проходить через стены и неметаллические барьеры и соединяться с Bluetooth-устройствами на расстоянии от 10 до 100 метров в зависимости от спецификации устройства. Для спецификации 1.1 класс 1 радиус действия составляет до 100 метров, для класса 2 (применяемого в мобильных телефонах) _ до 10 - м. Так как во всем мире Bluetooth работает на не лицензируемой и единой частоте промышленного, научного и медицинского применения ISM 2,45 ГГц, то пространственных границ для использования Bluetooth не существует. Как не существует и проблемы несовместимости Bluetooth-устройств различных производителей, поскольку технология стандартизирована. Так что никаких препятствий для распространения Bluetooth нет.

Каждое Bluetooth _ устройство имеет свой уникальный адрес и имя, поэтому после процедуры регистрации соединяется только с зарегистрированным с ним телефоном. Для настройки необходимо зарядить гарнитуру, включить оба устройства (телефон и гарнитуру) и поместить поблизости друг от друга.

После запуска процедуры поиска гарнитуры на дисплее телефона высветится ее спецификация и будет запрошен пароль (обычно требуется ввести пароль 0000). После его введения гарнитура считается зарегистрированной за вашим телефоном. Однако при всех плюсах Bluetooth, есть у него 3 огромных минуса: невысокая дальность действия, низкая (в сравнении с тем же Wi-Fi) скорость и огромное количество мелких и не очень «ошибок». И если с первыми двумя недостатками можно мириться или бороться, то количество недоработок заставляет поразиться любого, даже далёкого от высоких технологий человека.

Радиоизлучение Bluetooth может создавать помехи для различных технических устройств, поэтому в больницах и в местах, где используются слуховые аппараты и кардиостимуляторы следует его отключать.

1.3.1 Спецификации Bluetooth

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B, имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи. И делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и, было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI). В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путём использования разнесённых частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO, которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. В HCI добавилась поддержка трёх-проводного интерфейса UART.

Главные улучшения включают следующее:

быстрое подключение и обнаружение;

адаптивная перестройки частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам;

более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 721 кбит/с;

расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудио потоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка EDR (Enhanced Data Rate) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако, на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радио технологий для передачи данных. Стандартная (или Базовая) скорость передачи данных использует Гауссово Кодирование со сдвигом частот (GFSK) модуляцию радиосигнала, при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание GFSK и PSK-модуляцию с двумя вариантами, р/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют большие скорости передачи данных по воздуху 2 и 3 Mбит/с соответственно. Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере, одно коммерческое устройство, HTC TyTNPocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях. Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях;

уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания;

более низкое потребление энергии благодаря уменьшению нагрузки.

Bluetooth 3.0 + HS спецификация была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (Асимметричная Мультипроцессорная Обработка) (альтернативно MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Две технологии были предусмотрены для AMP: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации.

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие _ по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть не совместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0 пропускная способность осталась на уровне Bluetooth 3.0 со значением 24 Мбит/с, но дальность действия повысилась до 100 метров.

Одновременно с этим произошло снижение энергопотребления, что позволяет использовать технологию в устройствах на батарейках. Разработка также поддерживает шифрование AES-128 и предоставляет еще более низкое время отклика, повышая безопасность и становясь более удобной для пользователей.

1.3.2 Инициализация соединения Bluetooth

Инициализацией, касательно Bluetooth, принято называть процесс установки связи. Её можно разделить на три этапа:

генерация ключа Kinit;

генерация ключа связи (он носит название linkkey и обозначается, как Kab);

аутентификация.

Первые два пункта входят в так называемую процедуру паринга. Паринг (PAIRING) - или сопряжение -процесс связи двух (или более) устройств с целью создания единой секретной величины Kinit, которую они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по Bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары». Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код. Обычная ситуация: два человека хотят связать свои телефоны и заранее договариваются о PIN-коде. Далее соединяющиеся устройства будут обозначаться A и B, более того, одно из устройств при сопряжении становится главным (Master), а второе _ ведомым (Slave). Будем считать устройство A главным, а B _ ведомым. Создание ключа Kinit начинается сразу после того, как были введены PIN-коды.

Kinit формируется по алгоритму E22, который оперирует следующими величинами:

BD_ADDR _ уникальный адрес BT-устройства. Длина 48 бит (аналог MAC-адреса сетевой карты PC);

PIN-код и его длина;

IN_RAND. Случайная 128-битная величина.

На выходе E22 алгоритма получаем 128-битное слово, именуемое Kinit. Число IN_RAND отсылается устройством A в чистом виде. В случае если PIN неизменяем для этого устройства, то при формировании Kinit используется BD_ADDR, полученное от другого устройства. В случае если у обоих устройств изменяемые PIN-коды, будет использован BD_ADDR(B) _ адрес slave-устройства. Первый шаг сопряжения пройден. За ним следует создание Kab. После его формирования Kinit исключается из использования.

Для создания ключа связи Kab устройства обмениваются 128-битными словами LK_RAND(A) и LK_RAND(B), генерируемыми случайным образом. Далее следует побитовый XOR с ключом инициализации Kinit. И снова обмен полученным значением. Затем следует вычисление ключа по алгоритму E21.Для этого необходимы величины:

128-битный LK_RAND (каждое устройство хранит своё и полученное от другого устройства значение). Алгоритм Е21 представлен на рис. 3.1.

На данном этапе pairing заканчивается и начинается последний этап инициализации Вluetooth _ Mutual authentication или взаимная аутентификация. Основана она на схеме «запрос-ответ». Одно из устройств становится верификатором, генерирует случайную величину AU_RAND(A) и засылает его соседнему устройству (в plaintext), называемому предъявителем (claimant в оригинальной документации).

Рисунок 1.3.1 - Вычисление ключа по алгоритму Е21

Как только предъявитель получает это «слово», начинается вычисление величины SRES по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Соседнее устройство производит аналогичные вычисления и проверяет ответ предъявителя. Если SRES совпали, то, значит, всё хорошо, и теперь устройства меняются ролями, таким образом, процесс повторяется заново.E1-алгоритм представлен на рис. 3.2 и оперирует такими величинами:

случайно созданное AU_RAND;

свой собственный BD_ADDR.

1.3.3 Механизмы безопасности Bluetooth

Спецификация BT основана на модели обеспечения безопасности, предусматривающей три механизма: аутентификация (опознавание), авторизация (разрешение доступа) и шифрование (кодирование). Суть опознавания состоит в том, чтобы удостовериться, является ли устройство, инициирующее сеанс связи, тем, за кого оно себя выдает.

Рисунок 1.3.2 - Алгоритм Е1

Основан это процесс на посылке 48-битового идентификатора Bluetooth Device Address (BDA) (он присваивается каждому устройству его производителем). Результатом обычно является “предварительная” договоренность устройств (создается временный или инициализационный ключ связи) либо отказ в установлении связи. О какой-либо безопасности здесь говорить нечего, BDA всегда передается в открытом виде, и любой владелец антенны с хорошей чувствительностью может “видеть” работающих BT-пользователей и даже опознавать их по этому идентификатору. Так что уникальность BDA _ понятие весьма скользкое.

Процесс авторизации подразумевает установление полномочий для подключаемого устройства, причем возможен выбор одного из трех допустимых уровней доступа: trusted (неограниченный доступ к ресурсам), non-trusted (нет доступа к ресурсам, но есть возможность его открытия) и unknown (неизвестное устройство, доступ запрещен при любых обстоятельствах).

Установленный уровень доступа соответствует уровню доверия к соответствующему устройству и может варьироваться. В любом BT-устройстве есть сервис менеджера безопасности (составная часть протокола), который позволяет устанавливать эти уровни не только для конкретных устройств, но и для видов обслуживания или групп сервисов. Так, например, здесь можно установить, что передача файлов может осуществляться только после аутентификации и авторизации.

Шифрование. Осуществляется при помощи ключа (длина его варьируется от 8 до 128 бит), который, в свою очередь, генерируется на основе 128-битового ключа аутентификации. Другими словами, расшифровывающий ключ основан на ключе связи; с одной стороны, это упрощает процесс генерации ключа, но в то же время упрощает и процесс взлома системы. К тому же при аутентификации код может быть введен вручную либо автоматически предоставлен процессом прикладного уровня. Критическим случаем можно считать обнуление этого кода самим пользователем (это означает, что разрешено подключение любого устройства), что резко снижает эффективность системы безопасности.

Все перечисленные механизмы являются встроенными, следовательно они предназначены для аутентификации самих BT-устройств, а не пользователей. Поэтому для некоторых устройств, например для чипов идентификации пользователя, должна быть предусмотрена комплексная защита (дополнительный пароль, использование смарт-карт и т.п.). Не случайно некоторые модели сотовых телефонов, карманных компьютеров и ноутбуков, ориентированные на корпоративный сектор, оснащаются биометрической защитой. Устройства могут быть потеряны или украдены, и еще одно лишнее звено в цепи безопасности только улучшает общую защищенность системы.

1.4. Выводы по разделу

В заключении, Wi-Fi- это современная технология беспроводной связи, которая является мобильной и практичной, но ее защищенность оставляет желать лучшего.

Из вышесказанного можно заключить, что WEP - устаревший протокол защиты беспроводного соединения. Рекомендуется не использовать WEP, если циркулирующая информация в сети имеет коммерческую важность.

Говоря о протоколе WPA, пришедшему на замену WEP протоколу, следует сказать, что его плюсами являются усиленная безопасность данных и усиленный контроль доступа к беспроводным сетям. Но в практическом примере реализации атаки на протокол WPA видно, что протокол WPA, так же, как и WEP, имеет ряд недостатков. Для безопасного использования протокола WPA необходимо при выборе пароля использовать слова, не имеющие смысла (axdrtyh5nuo275bgdds - случайную или псевдослучайную последовательность символов), используя такие слова, вероятность успешного выполнения словарной атаки сводится к нулю.

Для создания надёжной системы безопасности беспроводных сетей разработано немало методов. К примеру, самым надёжным способом считается использование виртуальных частных сетей VPN (Virtual Private Network). Создание беспроводной виртуальной частной сети предполагает установку шлюза непосредственно перед точкой доступа и установку VPN-клиентов на рабочих станциях пользователей сети. Путём администрирования виртуальной частной сети осуществляется настройка виртуального закрытого соединения (VPN-туннеля) между шлюзом и каждым VPN-клиентом сети. Впрочем, VPN-сети редко используются в небольших офисных сетях и практически не используются в домашних условиях. Как и стандарт 802.1x, VPN-сети - прерогатива корпоративных сетей.

Комплекс мероприятий по защите устройств Bluetooth тривиален. Стоит отключать функцию обнаружения устройства и включать ее только при необходимости сопряжения с новым устройством. В некоторых телефонах это реализовано следующим образом: функция обнаружения активизируется только на 60 секунд, после чего автоматически отключается. Эта контрмера не является абсолютной защитой, но достаточно эффективна в большинстве случаев. На более интеллектуальных, чем сотовые телефоны, устройствах, как правило, имеется возможность настройки предоставляемых сервисов. Стоит отключать те из них, которые не используются на данном конкретном устройстве.

Для тех сервисов, которые активно используются, необходимо требовать использования режима 3 (Mode 3) и, возможно, дополнительной авторизации. Что касается процесса сопряжения, его желательно проводить только с доверенными устройствами в приватных местах. Периодически нужно проверять список сопряженных устройств на предмет наличия незнакомых записей и удалять те записи, которые не узнали с первого раза. Не забывать про управление обновлениями безопасности. Патчи выходят не только для Windows, но и для сотовых телефонов и КПК. Следует отключить функцию ответов на широковещательное сканирование.

Как можно заметить, многие уязвимости присущи любым устройствам, однако не стоит волноваться по этому поводу. На это есть 2 причины:

первая - радиус действия Вluetooth слишком мал, соответственно для атаки необходимо быть в зоне прямой видимости;

вторая - все устройства позволяют включить защиту Вluetooth или по крайней мере стать «невидимым» для остальных.

Проведен обзор технологии сотовой подвижной связи GSM. Определена структура СПС и рассмотрены механизмы информационной безопасности, реализованные в стандарте GSM. Проведен анализ реализованных механизмов ИБ и представлен прогноз перспектив развития механизмов обеспечения ИБ в сетях 3G. Проведен анализ существующих угроз ИБ и уязвимостей в сетях СПС.

По результатам проведенного анализа можно сделать вывод, что сети СПС технологии GSM представляют собой интегрированную структуру и включают в себя механизмы обеспечения ИБ абонентов сети. При этом, как было отмечено, технологии связи, применяемые в сетях СПС, продолжают развиваться, в том числе и механизмы обеспечения ИБ. Однако, как показал анализ угроз и уязвимостей сетей СПС GSM, их безопасность может быть нарушена.

В целом реализация атак на GSM требует огромных денежных средств. Определяется количеством от нескольких сотен тысяч долларов до миллионов, необходим широкий штат сотрудников, поддержка силовых структур. Если же у нарушителя будет стоять задача на некоторое время заглушить мобильную связь в определенном месте, будь то здание, офисное помещение, особого труда и денежных затрат такая операция не потребует. Оборудование на такую операцию стоит от нескольких сотен долларов до пару тысяч.

Все эксперты в области защиты информации сходятся во мнении, что разработка мер безопасности для широко используемых систем втайне от общественности это в корне порочный путь. Единственный способ гарантировать надежную безопасность это дать возможность проанализировать систему всему сообществу специалистов.

2. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ БЕЗПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

Скорость беспроводной сети зависит от нескольких факторов.

Производительность беспроводных локальных сетей определяется тем, какой стандарт Wi-Fi они поддерживают. Максимальную пропускную способность могут предложить сети, поддерживающие стандарт 802.11n - до 600 Мбит/сек (при использовании MIMO). Пропускная способность сетей, поддерживающих стандарт 802.11a или 802.11g, может составить до 54 Мбит/сек. (Сравните со стандартными проводными сетями Ethernet, пропускная способность которых составляет 100 или 1000 Мбит/сек.)

На практике, даже при максимально возможном уровне сигнала производительность Wi-Fi сетей никогда не достигает указанного выше теоретического максимума. Например, скорость сетей, поддерживающих стандарт 802.11b, обычно составляет не более 50% их теоретического максимума, т. е. приблизительно 5.5 Мбит/сек. Соответственно, скорость сетей, поддерживающих стандарт 802.11a или 802.11g, обычно составляет не более 20 Мбит/сек. Причинами несоответствия теории и практики являются избыточность кодирования протокола, помехи в сигнале, а также изменение расстояния Хемминга с изменением расстояния между приемником и передатчиком. Кроме того, чем больше устройств в сети одновременно участвуют в обмене данными, тем пропорционально ниже пропускная способность сети в расчёте на каждое устройство, что естественным образом ограничивает количество устройств, которое имеет смысл подключать к одной точке доступа или роутеру (другое ограничение может быть вызвано особенностями работы встроенного DHCP-сервера, у устройств из нашего ассортимента итоговая цифра находилась в диапазоне от 26 до 255 устройств).

Ряд производителей выпустили устройства, с поддержкой фирменных расширений протоколов 802.11b и 802.11g, с теоретической максимальной скоростью работы 22Мбит/сек и 108Мбит/сек соответственно, однако радикальной прибавки в скорости по сравнению с работой на стандартных протоколах в данный момент от них не наблюдается.

Кроме того, скорость работы любой пары устройств существенно падает с уменьшением уровня сигнала, поэтому зачастую наиболее эффективным средством поднятия скорости для удалённых устройств является применение антенн с большим коэффициентом усиления.

Эфир -- и, соответственно, радиоканал -- в качестве среды передачи существует лишь в единственном экземпляре и ведет себя так же, как раньше концентратор в сети Ethernet: при попытке передачи данных несколькими сторонами одновременно сигналы мешают друг другу. Поэтому стандартами WLAN предусматривается, что перед передачей станция проверяет, свободна ли среда. Однако это отнюдь не исключает ситуацию, когда две станции одновременно идентифицируют среду как свободную и начинают передачу. В «разделяемом» Ethernet соответствующий эффект называется коллизией.

В проводной сети отправители могут распознать коллизии уже в процессе передачи, прервать ее и повторить попытку после случайного интервала времени. Однако в радиосети таких мер недостаточно. Поэтому 802.11 вводит «пакет подтверждения» (ACK), который получатель передает обратно отправителю; на эту процедуру отводится дополнительное время ожидания. Если сложить все предусмотренные протоколом периоды ожидания -- короткие межкадровые интервалы (Short Inter Frame Space,

SIFS) и распределенные межкадровые интервалы функции распределенной координации (Distributed Coordination Function Inter Frame Space, DIFS) для беспроводной сети стандарта 802.11а, то накладные расходы составляют 50 мкс на пакет (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Если станция WLAN собирается начать передачу и находит среду занятой, то ей придется подождать некоторое время. Доступ к среде регулируется при помощи «межкадровых интервалов» разной длины (DIFS и SIFS)

Помимо этого, при вычислении издержек следует учесть, что каждый пакет данных содержит не только полезные данные, но и необходимые заголовки для многих протокольных уровней (см. Рисунок 2). В случае пакета длиной 1500 байт, передаваемого по стандарту 802.11 со скоростью 54 Мбит/с, появляются «лишние» 64 байт с издержками в 20 мкс. Пакет АСК обрабатывается физическим уровнем так же, как и пакет данных, в нем отсутствуют лишь части от порядкового номера до контрольной суммы. Вдобавок заголовок укорочен, поэтому для пакета АСК необходимо всего 24 мкс.

В общей сложности передача 1500 байт полезной нагрузки со скоростью 54 Мбит/с занимает 325 мкс, поэтому фактическая скорость передачи составляет 37 Мбит/с.

С учетом издержек на ТСР/IP (еще 40 байт на пакет, пакеты подтверждения TCP) и повторов из-за сбоев в передаче достигаемая на практике скорость будет равна 25 Мбит/с -- такое же соотношение значений номинальной/фактической скоростей получается и при использовании 802.11b (от 5 до 6 при 11 Мбит/с).

Для 802.11g, наследника 11b, принцип работы которого мало чем отличается от 802.11а, требование обратной совместимости с IEEE 802.11b может привести к тому, что скорость передачи окажется еще меньше. Проблема возникает, когда в диалог двух станций 11g может вмешаться карта 802.11b: последняя не способна распознать, что среда в данный момент занята, поскольку в 802.11g используется отличный от 11b метод модуляции.

3. АЛГОРИТМЫ В БЕЗПРОВОДНЫХ СЕТЯХ

беспроводная сеть bluetooth

В данной работе предлагается оптимизированный вариант - алгоритм альтернативной маршрутизации, разработанный на основе существующих решений. Он использует принципы построения кратчайших путей, которые применяются в алгоритмах Дейкстри и Беллмана-Форда, и методы определения средней задержки, традиционные для сетей с пакетной коммутацией.

Разработанный для ретрансляторов алгоритм альтернативной маршрутизации основан на минимизации средней задержки на всех кратчайших маршрутах, причем определение задержек на участках включает анализ статических характеристик сети (топологии и пропускных способностей каналов связи) и характера передаваемого трафика (учет оптимальных показателей задержек для разных видов трафика).

В алгоритме предусмотрены механизмы анализа пропускных способностей каналов связи с точки зрения их оптимальности, расчет оптимального веса путей на основании этой информации и минимизации функции задержки у сети на основании анализа потока по маршрутам, при котором размер задержки мог бы соответствовать общепринятым характеристикам передачи определенных видов трафика.

Алгоритм использует принципы построения кратчайших путей, которые используются в алгоритмах Дейкстры и Беллмана-Форда, и способы определения средней задержки, традиционные для сетей с пакетною коммутацией. Функциональная блок-схема алгоритма приведена на рисунке и включает следующие составляющие:

1. Блок определения оптимальных пропускных способностей - анализирует базовую топологию сети и определяет оптимальность пропускных способностей. На основании полученных данных подсчитывает вес каналов связки сети для дальнейшего анализа.

2. Блок анализа среднего времени задержки - отвечает за расчет среднего времени задержки в сети на основании оптимальных пропускных способностей и начальных потоков в сети.

3. Блок определения маршрутов - отвечает за построение кратчайших маршрутов между всеми узлами сети.

4. Блок построения допустимого потока - обеспечивает распределение потоков по кратчайшим путям.

5. Блок минимизации средней задержки - обеспечивает расчет девиации потоку на основе минимизированной функции значения средней задержки в сети.

6. Тело алгоритма - объединяет работу каждого из блоков и обеспечивает последовательное функционирование алгоритма.

Рисунок - блок-схема алгоритма

Сформулируем задачи, которые должны быть решены с помощью спроектированного алгоритма:

наиболее рациональное использование каналов для решения задачи используются следующие приемы:

а) анализ пропускных способностей каналов связи в сети и расчет оптимальных меток;

б) использование альтернативных маршрутов;

в) распределение трафика между альтернативными маршрутами исходя не из соотношения суммарных метрик маршрутов, а из соотношения максимальных метрик каналов данного маршрута;

г) выбор доступных для использования альтернативных маршрутов только по критерию максимального времени передачи (маршрут может быть принят к использованию, если время передачи по маршруту не превышает установленного для данного типа трафика максимально допустимого).

2) соблюдение требований к параметрам сетевой передачи.

а) минимизация задержки передачи сообщений в сетях сложной топологии;

б)минимизация СКВ задержки.

Сделаем оценку оптимальности функционирования по алгоритму.

Введем обозначения:

где і - номер пары узел-адресат - узел-получатель; первая формула - поток пакетов, которые поступают в і-ый канал; вторая - поток пакетов, поступающих из узла в сеть.

Нагрузку і-ого канала пакетами считаем по следующей формуле:

где первый множитель - средняя длина пакета, Di - пропускная способность

і-ого канала.

Среднее количество пакетов в і-ом канале составляет:

Учитывая общее количество узлов в сети, среднее количество пакетов у сети в целом составляет:

В соответствии с формулой Литтла

где Т - средняя задержка в сети. Таким образом, получаем формулу

Клейнрока для анализа средней задержки в сети:

Полученная формула для оценки времени задержки эффективно используется для решения различных оптимизационных задач. К таким задачам относят оптимизацию пропускной способности каналов и выбор маршрутов передачи сообщений.

4. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Предположим, что имеется некоторое количество видео-файлов, объем которых не превышает 10 Гигабайт. Эти файлы нужно передать абоненту на расстояние, на котором сигнал способен передаваться на максимально допустимой скорости. Из предлагаемых сетей 3G, LTE, VANet, WiMax необходимо выбрать оптимальную беспроводную сеть для передачи видеоконтента на расстояние, которое задает пользователь.

Специфика использования радиоэфира в качестве среды передачи данных накладывает свои ограничения на топологию сети. Если сравнивать ее с топологией проводной сети, то наиболее близкими вариантами оказываются топология "звезда" и комбинированная топология "кольцо" и "общая шина". Следует упомянуть, что развитие беспроводных сетей, как и многое другое, проходит под неусыпным контролем соответствующих организаций. И са мой главной среди них является Институт инженеров электротехники и элек троники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE). В частности, беспроводные стандарты, сетевое оборудование и все, что относится к бес проводным сетям, контролирует Рабочая группа по беспроводным локаль ным сетям (Working Group for Wireless Local Area Networks, WLAN), в состав которой входят более 100 представителей из разных университетов и фирм- разработчиков сетевого оборудования. Эта комиссия собирается несколько раз в год с целью совершенствования существующих стандартов и создания новых, базирующихся на последних исследованиях и компьютерных дости жениях.

В России также организована ассоциация БЕспроводных СЕтей передачи ДАнных ("БЕСЕДА"), которая занимается ведением единой политики в области беспроводных сетей передачи данных. Она же и контролирует развитие рынка беспроводных сетей, предоставляет различные услуги при подключении, создает и развивает новые центры беспроводного доступа и т. д. Теперь что касается непосредственно топологии беспроводных сетей. На сегодняшний день используют два варианта беспроводной архитектуры или, проще говоря, варианта построения сети: независимая\ конфигурация (Ad-Hoc) и инфраструктурная конфигурация. Отличия между ними незначительные, однако они кардинально влияют на такие показатели, как количество подключаемых пользователей, радиус сети, помехоустойчивость и т. д.

НЕЗАВИСИМАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Режим независимой конфигурации (рис. 9.1), часто еще называемый "точка-точка", или независимый базовый набор служб (Independent Basic Service Set, IBSS), - самый простой в применении. Соответственно такая беспроводная сеть является самой простой в построении и настройке.

Чтобы объединить компьютеры в беспроводную сеть, достаточно, чтобы каж-дый из них имел адаптер беспроводной _связи. Как правило, такими адаптерами изначально оснащают переносные компьютеры, что вообще сводит построение сети только к настройке доступа к ней. Обычно такой способ организации используют, если сеть строится хаотично или временно, а также если другой способ построения не подходит по каким-либо причинам. Режим независимой конфигурации, хоть и прост в построении, имеет некоторые недостатки, главными из которых являются малый радиус действия сети и низкая помехоустойчивость, что накладывает ограничения на расположение компьютеров сети. Кроме того, если нужно подключиться к внешней сети или к Интернету, то сделать это будет непросто.

ИНФРАСТРУКТУРНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Инфраструктурная конфигурация, или, как ее еще часто называют, режим "клиент/сервер", - более перспективный и быстроразвивающийся вариант беспроводной сети.

Подобные документы

Эволюция беспроводных сетей. Описание нескольких ведущих сетевых технологий. Их достоинства и проблемы. Классификация беспроводных средств связи по дальности действия. Наиболее распространенные беспроводные сети передачи данных, их принцип действия.

реферат , добавлен 14.10.2014


Что такое ТСР? Принцип построения транкинговых сетей. Услуги сетей тракинговой связи. Технология Bluetooth - как способ беспроводной передачи информации. Некоторые аспекты практического применения технологии Bluetooth. Анализ беспроводных технологий.

курсовая работа , добавлен 24.12.2006


Характеристика и разновидности беспроводных сетей, их назначение. Описание технологии беспроводного доступа в интернет Wi-Fi, протоколы безопасности. Стандарты связи GSM, механизмы аутентификации. Технология ближней беспроводной радиосвязи Вluetooth.

курсовая работа , добавлен 31.03.2013


Понятие беспроводной связи, организация доступа к сети связи, к интернету. Классификация беспроводных сетей: спутниковые сотовые модемы, инфракрасные каналы, радиорелейная связь, Bluetooth. WI-FI - технология передачи данных по радиоканалу, преимущества.

реферат , добавлен 06.06.2012


Общие понятия о беспроводных локальных сетях, изучение их характеристик и основных классификаций. Применение беспроводных линий связи. Преимущества беспроводных коммуникаций. Диапазоны электромагнитного спектра, распространение электромагнитных волн.

курсовая работа , добавлен 18.06.2014


Изучение особенностей беспроводных сетей, предоставление услуг связи вне зависимости от места и времени. Процесс использования оптического спектра широкого диапазона как среды для передачи информации в закрытых беспроводных коммуникационных системах.

статья , добавлен 28.01.2016


Принцип действия беспроводных сетей и устройств, их уязвимость и основные угрозы. Средства защиты информации беспроводных сетей; режимы WEP, WPA и WPA-PSK. Настройка безопасности в сети при использовании систем обнаружения вторжения на примере Kismet.

курсовая работа , добавлен 28.12.2017


История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.

реферат , добавлен 15.05.2015


Протокол беспроводной передачи данных, помогающий соединить n-ное количество компьютеров в сеть. История создания первого Wi-Fi. Стандарты беспроводных сетей, их характеристики, преимущества, недостатки. Использование Wi-Fi в промышленности и быту.

реферат , добавлен 29.04.2011


Знакомство с современными цифровыми телекоммуникационными системами. Принципы работы беспроводных сетей абонентского радиодоступа. Особенности управления доступом IEEE 802.11. Анализ электромагнитной совместимости группировки беспроводных локальных сетей.

Олег Иванин для сайт

Технологии беспроводной связи сегодня переживают подлинный бум развития. В основном это связано с прочным входом в нашу жизнь смартфонов, планшетных и мобильных компьютеров, которые, в том числе, могут служить универсальными пультами диспетчеризации АСУ ТП, при условии постоянного доступа к сети Интернет, вне зависимости от того, перемещается ли терминал в пространстве. Кроме того, в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, в военной сфере назревает необходимость в организации надежных систем управления распределенными объектами и объединение их в глобальную сеть. Подобные тенденции наблюдаются во всем мире и ведут к неминуемому развитию беспроводных технологий связи.

Системы АСУ ТП, которые зачастую являются распределенными, характеризуются в настоящее время тенденцией модернизации при условии неизменности основных средств производства (линий, машин и механизмов). Качество производства меняется в короткие сроки за счет модернизации АСУ ТП, в том числе, с применением беспроводных технологий, приносящих экономию средств и времени, по сравнению с развертыванием проводных сетей.

В настоящей статье рассматриваются, и, отчасти, сравниваются различные продукты производителей беспроводных аппаратных средств связи, охватывающие такие области применения, как промышленные АСУ ТП, и АСУ инженерных систем зданий и сооружений (BMS).

Типы беспроводных сетей, которые применимы в этих сферах, следующие:

• Персональные беспроводные сети.
• Беспроводные сенсорные сети.
• Малые локальные беспроводные сети.
• Большие локальные беспроводные сети.

В своем обзоре мы не рассматриваем оборудование и программное обеспечение для организации глобальных сетей и сетей, использующих услуги телекоммуникационных провайдеров (GSM, GPRS, EDGE, 3G, WiMAX и т.д.)

Выбор технологии для различных систем

Вначале мы кратко остановимся на принципах выбора беспроводных аппаратных средств для организации АСУ ТП.

Сегодня основная проблема для пользователя, решившего применить беспроводные решения, заключается в выборе соответствующей технологии. Существует множество типов беспроводной связи и, как и в проводных сетях, к различным системам предъявляются различные требования.

При выборе технологии следует руководствоваться следующими факторами:

• Объем данных: некоторым потребителям требуется собирать мегабиты данных в секунду, другим необходимо всего лишь несколько раз в сутки включать и выключать отдельные устройства.
• Время oткликa: когда устройство является частью цепи, получение команды в заданный момент является существенным критерием. Требуемое время реакции может составлять несколько микросекунд.
• Надежность oткликa: будет ли сообщение получено наверняка и, если нет, какова вероятность обнаружения ошибок? Здесь при выборе технологии важную роль играют помехи.
• Дистанция связи: расположены ли узлы сети на большой территории или сосредоточены в одном месте? Дистанция может составлять от нескольких метров для подвижных частей механизма до нескольких километров для насосных станций распределительной сети. Охватываемое расстояние задает потребляемую мощность и зачастую определяет, можно ли использовать не требующую лицензирования технологию связи.
• Число узлов связи: требуется ли связь только между двумя узлами, или в ней участвует множество узлов, что потребует использовать более совершенную структуру связи (топология Scatternet).

Вам нравится эта статья? Поставьте нам Like! Спасибо:)

Краткий обзор типов беспроводных сетей

Персональные беспроводные сети

• IrDA (Infrared Data Association) - связь в инфракрасном диапазоне световых волн
• Bluetooth - технология радиосвязи малого радиуса действия (обычно до 200 метров) в диапазоне частот, свободном от лицензирования (ISM-диапазон: 2,4-2,4835 ГГц).
• UWB (Ultra-Wide Band) - технология беспроводной связи на малых дальностях (около 10 метров), использующая самый широкий диапазон частот для коммерческих устройств связи.
• Wireless USB, беспроводной USB - предназначен для замены проводного USB.
• Wireless HD - беспроводная технология передачи данных, в основном предназначенная для передачи HD-видео, однако ее также можно использовать для организации беспроводной сети.
• WiGig (IEEE 802.11ad.) - технология широкополосной беспроводной связи, работающая в нелицензируемой полосе частот 60 ГГц и обеспечивающая передачу данных до скоростью 7 Гбит/с на расстояние до 10 метров.
• WHDi, Wireless Home Digital Interface (Amimon) - беспроводная технология передачи данных, используемая для высокоскоростной передачи данных и оптимизированная для передачи видео высокого разрешения.
• LibertyLink - технология организации беспроводной персональной сети, разработанная компанией Aura. Для передачи информации используется эффект магнитной индукции.
• DECT/GAP - цифровая усовершенствованная система беспроводной телефонии; технология беспроводной связи, используемая в современных радиотелефонах.

Беспроводные сенсорные сети

• DASH7 - стандарт организации беспроводных сенсорных сетей. Сенсорная сеть - это сеть миниатюрных вычислительных устройств, снабженных сенсорными датчиками.
• Z-Wave - технология беспроводной радиосвязи, используемая для организации сенсорных сетей. Основное назначение сетей Z-Wave - дистанционное управление бытовой техникой и различными домашними устройствами, обеспечивающими управление освещением, отоплением и другими устройствами для автоматизации управления жилыми домами и офисными помещениями.
• Insteon - комбинированная (частично проводная и частично беспроводная) сенсорная сеть. Для передачи информации используется радиосигнал на частоте 902-924 МГц, обеспечивающий передачу данных на дальности до 45 метров в условиях прямой видимости со средней скоростью 180 бит/с.
• EnOcean - технология организации беспроводных сенсорных сетей, использующая сверхминиатюрные датчики с генераторами электроэнергии, микроконтроллерами и приемо-передатчиками.
• ISA100.11a - стандарт организации промышленных сенсорных сетей, сетей датчиков и приводов. Для передачи используется низкоскоростная беспроводная связь с использованием элементов с низким энергопотреблением. Отличительная особенность ISA100.11a от других сенсорных сетей: 1) ориентированность на промышленное использование и, соответственно, специфические требования к прочности, помехозащищенности, надежности и безопасности, 2) возможность эмуляции средствами технологии ISA100.11a протоколов уже существующих и проверенных проводных и беспроводных сенсорных сетей. Обмен данными осуществляется на частоте в районе 2,4 ГГц и скорости порядка 250 кбит/с.
• WirelessHART - протокол передачи данных по беспроводной линии связи, разработанный HART Communication Foundation для передачи данных в виде HART- сообщений в беспроводной среде. HART - протокол обмена данными для взаимодействия с полевыми датчиками.
• MiWi - протокол для организации сенсорных и персональных сетей с низкой скоростью передачи данных на небольшие расстояния, основанный на спецификации IEEE802.15.4 для беспроводных персональных сетей.
• 6LoWPAN - стандарт, обеспечивающий взаимодействие малых беспроводных сетей (частных сетей или сетей датчиков) с сетями IP по протоколу IPv6.
• One-Net - открытый протокол для организации беспроводных сенсорных сетей и сетей автоматизации зданий и распределенных объектов.
• Wavenis - беспроводная технология передачи данных, использующая частоты 433/868/915 МГц и обеспечивающая передачу на расстояние до 1000 м на открытом пространстве и до 200 м в помещении, при скорости до 100 Кбит/с. Технологию Wavenis используют для организации персональных сетей и сетей датчиков, так как сверхнизкое потребление приемо-передающих устройств позволяет им работать автономно до 15 лет от одной батарейки.
• RuBee - локальная беспроводная сеть, которая, в основном, используется как сеть датчиков. Для передачи данных в RuBee используются магнитные волны, и передача осуществляется на частоте 131 КГц, что обеспечивает скорость всего лишь 1200 бод в секунду на расстояниях от 1 до 30 метров.

Малые локальные беспроводные сети

• HiperLAN (High Performance Radio LAN) - стандарт беспроводной связи. Существует две ревизии стандарта: HiperLAN 1 и HiperLAN 2. Стандарт HiperLAN 1 выпущен 1981 году и описывает более медленную линию связи, обеспечивающую скорость передачи данных до 10Мбит/с на расстоянии до 50 метров.
• Wi-Fi - торговая марка объединения Wi-Fi Alliance, представляющая собой семейство стандартов спецификации IEEE 802.11 для широкополосной радиосвязи. В зависимости от стандарта, Wi-Fi использует для передачи данных диапазон частот в районе 2,4 ГГц или 5 ГГц и обеспечивает скорость передачи данных от 2 Мбит/с на расстояниях до 200 метров.
• ZigBee - технология организации беспроводных сенсорных и персональных сетей. Технология ZigBee обеспечивает невысокое потребление энергии и передачу данных на нелицензируемой частоте 2.4 ГГц (для различных стран частота может отличаться) со скоростью до 250 Кб/с, на расстояние до 75 метров в условиях прямой видимости.
• RONJA (Reasonable Optical Near Joint Access) - технология беспроводной передачи данных с использованием оптического сигнала.

Большие локальные беспроводные сети

• WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - беспроводная технология передачи данных, основанная на стандарте IEEE 802.16. Основное назначение технологии - это высокоскоростная связь на больших расстояниях и предоставление доступа в Интернет.
• HiperMAN - беспроводная технология передачи данных на базе стандарте IEEE 802.16. Европейская альтернатива технологии WiMAX. HiperMAN специализирована для пакетной передачи данных и организации беспроводных IP-сетей.
• WiBro (Wireless Broadband) - беспроводная технология высокоскоростной передачи данных на большие расстояния, основанная на стандарте IEEE 802.16e. Северокорейский аналог технологии WiMAX Mobile.
• Classic WaveLAN - технология беспроводной связи, используемая для организации локальных сетей (беспроводная альтернатива проводных сетей Ethernet и Token Ring). Передача данных осуществляете в диапазоне частот в 900 МГц или 2.4 ГГц, при этом обеспечивается скорость передачи до 2 Мбит/с.

Производители аппаратных средств организации беспроводных сетей АСУ ТП

В настоящем обзоре будут рассмотрены некоторые интересные предложения популярных в настоящее время производителей, представляющих на рынке аппаратуру для:

• Промышленных АСУ ТП: Phoenix Contact, Siemens, Omron, Moxa
• АСУ инженерных систем зданий и сооружений, «умный дом»: Thermokon, JUNG

При написании обзора широко использован практический опыт применения ряда перечисленных устройств.

Phoenix Сontact

Благодаря развитой номенклатуре и отличной функциональности изделий Phoenix Contact занимает отличные позиции на рынке беспроводных решений для промышленной автоматизации.

Phoenix Contact поставляет компоненты для решения любых задач, связанных с построением систем беспроводной связи в промышленных условиях. Устройства беспроводной связи сконструированы для эксплуатации в жестких промышленных условиях, характеризуются высокой надежностью, простотой и удобством использования, а также максимальной защищенностью передачи данных.

Передача небольшого количества сигналов или огромных объемов данных, обеспечение связи в режиме реального времени между близко расположенными или удаленными на сотни метров устройствами, в производственных помещениях с металлическими преградами или в условиях открытой местности - для этих и других требований возможен подбор соответствующих компонентов и аксессуаров к ним производства Phoenix Contact.

В каждой области применения предъявляются свои требования к радиосвязи. Phoenix Contact предлагает серию изделий для беспроводной связи, созданных на основе различных технологий, которые позволяют решать коммуникационные задачи гибко, просто и экономично.

В каждой конкретной области применения предъявляются свои функционально-технические требования к технологиям беспроводной связи. Поскольку в настоящее время ни одна из существующих технологий радиосвязи не способна удовлетворить всем требованиям, компания Phoenix Contact предлагает решения, основанные на различных технологиях.

Итак, какие же аппаратные средства по типам связи предлагает потребителям Phoenix Contact?

Bluetooth I/O (IEEE 802.15.1). Основная область применения технологии Bluetooth - интеграция компонентов систем автоматизации в локальные сети на базе полевой шины или в сети промышленного Ethernet. Благодаря поддержке различных пользовательских профилей стандарт беспроводной связи может применяться для решения широкого круга задач. Отличительные особенности:

• Очень надежный способ передачи данных в производственных помещениях с металлическими объектами.
• Возможность локальной параллельной работы нескольких сетей Bluetooth.
• Автоматические механизмы сосуществования обеспечивают помехоустойчивую параллельную работу WLAN 802.11b/g.
• Объединение радиосетью до семи оконечных устройств.
• Пропускная способность до 1 Мбит/с.
• Дальность передачи, как правило, более 100 м в производственных помещениях и более 200 м в условиях открытой местности.
• Оптимально подходит для быстрой циклической передачи небольших пакетов данных.
• Прозрачная передача данных по сети Ethernet на уровне Layer-2, например, в системах PROFINET IO.
• Высокая защищенность данных благодаря кодированию данных с 128-битным ключом и аутентификации оконечных устройств Trusted Wireless.

Bluetooth I/O - эффективная технология в исполнении Phoenix Contact для автоматизации промышленных цехов (например, текстильная, химическая промышленности) без создания проекта АСУ ТП в привязке к строительным конструкциям. Создание проекта и развертывание системы можно осуществить весьма быстро и не будет дополнительных требований к прокладке кабелей и установке оборудования.

Phoenix Contact Factory Line Bluetooth для беспроводной передачи управляющих сигналов

Среди способов надежной беспроводной передачи данных передачи стоит отметить:

Trusted Wireless - технология промышленной радиосвязи для передачи некритичных к задержкам сигналов процесса на большие расстояния - до нескольких километров.

Phoenix Contact Radioline на основе технологии Trusted Wireless

Wireless MUX - простое решение для передачи цифровых и аналоговых процессных и управляющих сигналов - просто и надежно без кабеля, от одной точки к другой. Уверенная и надежная передача на расстояния до нескольких сотен метров.

Система многоканальной беспроводной связи Phoenix Contact Wireless-MUX

Wireless I/O - технология для беспроводной передачи критичных к задержкам процессных и управляющих сигналов в сетях автоматических систем управления. Характеризуется высоким быстродействием, надежностью, простым и удобным обслуживанием.

Высокопроизводительные сети представлены технологией WLAN (IEEE 802.11). На базе WLAN возможна реализация сетей, объединяющих множество оконечных устройств. Поскольку системы WLAN допускают простую интеграцию в информационные сети, то прекрасно подходят для мобильного управления, контроля и регистрации данных. Кроме того, возможно создание быстрого канала связи между управляющими устройствами и передача входных и выходных данных в режиме реального времени в системах PROFINET I/O. Другие особенности:

• Возможность создания больших сетей, объединяющих несколько сотен оконечных устройств
• Высокая пропускная способность до 300 Мбит/с.
• Благодаря функции автоматического роуминга возможно создание сетей с большой зоной покрытия, обеспечивающих высокую мобильность.
• Дальность передачи, как правило, до 100 м в производственных помещениях и более 200 м в условиях открытой местности. В отдельных случаях, дальность передачи может составлять более 1 км.

Основные типы оборудования Phoenix Contact, поддерживающие перечисленные технологии:

Wireless Ethernet - применяются для беспроводного подключения к сети Ethernet компонентов системы автоматизации. Передача данных на уровне Layer-2 производится в прозрачном в отношении протоколов режиме. Поддерживаются протоколы промышленного Ethernet, такие как PROFINET, Modbus/TCP и EtherNet/IP.

Factory Line Bluetooth - надежные коммуникационные компоненты для небольших локальных беспроводных сетей, работающих параллельно.

Factory Line WLAN - компоненты, обеспечивающие высокоскоростной беспроводной доступ к сети Ethernet с большой зоной покрытия.

Factory Line Wireless Serial - устройства с последовательным интерфейсом, интегрируемые в сеть Ethernet с помощью компонентов Factory Line Bluetooth или Factory Line WLAN.

Надежность

Набольшее внимание уделяется надежности и помехозащищенности каналов беспроводной связи в жестких промышленных условиях. Беспроводная передача данных осуществляется посредством электромагнитных волн. При этом на канал радиосвязи воздействуют внешние источники электромагнитных помех.

Сильные электромагнитные поля радиопомех, создаваемые в производственных помещениях различными устройствами, например, преобразователями частоты, в результате коммутации нагрузок или работы сварочного аппарата не оказывают влияния на радиосвязь, поскольку такие электромагнитные помехи находятся в пределах кило- или мегагерцового диапазона, в то время как Bluetooth, Trusted Wireless и WLAN работают в диапазоне 2,4 ГГц. Дополнительно Bluetooth, Trusted Wireless и WLAN поддерживают сигналы с расширенным спектром и другие механизмы, обеспечивающие высокую надежность передачи данных.

Достоинства

Безусловно, к достоинствам данного производителя можно отнести надежность обеспечения устойчивости и помехозащищенности каналов связи за счет современных методов кодирования и организации радиоканала. Хочется отметить средства Wireless MUX(такие как ILB BT ADIO MUX-OMNI), которые позволяют быстро разворачивать, к примеру, информационно-измерительные системы и системы мониторинга, вплоть до создания диагностических, мобильных комплексов для временного использования. Эффективную автоматизацию подвижных объектов АСУ ТП можно осуществить с помощью точки доступа Wireless LAN, FL WLAN 5100.

Omron

Японская компания Omron хорошо известна своим инновационным подходом, стремлением использовать новые технологии при создании новых систем. Этот принцип используется производителем и при создании решений беспроводной связи. Когда компания Omron выпустила беспроводное устройство DeviceNet WD30, оно получило широкое признание за реализацию возможностей промышленной шины (ранее доступных только в проводном варианте) для малых и средних дистанций беспроводной связи.

Затем компания Omron выпустила следующую модификацию беспроводного модема DeviceNet - WD30-01. Отличия по сравнению с существующим модемом WD30 могут показаться незначительными, но они существенно расширяют сферу применения этих блоков. Теперь антенны имеют магнитное основание и кабель длиной 2 метра. Это позволяет устанавливать блоки WD30 внутри корпуса, вынося антенну за его пределы, что обеспечивает более гибкое использование данного устройства.

О семействе WD30

Беспроводные устройства DeviceNet компании Omron позволяют устанавливать связь с любыми совместимыми с DeviceNet устройствами посредством полностью беспроводной промышленной шины. WD30 - это не просто устройство 1:1, расширяющее сеть. Одно беспроводное вeдyщeе устройство WD30 от Omron может обращаться к нескольким вeдомым устройствам.

В одной сети DeviceNet могут находиться несколько главных беспроводных устройств, образующих сложные гибкие конфигурации в одной системе.

Используемая технология

Беспроводные устройства DeviceNet объединяют в себе две новейшие технологии беспроводной связи: расширенный спектр и разнесенные антенны. Беспроводная связь основана на технологии DSSS (Расширенный спектр прямой последовательности) с разделением на 34 отдельных канала в диапазоне 2,4 ГГц. Эта частота во всем мире выделена для использования в промышленности, науке и медицине (ISM). Использование технологии расширенного спектра уменьшает влияние помех, обеспечивая прохождение сообщения с первого раза.

Во всех приемопередатчиках DeviceNet используется система спаренных антенн. Она измеряет выходной сигнал устройства, вычисляя разницу между сигналом и его отражениями. Приемопередатчик автоматически выбирает антенну с наилучшим качеством сигнала для уменьшения помех.

Беспроводные устройства DeviceNet компании Omron были первыми серийными беспроводными устройствами, объединяющими эти технологии.

Широкий спектр применений

Из-за характеристик кабелей, требования к топологии кабелей DeviceNet обычно ограничивают длину промежуточных звеньев сети шестью метрами. Однако в некоторых системах требуется заметно бо льшая длина кабелей. Теперь беспроводная сеть DeviceNet компании Omron позволяет передавать данные в узлы DeviceNet на расстояние до 60 метров от магистральной линии.

Низкая выходная мощность (10 мВт) минимизирует радиочастотные помехи в других устройствах. Высокая рабочая частота снижает возможность появления электрического шума в заводском цехе из-за интерференции с сигналами беспроводных устройств DeviceNet. В беспроводных устройствах DeviceNet дополнительно реализована встроенная функция защиты, не позволяющая другим пользователям изменять параметры без знания кодов. Процедура настройки представляет собой установку определенной комбинации положений переключателей, которую трудно повторить. Изменение положений переключателей не изменяет конфигурацию устройства.

Вeдyщие и вeдомые устройства WD30 снабжены стандартным миниатюрным разъемом DeviceNet, что расширяет возможности применения DeviceNet в производственных помещениях. К таким применениям относятся: транспортировка материалов, конвейерные системы, линии сборки, робокары и движущееся оборудование, где использование проводов нецелесообразно. Для беспроводных устройств DeviceNet требуется другой набор навыков, несколько больший объем знаний и более интенсивное обучение.

Среди преимуществ беспроводных решений этого производителя отметим многолетнюю надежную эксплуатацию радиомодемов (сети DeviceNet) в промышленных цехах, насыщенных разнообразным помехогенерирующим оборудованием, таим как регуляторы на основе отсечки напряжения и тока, частотные преобразователи и т.д.

Беспроводные устройства Omron DeviceNet WD30-01

Siemens

Возможности беспроводных сетей реализованы в промышленных системах связи (IMC - Industrial Mobile Communication), построенных на соответствующих компонентах SIMATIC NET, которые базируются на общепризнанных мировых стандартах - IEEE 802.11, GSM, GPRS и UMTS.

IMC охватывает программные и аппаратные компоненты SI-MATIC NET, обеспечивающие возможность обмена данными через беспроводные каналы связи сетей Industrial Ethernet и PROFIBUS. Компоненты SIMATIC NET могут быть использованы для построения системы связи всей компании — от подключе-ния к сети простейшего устройства до организации интенсивного обмена данными между сложными системами. Точки доступа IWLAN (Industrial Wireless Local Area Network) се-мейства SIMATIC NET способны поддерживать обмен со все-ми мобильными устройствами, отвечающими требованиям стандартов IEEE 802.11 a, b, g, h.

Семейство SCALANCE W

Семейство SCALANCE W объединяет в своем составе целый ряд коммуникационных модулей, предназначенных для по-строения высоконадежных IWLAN с детерминированным временем передачи данных и поддержкой резервированных каналов связи.

Такие беспроводные сети позволяют переда-вать через свои каналы как критичные к времени передачи со-общения (например, IWLAN с передачей аварийных сообще-ний), так и обычные сообщения (например, WLAN с переда-чей сервисных и диагностических сообщений). В целом, по-добные сети по своим функциональным возможностям пере-крывают требования стандарта IEEE 802.11.

Модули SCALANCE W выпускаются в прочных металличе-ских корпусах со степенью защиты IP65, обеспечивающих надежную защиту от влаги и пыли и возможность использова-ния модулей в условиях вибрации и тряски.

Все модули серии SCALANCE W поддерживают стандартные механизмы идентификации пользователей, обеспечивающие защиту IWLAN от несанкционированного доступа, а также механизмы кодирования передаваемых данных.

Промышленное исполнение

Модули SCALANCE W способны сохранять работоспособ-ность в диапазоне температур от -20°C до +60°C, подвергаться длительному воздействию влаги и пыли. Используемые в них антенны, блоки питания и соединительные кабели также ори-ентированы на эксплуатацию в промышленных условиях.

Примеры использования IWLAN

Возможна беспроводная интеграция сегментов PROFIBUS и PROFINET станций в существующую сеть Industrial Ethernet. Для этого к стационарной сети Industrial Ethernet подключается необходимое количество точек доступа SCALANCE W.

Точки доступа могут комплектоваться круговыми или направленными антен-нами, а также протяженными антеннами с низким уровнем излучения в виде RCoax-кабеля. Через точки доступа в систему беспроводной связи могут быть включены любые стационарные или мобильные объекты, оснащенные моду-лями клиентов или модулями IWLAN/PB Link PNIO.

Приведем пример реализации дистанционного конфигурирования аппаратуры на подвижных станциях. Мобильные станции свободно перемещаются в зоне ох-вата радио, образованной двумя точками доступа SCALANCE W788-1PRO. Каждая мобильная станция оснащена модулем клиента SCALANCE W746-1PRO. Обеспечивается поддержка беспроводного обмена данными панели оператора, компьюте-ра и программируемого контроллера каждой мобильной стан-ции с контроллером и системой человеко-машинного интерфейса стационарной сети Industrial Ethernet. Программатор Field PG M используется для дистанционного обслуживания всей аппаратуры данной системы.

В зоне охвата радио одной точки доступа SCALANCE W788-1PRO или SCALANCE W788-2PRO могут работать мобиль-ные станции с компонентами систем распределенного ввода/вывода PROFINET IO.

Программное обеспечение

Программный пакет SINEMA E со стандартной лицензией обеспечивает поддержку функций автоматического позиционирования компонентов инфраструктуры и оптимизации каналов связи, определяет не-обходимые типы точек доступа, оптимизирует значения пара-метров их настройки.

Поддерживаемые продукты:

• Точки доступа WLAN: SCALANCE W788; W786; W784; HiPath AP2610, 2620, 2630, 2640; точки доступа по Wi-Fi 802.11 a/b/g/h.
• Модули клиентов WLAN: SCALANCE W744; W746; W747; IWLAN/PB Link PNIO; модули клиентов по Wi-Fi 802.11 a/b/g/h.
• Адаптеры LAN/WLAN для поддержки функций чтения/за-грузки: SIMATIC NET CP 1613 A2; CP 1612; стандартный LAN-адаптер; стандартная WLAN-карта.
• Адаптер WLAN для выполнения измерений в WLAN; для измерений в стандартном режиме — стандартный WLAN адаптер; для усовершенствованного режима измерений — PCMCIA WLAN-адаптер.

Одним из преимуществ этого производителя является предложение комплектов беспроводных устройств, совместимых с наиболее популярными в промышленности ПЛК и системами Siemens, обеспечение помехоустойчивой и надежной связи для АСУ ТП в различных отраслях, включая транспортную.

Точка доступа Siemens SKALANCE W788-1PRO

Moxa

Компания Moxa разработала и производит большое количество решений для подключения различных промышленных устройств с интерфейсами на основе беспроводных технологий - IEEE 802.11 (WLAN) и GSM/GPRS/UMTS/HSDPA. Рассмотрим оборудование для организации прямых, локальных сетей без участия телекоммуникационных провайдеров (GSM, GPRS).

RISC-компьютеры с беспроводными интерфейсами

Встраиваемые компьютеры Moxa ThinkCore основаны на RISC-платформе и предназначены для создания пользовательских приложений для промышленной автоматизации. Они имеют программно выбираемый RS-232/422/485 последовательный порт, 802.11a/b/g интерфейс для WLAN-связи, SD слот, 2 USB и 1 Ethernet-порт. Moxa ART, 32-битный процессор ARM9, и встроенная ОС Linux обеспечивают мощную и надежную платформу для промышленных сред с жесткими условиями, а также являются являются удачным решением для промышленных приложений M2M: обмен данными, преобразование протоколов и дистанционное управление устройствами и их проверка.

В Украину поставляются такие модели: Moxa ThinkCore W311 (RISC-базирующийся встраиваемый компьютер с WLAN, 1 последовательным портом, LAN, ОС Linux); Moxa ThinkCore W321 (RISC-компьютер с WLAN, 2 последовательными портами, LAN, SD и ОС Linux). Moxa ThinkCore W341 (RISC-компьютер с WLAN, 4 последовательными портами, LAN, SD, USB, релейными выходами, ОС Linux).

RISC-компьютеры с многофункциональными беспроводными интерфейсами

Компьютеры серии Moxa ThinkCore W311 UC-8481 имеют 2 RS-232/422/485 последовательных порта, 2 Ethernet-порта, 4 цифровых входа и выхода, CompactFlash сокет и 2 порта USB 2.0. Moxa ThinkCore W311 UC-8481 базируются на Intel XScale IXP435 533 MHz RISC-процессоре. Компьютер имеет большие вычислительные и коммуникационные возможности при очень малом тепловыделении.

Moxa ThinkCore W311 UC-8481 имеет семь разъемов, что позволяет пользователям подключать различные беспроводные модули и GPS - это очень важно, например, для применения на железной дороге и вообще, на движущихся транспортных средствах. Moxa предлагает также модель с расширенным диапазоном рабочих температур, от -25°C до 70 °C - для промышленных сред с жесткими условиями.

Встраиваемый компьютер Moxa ThinkCore W311 UC-8481

Беспроводные контроллеры доступа

Индустриальные контроллеры беспроводного доступа WAC-1001 снабжены технологией Moxa Turbo Roaming, которая резко сокращает время роуминга для беспроводных устройств - до 50 мс. Эта передовая функция обеспечивает высокую скорость переключения и «бесшовное» соединение, без обрывов связи и нарушения безопасности беспроводных коммуникаций даже в чрезвычайно сложных условиях. Также устройства характеризуются поддержкой IEEE802.11i (беспроводная безопасность) и широким диапазоном рабочих температур: -40°C до 75°C.

Беспроводные точки доступа (AP/Bridge/AP Client)

Moxa предлагает большое количество подобных устройств. Характерным примером является Moxa AWK-4131 - промышленная точка беспроводного доступа 3-в-1 (Access Point/Bridge/Client), которая позволяет обеспечить пользователям высокоскоростной, эффективный беспроводный доступ к сетевым ресурсам по технологии IEEE 802.11n с сетевой скоростью до 300 Mbps. Moxa AWK-4131 использует два соседних 20 МГц канала, объединяя их в один 40 МГц - для обеспечения большей надежности и высокой пропускной способности. Рабочий диапазон температур устройства составляет от -40°C до 75°C.

Moxa AWK-4131 имеет дублированный вход по питанию для повышения надежности оборудования, а также может получать питание по Ethernet (PoE). Высокочастотные модули Moxa AWK-4131 обеспечивают работу в двух диапазонах частот 2.4 и 5 GHz. Moxa AWK-4131 имеют обратную совместимость со стандартами IEEE 802.11a/b/g, что позволяет просто интегрировать их в уже существующую инфраструктуру. Корпус с защитой класса IP68 и специальные M12 соединители предохраняют устройство от критических условий окружающей среды (пыль, влага)

Беспроводные устройства доступа IEEE 802.11 (WLAN)

Типовым представителем этой группы оборудования является новая серия устройств MiiNePort W1 (Network Enabler) - модулей-серверов доступа Serial-Ethernet с поддержкой беспроводных сетей IEEE 802.11 b/g. Они обеспечивают очень простое подключение устройств с последовательным интерфейсом в беспроводные сети.

Moxa MiiNePort W1 обеспечивает скорость до 921.6 Kbps по последовательному порту и поддерживает большое число различных операционных модов: RealCOM, TCP Server, TCP Client, UDP, RFC2217, а так же Infrastructure Mode (b/g) и Ad-Hoc Mode (b/g) для беспроводных сетей IEEE 802.11 b/g. Качественная драйверная поддержка Moxa MiiNePort W1 обеспечивает простоту внедрения модулей в уже существующие решения.

Moxa MiiNePort W1 имеет очень компактный размер: 44.4 x 44.4 x 9.7 мм, а также экстремально низкое потребление (360 mA для 3.3 VDC, 290 mA для 5 VDC), что позволяет легко интегрировать его в различные устройства с последовательным интерфейсом для подключения их к беспроводным сетям.

Устройство доступа Serial-Ethernet Moxa MiiNePort W1

WLAN-антенны

Moxa предлагает широкий выбор антенн в различных диапазонах частот (2,4; 5 ГГц) и диаграмм направленности, от круговых до направленных. Диапазоны усиления: от 5 до 18 dBi.

Беспроводное оборудование от Moxa широко используется при создании автоматизированных систем технического учета, распределенных систем мониторинга и измерения технологических параметров в пищевой, бумажной, химической промышленностях, машиностроении и т.д.

Устройства Moxa хорошо проявляют себя в построении разветвленных, локально распределенных информационно-измерительных и диспетчерских систем, что является одним из их ключевых преимуществ.

О средствах беспроводной передачи данных в системах автоматизации зданий вы сможете прочитать во 2-й части обзора, которая будет опубликована в июле.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Беспроводные системы передачи данных

Введение

В настоящее время широкое распространение в большинстве сфер общества получили системы беспроводной передачи данных.

Таким вниманием они обязаны:

· Низкой стоимостью

· Мобильностью

· Независимостью от кабельной инфраструктуры

· Высокоскоростным доступом к сети Интернет

· Простотой подключения и использования

Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях:

1. Спутниковые системы

2. Системы персональной сотовой связи

3. Наземные СВЧ-системы

Каждое из этих средств имеет свои преимущества и недостатки. Беспроводные сети эффективнее всего при передаче данных на расстояние нескольких сот метров.

1. Эволюция беспроводных сетей

Еще совсем недавно, мобильные телефоны были действительно телефонами, а не смартфонами как сейчас. Эти «древние» аппараты могли поддерживать минимальный набор функций, например, осуществлять только звонки и отправлять текстовые сообщения. Хорошо, что те дни уже позади и по всему миру стали активно проявлять перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и некоторые вещи начинают казаться запутанными. Отметим для начала, что приставка «G» означает «поколение» (от англ. generation).

1.1 1G

История начинается с появления в 80-х годах прошлого столетия нескольких сетевых технологий: сочетания NMT и TACS в Европе и AMPS в США. Тройка NMT, TACS и AMPS считается первым поколением беспроводной сети 1G, потому, что именно эти технологии позволили мобильным телефонам, в том виде, в котором мы их сейчас видим, стать массовым продуктом. В те времена и в голову никому не приходила услуга передачи данных так как это были чисто аналоговые системы, придуманные и спроектированные исключительно для голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Так же скорость передачи данных была низкой и дорогостоящей.

1.2 2G

В начале 1990-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели более высокое качество звука, повышенную производительность, большую защищенность и др. GSM начал свое развитие в Европе.

Второе поколение беспроводной сети 2G уже имело поддержку передачи коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию передачи данных (CSD - технология передачи данных, разработанная для мобильных телефонов стандарта GSM), которая позволяла передавать данные в цифровом виде. Все это позволило увеличить скорость передачи данных до 14,4 кбит/с.

1.3 2.5G

В 1997 году появился сервис GPRS. Его появление стало переломным моментом в истории беспроводной сотовой связи, потому что с его появлением существующие GSM-сети начали поддерживать непрерывную передачу данных. С использованием GPRS, вы можете осуществлять передачу данных только когда это необходимо. Скорость GPRS была больше скорости CSD и теоретически достигала 171,2 кбит/с, а операторы получили возможность взымать плату не за время на линии, а за трафик.

Скачок популярности GPRS за такое короткое время объясняется тем что, люди стали активно проверять свои почтовые ящики. Когда технология GPRS уже была на рынке, Международный союз электросвязи (ITU) опубликовал новый стандарт - IMT-2000 утверждающий спецификации 3G. Главным в этой истории является то, что 3G устройства должны обеспечивать скорость передачи данных до 2 Мбит/с для стационарных терминалов и 384 кбит/с для беспроводных сетей, что было не под силу GPRS. Таким образом, GPRS застрял между поколениями, 2G - которое он превосходил, и 3G - до которого не дотягивал.

1.4 3G, 3.5G, 3.75G

В 2003 году в Северной Америке впервые был предоставлен стандарт EDGE. Этот стандарт позволял операторам GSM-сетей выжать дополнительные соки из 2.5G сетей, не вкладывая большие деньги в модернизацию оборудования. С помощью мобильного телефона, поддерживающего EDGE, абоненты могли получать скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени.

В 2004 году GSM-операторы Северной Америки поддержали EDGE. Это произошло из-за появления сильного соперника CDMA2000. Он обеспечивает скорость передачи данных чуть большую скорости GPRS. Большинство других GSM-операторов рассматривали в качестве следующего шага развития технологию UMTS, поэтому предпочли либо пропустить внедрение EDGE. Однако, как показала практика, высокая стоимость и объём работ по внедрению UMTS заставили некоторых европейских операторов пересмотреть свой взгляд на EDGE как на целесообразный.

Спустя некоторое время, беспроводные сети CDMA2000 получили обновление 1x EV-DO Rel.0. Обновление позволило увеличить входящую скорость до 2,4 Мбит/с и исходящую скорость до 153 кбит/с. Таким образом, мы получили 3.5G.

Переходное поколение 3.5G представлено стандартом HSDPA.

Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает такой трафик дорогим и неэффективным. Задуманный ведущими производителями инфраструктурного оборудования мобильной связи протокол HSDPA призван повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения.

HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access - высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) - стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек., практическая достижимая в существующих сетях - около 3 Мбит/сек.

1.5 4G

Также, как и 3G ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации IMT-Advanced. Спецификация устанавливает скорость входящих данных в 1 Гбит/с для стационарных терминалов и 100 Мбит/с для мобильных аппаратов. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать даже прямое подключение к широкополосному каналу.

Ни один коммерческий стандарт не соответствует этим спецификациям, но так сложилось, что технологии WiMAX и LTE, считаются 4G технологиями, но это верно лишь отчасти, так как они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования, и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. Мы можем с уверенность утверждать, что 100% их пропускной способности используется для услуг передачи данных.

Как показала практика, WiMAX и LTE потерпели неудачу в скорости передачи данных. Теоретически значения скорости находятся на уровне 40 Мбит/с и 100 Мбит/с, а практически, реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 Мбит/с и 30 Мбит/с соответственно. Данный факт не удовлетворяет высоким требованиям IMT-Advanced. Лишь обновление стандартов до WiMAX Release 2 и LTE-Advanced смогли достичь этих скоростей.

1.6 5G

Ещё далеко не во всех крупных городах развёрнуты сети четвёртого поколения LTE, а телекоммуникационные компании уже вовсю строят планы в отношении сервисов пятого поколения (5G). К примеру, японская NTT DoCoMo полагает, что запуск таких сетей станет возможен в 2020 году: по сравнению с LTE они обеспечат стократное увеличение скорости передачи данных и тысячекратный рост пропускной способности.

Исследователи из Технического университета Чалмерса (Швеция) рассказали, какие инфраструктурные изменения могут потребоваться при внедрении 5G-технологий.

Для начала немного статистики. В 2012 году количество сотовых абонентов -- владельцев смартфонов составляло 1,2 млрд. К 2018-му их число, по прогнозам, вырастет до 4,5 млрд. Мобильный трафик в период между первыми кварталами 2012-го и 2013-го увеличился вдвое, а к концу 2018-го подскочит ещё в 12 раз.

Понятно, что рост числа мобильных устройств с веб-подключением приведёт к резкому повышению нагрузки на каналы передачи данных и породит потребность в увеличении скорости. Решением проблемы как раз и должны стать сети 5G.

Исследователи выделяют пять основных направлений в сценарии развития систем связи следующего поколения. Это многократное увеличение скорости по сравнению с 4G/LTE, возможность предоставления качественных услуг даже в самых густонаселённых районах, поддержание стабильной связи с большим количеством устройств с веб-подключением (речь идёт об «Интернете вещей»), высокое качество сервисов для конечных пользователей и минимальные задержки.

В начале года Еврокомиссия выделила €50 млн на исследования, касающиеся мобильной связи пятого поколения. Гранты предоставляются научным организациям и учёным, занимающимся технологиями коммуникаций. К примеру, участники проекта METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society), в котором задействован Технический университет Чалмерса, получили €16 млн.

В METIS уже определены основные требования, которым должны удовлетворять 5G-сети:

1. Рост скорости передачи данных в 10-100 раз в расчёте на абонента -- до 1-10 Гбит/с.

2. Рост потребляемого трафика в 1 000 раз -- до 500 Гб на пользователя в месяц.

3. Увеличение количества подключённых устройств в 10-100 раз.

4. Десятикратное увеличение времени автономной работы устройств с небольшим энергопотреблением, таких как сенсоры.

5. Сокращение времени реакции систем до 5 мс и менее.

6. Сохранение прежних стоимости эксплуатации и энергетических затрат.

Одним из предлагаемых способов решения обозначенных проблем называется установка небольших маломощных базовых станций в домах, на фонарях уличного освещения и даже на автомобилях и общественном транспорте. Это позволит сократить расстояние между передатчиком информации и конечным пользователем и, следовательно, повысит эффективность работы основных базовых станций и увеличит скорость передачи данных.

Кроме того, уплотнение инфраструктуры базовых станций уменьшит интенсивность излучения и улучшит энергетическую эффективность всех без исключения устройств за счёт снижения мощности сигнала.

По сути, говорят исследователи, сети пятого поколения создадут основу для интеллектуального сообщества, в котором люди и устройства смогут обмениваться данными в любом месте и в любое время.

2. Классификация беспроводных технологий

Существуют различные способы классификации беспроводных технологий

2.1 По дальности действия

Рисунок 1 - классификация беспроводных технологий по дальности действия

Персональные беспроводные сети

Беспроводные персональные сети(WPAN)-сети, используемые для связи различных устройств. Радиус действия WPAN может достигать нескольких метров.

Локальные беспроводные сети(WLAN)

В такой сети передача данных осуществляется через радиоэфир. Наиболее распространенные представители такой сети - это Wi-Fi и WiMAX.

Глобальные беспроводные сети(WWAN)

WWAN отличается от WLAN тем, что в них используются технологии сотовой связи, такие как GSP и GPRS.

Сети масштаба города(WMAN)

Такие сети предоставляет широкополосный доступ к сети через радиоканал.

По топологии

Сети «точка-точка»

Сеть из точки в точку - самый простой вид компьютерной сети, при котором два компьютера связываются через коммуникационное оборудование.

Сети «точка-многоточка»

Такие сети используются для объединения трех и более объектов.

2.2 По области применения

2.2.1 Корпоративные сети

Корпоративная сеть передачи данных - это система, обеспечивающая передачу информации между различными объектами, которые используются в системе корпорации. Они создаются компаниями для собственных нужд.

2.2.2 Операторские сети

Операторскими сетями называются такие сети, которые создаются операторами связи для возмездного оказания услуг.

3. Наиболее распространенные беспроводные сети передачи данных

3.1 Bluetooth

Самым ярким примером беспроводных персональных сетей является Bluetooth. Он обеспечивает передачу данных между персональными устройствами, такими как ноутбуки, смартфоны, планшетные компьютеры и т.д.

Bluetooth - спецификация сетей WPAN. Являясь беспроводной персональной сетью, Bluetooth связывает в одно целое личные устройства (ноутбуки, мобильные телефоны, мышки, наушники, GPS адаптеры и т.д.). Работает в диапазоне частот 2.4 ГГц, расстояние в зависимости от класса сети может составлять от одного до ста метров.

Версии Bloetooth:

· Bluetooth 1.0, 1.1, 1.2, 2.0, 2.1. Эти спецификации являются устаревшими и не встраиваются в новые устройства. Интерес представляют другие, более современные варианты.

· Bluetooth 2.1 + EDR (Enhanced Data Rate). Скорость передачи данных до 2.1 МБит/c.

· Bluetooth 3.0 + HS (High Speed). Включает в себя две подсистемы - для высокой скорости (теоретический максимум 24 МБит/c) и для низкого энергопотребления (до 3 Мбит/с). Переключение происходит автоматически в зависимости от потребностей.

· Bluetooth 4.0. Добавлена спецификация Bluetooth low energy (с низким энергопотреблением). Предназначена для небольших сенсоров (например, в обуви, тренажерах), время работы от батарейки у таких может достигать нескольких лет. Пиковая скорость передачи до 1 Мбит/c.

Разные устройства могут поддерживать всевозможные расширения протокола, которые называются профилями. Пользователю наибольший интерес представляют следующие профили:

· A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Предназначен для передачи стереозвука (например в наушники). Есть версия для приемника и передатчика. Устройства с A2DP могут поддерживать всевозможные кодеки, например MP3, AAC и т.д.

· File Transfer Profile (FTP_profile). Передача файлов, просмотр списка директории.

· HID (Human Interface Device Profile). Поддержка устройств ввода - мышки, клавиатуры, джойстики. Требует меньше энергии.

3.1.1 Принцип действия

Принцип действия Bluetooth основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2,4-2,4835 ГГц(ISM-диапазон). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты(FHSS).

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 микросекунд синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «точка-точка», но и «точка-многоточка»

3.1.2 Преимущества

Bluetooth не требует прямой видимости между устройствами для синхронизации. Это означает, что устройства не обязательно должны быть обращены друг к другу, и также можно осуществлять передачу, когда оба устройства находятся в отдельных комнатах. Тот факт, что эта технология не требует проводов и кабелей сделало ее столь популярной. Максимальная дальность, передачи через Bluetooth составляет 100 метров, но этот диапазон, не одинаков для всех соединений Bluetooth. Это зависит от характеристики устройства и его версии.

Одно из главных преимуществ Bluetooth является его простота в использовании. Любой может понять, как настроить соединение и синхронизацию двух устройств. Кроме того, технология абсолютно бесплатна для использования. В версии Bluetooth 2.0 появилась поддержка multi-cast, то есть одновременная отправка данных на несколько устройств.Шанс на вмешательство других беспроводных сетей в сети Bluetooth очень низка. Это из-за малой мощности беспроводных сигналов и скачкообразной перестройки частоты. Bluetooth работает в том же частотном диапазоне, что и Wi-Fi 2.4 Ггц. В некоторых, очень редких случаях соединения могут конфликтовать друг с другом.

3.1.3 Недостатки

Главным недостатком Bluetooth является низкая степень защиты. Сейчас существует множество хакерских программ - шпионов, позволяющих влезть к Вам в устройство если в нем включен Bluetooth.Износ батареи в течение одной передачи через Bluetooth не значительна, но есть некоторые люди, которые оставляют Bluetooth включенным в своих устройствах. Это неизбежно, значительно снижает срок службы батареи.

3.2 Wi-Fi

Wi-Fi - беспроводные сети на базе стандарта IEEE 802.11.

Рисунок 3 - логотип Wi-Fi

Стандарты Wi-Fi:

1. IEEE 802.11b - описывает более быстрые скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Этот стандарт широко продвигался со стороны WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) и изначально назывался Wi-Fi. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Ратифицирован в 1999 году. Используемая радиочастотная технология: DSSS. Максимальные скорости передачи данных в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps

2. IEEE 802.11a - описывает значительно более высокие скорости передачи чем 11b. Используются частотные каналы в спектре 5GHz. Используемая радиочастотная технология: OFDM.Протокол Не совместим с 802.11b. Ратифицирован в 1999 году. Максимальные скорости передачи данных в канале: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

3. IEEE 802.11g - описывает скорости передачи данных эквивалентные 11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 11b. Ратифицирован в 2003 году. Используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM. Максимальные скорости передачи данных в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS и 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

4. IEEE 802.11n - самый передовой коммерческий Wi-Fi стандарт, на данный момент. Используются частотные каналы в спектрах 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Хотя рекомендуется строить сети с ориентацией только на 11n, так как требуется конфигурирование специальных защитных режимов при необходимости обратной совместимости с устаревшими стандартами. Это ведет к большому приросту сигнальной информации и существенному снижению доступной полезной производительности радиоинтерфейса. Собственно, даже один клиент 11g или 11b потребует специальной настройки всей сети и мгновенной ее существенной деградации в части аггрегированной производительности. Сам стандарт 802.11n вышел 11 сентября 2009 года. Поддерживаются частотные каналы шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz). Используемая радиочастотная технология: OFDM.

3.2.1 Принцип работы Wi-Fi

Обычно схема Wi-Fi сети содержит минимум минимум одного клиента и одну точку доступа. Также в режиме точка-точка, когда не используется точка доступа, а клиенты напрямую соединяются сетевыми адаптерами, возможно подключение двух клиентов. На скоости 0,1 Мбит/с точка доступа передаёт свой идентификатор сети с помощью специальных сигнальных пакетов каждые 100 миллисекунд. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная идентификатор сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными идентификаторами сети приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

3.2.2 Преимущества

Возможность развернуть сеть без прокладки кабеля, что уменьшает стоимость развёртывания и расширения сети. Беспроводными сетями обслуживаются места, где нельзя проложить кабель

Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

Широкое распространение на рынке. Гарантия совместимости оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования данной марки.

Мобильность.

В Wi-Fi зоне в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с портативных устройств и компьютеров.

Излучение от устройств, использующих Wi-Fi, в момент передачи данных в 10 раз меньше излучения сотового телефона.

3.2.3 Недостатки

В диапазоне 2,4 ГГц работает множество устройств, поддерживающих другие виды беспроводных сетей, которые ухудшают электромагнитную совместимость.

Стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Существует шифрование WPA(2), но в режиме точка-точка стандарт предписывает лишь реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только легковзламываемый WEP.

3.3 WiMAX

Телекоммуникационная технология, основанная на стандарте IEEE 802.16, который еще называют Wireless MAN.

3.3.1 Принцип действия

WiMAX сети состоят из нескольких частей- базовых и абонентских станций, а также оборудования, которое связывает базовые станции.

Базовые и абонентские станции связываются с использованием радиоволн в диапазоне 1,5-11 ГГц. Обмен данными может происходить со скоростью 70 Мбит/с.

Базовые станции связываются соединениями прямой видимости на частоте 10-66 ГГц, а скорость обмена данными достигает 120Мбит/с.

3.3.2 Преимущества

Технологии WiMAX помогут организовать беспроводной доступ на всей территории населенных пунктов, способствуя решению проблемы "последней мили", а также сокращению финансовых затрат на новые подключения. Если сейчас подключение одного объекта может длиться до нескольких месяцев, то с решениями на базе WiMAX этот процесс сократится до нескольких часов или дней. Экономия на организации, прокладке и эксплуатации структурированных кабельных сетей (СКС), а также скорость установки и подключения оборудования позволят заметно сократить инвестиции в телеком-инфраструктуру. Технологии WiMAX предусматривают не только передачу голоса, но и любых данных, в том числе организацию видеоконференций, доступ в интернет, корпоративные сети и базы данных. Проблемой в использовании технологии WiMAX является достаточно низкая защищенность информации, передаваемой по радиоканалам. Сейчас этот вопрос решается производителями соответствующего оборудования. Тем не менее, технология WiMAX может широко использоваться при организации корпоративных сетей передачи данных.

3.3.3 Недостатки

Погодные условия и другие беспроводные системы могут помешать нормальному функционированию радиодоступа, для работы могут быть использованы совершенно разные диапазоны частот, скорость передачи данных быстро падает с увеличением расстояния между базовой станцией и клиентским оборудованием, аппаратура требовательна к электропитанию и потребляет довольно большую мощность.

3.4 GPRS

3.4.1 Принцип работы

При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передается через голосовые каналы, которые не используются в данный момент. Приоритет передачи (голосовой трафик или передача данных) выбирает оператор связи.

3.4.2 Преимущества и недостатки

Преимуществами GPRS являются возможность подключения к интернету, находясь в любой точке планеты, где есть сотовая связь, высокая скорость передачи данных, позволяющая быстро организовывать соединения с Сетью Интернет и работать с комфортом, компактность и мобильность.

Недостатками GPRS являются чересчур высокая стоимость одного Мб информации и самая низкая скорость доступа.

Заключение

беспроводный сеть связь

В настоящее время беспроводные системы передачи данных являются неотъемлемой частью жизни каждого человека. Беспроводные сети совершенствуются с каждым годом все быстрее и быстрее, технические характеристики систем улучшаются в разы.

Улучшение беспроводных систем передачи данных может спровоцировать развитие таких технологий, как облачные накопители. Если скорость обмена данными будет очень высокая, может исчезнуть необходимость в жестких накопителях.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.

курсовая работа , добавлен 19.01.2015


История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.

реферат , добавлен 15.05.2015


Общие понятия о беспроводных локальных сетях, изучение их характеристик и основных классификаций. Применение беспроводных линий связи. Преимущества беспроводных коммуникаций. Диапазоны электромагнитного спектра, распространение электромагнитных волн.

курсовая работа , добавлен 18.06.2014


Характеристика современного состояния цифровых широкополосных сетей передачи данных, особенности их применения для передачи телеметрической информации от специальных объектов. Принципы построения и расчета сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMax.

дипломная работа , добавлен 01.06.2010


Принцип действия беспроводных сетей и устройств, их уязвимость и основные угрозы. Средства защиты информации беспроводных сетей; режимы WEP, WPA и WPA-PSK. Настройка безопасности в сети при использовании систем обнаружения вторжения на примере Kismet.

курсовая работа , добавлен 28.12.2017


Перспективы мобильности беспроводных сетей связи. Диапазон частот радиосвязи. Возможности и ограничения телевизионных каналов. Расчет принимаемого антенной сигнала. Многоканальные системы радиосвязи. Структурные схемы радиопередатчика и приемника.

презентация , добавлен 20.10.2014


Изучение особенностей беспроводных сетей, предоставление услуг связи вне зависимости от места и времени. Процесс использования оптического спектра широкого диапазона как среды для передачи информации в закрытых беспроводных коммуникационных системах.

статья , добавлен 28.01.2016


Понятие сетей передачи данных, их виды и классификация. Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные сети. Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных. Спутниковые системы доступа. Сети персональной сотовой связи.

реферат , добавлен 15.01.2015


Понятие беспроводной связи, организация доступа к сети связи, к интернету. Классификация беспроводных сетей: спутниковые сотовые модемы, инфракрасные каналы, радиорелейная связь, Bluetooth. WI-FI - технология передачи данных по радиоканалу, преимущества.

реферат , добавлен 06.06.2012


Что такое ТСР? Принцип построения транкинговых сетей. Услуги сетей тракинговой связи. Технология Bluetooth - как способ беспроводной передачи информации. Некоторые аспекты практического применения технологии Bluetooth. Анализ беспроводных технологий.

Беспроводная передача данных, при которой сигналы передаются через воздух или космос без каких-либо физических ограничений, становится популярной альтернативой физическим каналам передачи, таким как витая пара, коаксиаль­ный или оптоволоконный кабель. В настоящее время общие технологии для беспро­водной передачи данных объединяют микроволновую передачу, коммуникацион­ные спутники, пейджеры, сотовые телефоны, персональные коммуникационные службы (PCS), интеллектуальные телефоны, персональные карманные компью­теры (PDA) и сети мобильных данных.

Средством беспроводной передачи служит спектр электромагнитных волн, показанный на рис. 8.3. Некоторые типы беспроводной передачи, такие как мик­роволны или инфракрасные волны, занимают специфические спектральные диа­пазоны частот, измеряемые в мегагерцах (МГц). Другие типы беспроводной пере­дачи получили широкое распространение в настоящее время (например, сотовые телефоны или пейджинговые устройства), поэтому в этом случае выделяется специ­фический диапазон частот, предоставляемый национальными регулирующими агентствами, который регулируется международными соглашениями. Каждый диапазон частот имеет присущие ему преимущества и недостатки, облегчающие выбор области его применения.

Микроволновые системы, как наземные, так и воздушные, передают высоко­частотные радиосигналы через атмосферу и широко используются для передачи больших объемов данных на огромные расстояния, из одного пункта в другой. Микроволновые сигналы передаются по прямой линии и не способны огибать кривизну Земли; поэтому наземные системы передачи на дальние расстояния требуют, чтобы станции передачи были расположены на расстоянии от 25 до 30 миль друг от друга, что приводит к их удорожанию.

Эта проблема может быть решена путем отражения микроволновых сигналов от спутников, которые служат ретрансляционными станциями для микроволно­вых сигналов, передаваемых от наземных станций. Коммуникационные спутни­ки эффективны (обеспечивают минимальные издержки) при передаче огромного количества информации на сверхбольшие расстояния. Спутники обычно исполь­зуются для осуществления коммуникаций в среде больших, географически раз­бросанных организациях, когда затруднена связь с помощью кабельных систем или наземных микроволновых станций. Например, компания Amoco использует спутники для передачи данных, содержащих результаты разведки нефтяных за­лежей на океанском шельфе, в режиме реального времени. Исследовательские корабли передают собранные данные, используя геосинхронные (геостационар­ные) спутники, в центральные компьютерные центры в США в целях их даль-

нейшего использования исследователями в Хьюстоне, Тулзе и пригородах Чика­го. На рис. 8.4 иллюстрируются принципы работы этой системы.

Обычные коммуникационные спутники вращаются по стационарным орбитам на расстоянии примерно 22 тыс. миль от поверхности Земли. В последнее время запускаются новейшие спутниковые системы, так называемые низкоорбиталь­ные спутники. Эти спутники находятся значительно ближе к Земле и способны улавливать сигналы от маломощных передатчиков. Эти спутники также потреб­ляют меньше энергии, а их запуск обходится дешевле, чем в случае с геостацио­нарными спутниками. С такими беспроводными сетями деловые люди смогут путешествовать всюду по миру и иметь доступ к богатым коммуникационным возможностям, включая видеоконференции и доступ к Интернету.

Другие беспроводные передающие технологии используются в ситуациях, требующих удаленного доступа к корпоративным системам и мобильным вычис­лительным мощностям. Пейджинговые системы применяются несколько десяти­летий, первоначально только подавая звуковой сигнал, когда пользователь, полу­чая сообщение, должен был перезвонить в офис, чтобы узнать о содержании самого

Microwave (микроволны/радиоволны)

Передача больших объемов информации, на дальние расстояния из пункта в пункт передачей через атмосферу радиосигналов высокой частоты от одной наземной станции к другой.

Satellite (спутниковый канал)

Передача данных с использованием орбитальных спутников, которые служат в качестве ретрансляционных станций для передачи микроволновых сигна­лов на очень большие расстояния.

Paging system (пейджинговая система)

Беспроводная передающая технология, предусматривающая прием пейдже­рами радиосигналов, сопровождаемый соответствующим звуком в момент получения сообщения; используется для передачи коротких алфавитно-чис-ловых сообщений.

сообщения. В настоящее время пейджинговые устройства могут посылать и по­лучать короткие алфавитно-числовые сообщения, которые пользователь читает на экране пейджера. Пейджинг полезен для сообщения с подвижными рабочими, такими как ремонтные бригады; односторонний пейджинг также может обеспе­чить недорогой способ сообщения с работниками в офисах. Например, Computer Associates распространяет двусторонние пейджеры, снабженные управляющими программами СА Unicenter, которые позволяют операторам компьютерных сетей контролировать ситуацию, а также оперативно реагировать на возникающие про­блемы.

Сотовые телефоны функционируют путем передачи/приема радиоволн для сообщения с базовыми станциями, расположенными внутри смежных географи­ческих территорий, называющихся сотами. Телефонный сигнал передается ло­кальной соте, затем он передается от станции к станции (от соты к соте), пока не достигнет целевой соты, после чего передается получающему телефону. По мере того как сотовый сигнал перемещается от одной соты к другой, компьютер, кото-

Cellular telephone (сотовый телефон)

Personal communication services (PCS) (персональные коммуникацион­ные услуги)

Цифровая сотовая технология, которая использует радиоволны более низкой мощности, более высокой частоты, чем аналоговая сотовая технология.

Smart phone (интеллектуальный телефон)

Беспроводной телефон, предлагающий возможности голосовой и текстовой связи, а также подключение к Интернету.

рый контролирует сигналы от сот, выделяет радиоканал, назначенный следу­ющей соте. Размер шестиугольных сот обычно достигает восьми миль, хотя он может уменьшаться в густонаселенных местностях.

Более старые сотовые системы являются аналоговыми, а более новые сотовые системы - цифровые. Персональные коммуникационные службы (PCS) являют­ся популярным типом цифровой сотовой услуги. Служба PCS носит полностью цифровой характер. С ее помощью обеспечивается передача речи и данных, а так­же используется более высокочастотный диапазон, чем в случае с аналоговыми сотовыми телефонами. Соты PCS значительно меньше по размеру и более близко расположены, чем аналоговые соты, и могут передавать больший объем трафика. В дополнение к речевым коммуникациям более новые модели цифровых со­товых телефонов могут обрабатывать голосовую почту, электронную почту и фак­сы; сохранять адреса; обеспечивать доступ к частным корпоративным сетям, а так­же к Интернету. Эти интеллектуальные телефоны оснащены web-браузерами, благодаря чему обеспечивается доступ к web-страницам, содержащим текст или другую информацию (без графики), что удобно в случае устройств, снабженных небольшими по размеру экранами. Некоторые модели интеллектуальных теле­фонов снабжены большими экранами, а также дополнительными клавиатурами, что облегчает доступ к Интернету. В гл. 9 подробно рассматривается применение этих устройств для обеспечения беспроводного доступа к Интернету.

Карманные компьютеры (PDA) являются маленькими, снабженными сенсор­ными экранами, портативными компьютерами, обеспечивающими возможность полностью цифровой передачи данных. Устройства PDA имеют встроенные бес­проводные телекоммуникационные возможности, а также программное обеспече­ние органайзера. Хорошо известным примером является подключаемый органайзер Palm VII. Это устройство позволяет выполнять обмен сообщениями электронной почты, а также обеспечивает доступ к Интернету. Поддерживаются также такие приложения, как электронный планировщик, адресная книга и финансовый орга­низатор. Устройство может принимать данные, введенные с помощью пера, водимо­го по сенсорному экрану. В «Организационном окне» описана деятельность организации Safeway U. К., использующей PDA в приложении электронной ком­мерции для совершения покупок в гастрономе.

Personal digital assistants (PDA) (карманные компьютеры)

Маленькие, снабженные сенсорными экранами, портативные компьютеры, обладающие встроенными цифровыми телекоммуникационными возможно­стями.

Mobile data networks (сети мобильных данных)

Беспроводные сети, которые осуществляют двустороннюю передачу файлов данных дешево и эффективно.

Беспроводные сети, специально спроектированные для двусторонней пере­дачи файлов данных, называются мобильными сетями данных. Эти основанные на радиоволнах сети передают данные, генерируемые портативными компьюте­рами. Другой тип сети мобильных данных основан на сериях передатчиков, пост­роенных специально для передачи текста и данных. Сеть Ardis (которой владеет American Mobile Satellite Corp.) является общедоступной сетью, которая исполь­зует описанные возможности для организации двусторонней передачи данных в национальном масштабе. Компания Otis Elevators использует сеть Ardis для управ­ления перемещениями специалистов по техническому обслуживанию в пределах всей страны, находясь в офисе, расположенном в штате Коннектикут. Специали­сты применяют эту сеть для отсылки составленных отчетов.

Беспроводные сети и передающие устройства более дорогие, медленные и склон­ные к ошибкам, чем обычные локальные сети (Varshney and Vetter, 2000). Однако основные цифровые сотовые сети постоянно повышают скорость передачи дан­ных (гл. 9). (Владельцы спутниковых систем, таких как Teledesic, тратят мил­лиарды на обеспечение огромных скоростей передачи больших объемов данных по беспроводным сетям, связанным с мультимедийными приложениями.) Обес­печение оптимальной пропускной способности и энергопотребления в беспро­водных устройствах требует внимательного управления с точки зрения как тех­нического, так и программного обеспечения (Imielinski and Badrinath, 1994). Вследствие того что радиосигнал может быть легко перехвачен, затрудняется обеспечение безопасности и секретности (гл. 14),

Данные не могут быть переданы в целостном виде между разными беспровод­ными сетями, если они используют несовместимые стандарты. Например, циф­ровая сотовая служба в Соединенных Штатах поддерживается разными операто­рами, использующими одну из нескольких конкурирующих цифровых сотовых технологий (CDMA, GSM 1900 и TDMA IS-136), которые несовместимы одна с другой. Многие цифровые сотовые портативные приемники, которые исполь­зуют одну из этих технологий, не могут действовать в странах за пределами Се­верной Америки, они функционируют на различных частотах с разными набора­ми стандартов. Детальное рассмотрение этих стандартов, а также других сетевых стандартов производится в гл. 9.

Беспроводные технологии служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

Классификация по дальности действия:

• Беспроводные персональные сети WPAN (Wireless Personal Area Networks). К этим сетям относятся Bluetooth.
• Беспроводные локальные сети WLAN (Wireless Local Area Networks). К этим сетям относятся сети стандарта Wi-Fi.
• Беспроводные сети масштаба города WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий - WiMAX.

Классификация по применени ю :

• Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.
• Операторские беспроводные сети - создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

Краткий обзор самых популярных технологий беспроводной передачи данных

Wi- Fi

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» - торговая марка «Wi-Fi Alliance». Название технологии - Wireless-Fidelity («беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.

В начале использования установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развертывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В настоящий момент во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определенных условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi.

Мобильные устройства (КПК, смартфоны, PSP и ноутбуки), оснащенные клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хот-споты.

История

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии - Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi - Вик Хейз (Vic Hayes ) работал в команде, участвовавшей в разработке стандартов IEEE 802.11b, IEEE_802.11a и IEEE_802.11g. Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с.

Bluetooth

Bluetooth - производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN ).

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group, которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования - 14 июня 2002 года). Работы по созданию Bluetooth компания Ericsson Mobile Communication начала в 1994 году. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Радиус действия Bluetooth может достигать 100 метров.

WiMAX (англ. Worldwide I nteroperability for Microwave Access ) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Технология разработана на основе стандарта IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

Область использования

WiMAX разработан для решения следующих задач:

· Соединение точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

· Обеспечение беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

· Предоставление высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

• Создание точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках целых городов.

Спецификации стандартов WiMAX

IEEE 802.16-2004 (известен также как 802.16d или фиксированный WiMAX) . Спецификация утверждена в 2004 году. Поддерживает фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства: стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны 3,5 и 5 ГГц. По сведениям WiMAX Forum, насчитывается уже порядка 175 внедрений фиксированной версии. Многие аналитики видят в ней конкурирующую или взаимодополняющую технологию проводного широкополосного доступа DSL.

IEEE 802.16-2005 (известен также как 802.16e и мобильный WiMAX ). Спецификация утверждена в 2005 году и оптимизирована для поддержки мобильных пользователей и поддерживает ряд специфических функций, таких как хэндовер(англ.), idle mode и роуминг. Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. В мире реализованы несколько пилотных проектов, в том числе первым в России свою сеть развернул «Скартел». Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, EV-DO, HSDPA).

Основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.