Бездротові мережі

БездротовБездротові мережі і мережі Wireless networksWireless networks

Підготував ст. викладачПідготував ст. викладачЖуковський Віктор ВолодимировичЖуковський Віктор Володимирович

Національний університет водного господарства та Національний університет водного господарства та природокористуванняприродокористування

ПланПлан

Поняття про бездротову мережу. ОсновнПоняття про бездротову мережу. Основні і означенняозначення

ІЕЕЕ 802.11 ІЕЕЕ 802.11 Wi-FiWi-FiОбладнанняОбладнання

АрхАрхітектураітектура

Обробка колізійОбробка колізій

Захист данихЗахист даних

ПоколПокоління мобільного звіння мобільного зв’’язкуязку11GG

2G: GSM, CDMA2G: GSM, CDMA

3G: UMTS3G: UMTS

4G: WiMax, LTE4G: WiMax, LTE

Що таке бездротова мережа?Що таке бездротова мережа?

Комп’ютерна мережа - це система зв’язку між двома чи більше комунікаційними вузлами.

В кабельній мережі дані передаються по витій парі, коаксіальному кабелі, оптоволокну тощо. Потребує затрат на прокладку кабеля

Бездротова мережа це система зв’язку де передача інформації на відстань здійснюється без використання електричних провідників.

Ця відстань може бути як малою (декілька метрів), так і дуже великою (тисячі або навіть мільйони кілометрів).

ОсобливостіОсобливості Бездротові мережі володіють гнучкістю при Бездротові мережі володіють гнучкістю при

конфігурації та налаштуванні, можуть бути як конфігурації та налаштуванні, можуть бути як доповненням так і заміною кабельних мереж доповненням так і заміною кабельних мереж при побудові мережевої інфраструктурипри побудові мережевої інфраструктури

Користувачі можуть вільно рухатись, так як Користувачі можуть вільно рухатись, так як бездротові мережі забезпечують доступ до бездротові мережі забезпечують доступ до мережевих ресурсів з будь-якого місця. мережевих ресурсів з будь-якого місця.

Бездротові мережі не тільки забезпечуються Бездротові мережі не тільки забезпечуються мобільний доступ, а і самі мобільні – можна мобільний доступ, а і самі мобільні – можна легко перемістити мережу в інше місце. легко перемістити мережу в інше місце. Швидка і проста інсталяція.Швидка і проста інсталяція.

Сфери застосуванняСфери застосування

Підключення до мережі там, де нема можливості, Підключення до мережі там, де нема можливості, або не раціонально прокладати кабель.або не раціонально прокладати кабель.

Складські приміщення та фабрикиСкладські приміщення та фабрики

Лікарні, пам'ятники архітектуриЛікарні, пам'ятники архітектури

Виставкові комплекси та конференц-залиВиставкові комплекси та конференц-зали

Доступ до Інтернет в готелях, кафе, бібліотеках, Доступ до Інтернет в готелях, кафе, бібліотеках, студентських містечках і т.д. (студентських містечках і т.д. (Hot Spot)Hot Spot)

««Гостьовий» доступ до корпоративної мережі для Гостьовий» доступ до корпоративної мережі для клієнтів та партнерівклієнтів та партнерів

Мережі провайдерів Інтернет: підключення клієнтів Мережі провайдерів Інтернет: підключення клієнтів там, де немає можливості протягнути кабельтам, де немає можливості протягнути кабель

«Свіжовідремонтовані» приміщення«Свіжовідремонтовані» приміщення

КласифКласифікація бездротових мережікація бездротових мереж

Сімейство стандатів ІЕЕЕ 802.11Сімейство стандатів ІЕЕЕ 802.11

Стандарт Стандарт IEEE 802.11 IEEE 802.11 входить в серію входить в серію стандартів стандартів IEEE 802.x, IEEE 802.x, що відносяться до що відносяться до мереж і комунікацій, сюди також входять такі мереж і комунікацій, сюди також входять такі стандарти, як 802.3 стандарти, як 802.3 Ethernet, 802.5 Token Ring Ethernet, 802.5 Token Ring і і т.д. т.д.

Стандарт Стандарт IEEE 802.11 IEEE 802.11 визначає компоненти і визначає компоненти і характеристики мережі на фізичному рівні характеристики мережі на фізичному рівні передачі даних і на рівні доступу до середа з передачі даних і на рівні доступу до середа з урахуванням бездротового способу передачі урахуванням бездротового способу передачі даних і можливості взаємодії з існуючими даних і можливості взаємодії з існуючими мережами.мережами.

WWiireless reless FFiidelitdelity y ( (Wi-FiWi-Fi))

Стандарт Швидкість Частота Рік

IEEE 802.11 до 2 Мбіт/с 2,4 Ггц 1997

IEEE 802.11a до 54 Мбіт/с 5 Ггц 1999

IEEE 802.11b до 11 Мбіт/с 2,4 Ггц 1999

IEEE 802.11g до 54 Мбіт/с 2,4 Ггц 2003

IEEE 802.11n до 600 Мбіт/с 2,4 Ггц, 5 Ггц 2009

ОбладнанняОбладнання

Точки бездротового доступу Точки бездротового доступу ((Wireless Wireless Access PointAccess Point))

БездротовБездротові адаптери і адаптери ((Wireless AdapterWireless Adapter))

USB USB адаптерадаптер

D-Link DWA-1D-Link DWA-11010

802.11g: 802.11g: 6/9/12/18/24/36/48/56/9/12/18/24/36/48/54 Мб4 Мбііт/с т/с

802.11b: 1/2/5.5/11 802.11b: 1/2/5.5/11 Мбіт/сМбіт/с

PCI PCI та та PCIPCI-Е адаптери-Е адаптери

802.11n draft 2.0 802.11n draft 2.0 іі 802.11b/g. 802.11b/g.

Точка доступуТочка доступу

ZTE AC30ZTE AC30

Характеристики: Характеристики:

Мобільний WiFi роутер, Мобільний WiFi роутер, призначений для призначений для використання в мережах використання в мережах UMTS/EV-DO Rev А.UMTS/EV-DO Rev А.

Wi-Fi 802.11 b/gWi-Fi 802.11 b/g

Архітектура мережіАрхітектура мережі

Без точки доступуБез точки доступу

Ad-HocAd-Hoc або або Independent Basic Service Set (IBSS)Independent Basic Service Set (IBSS)

Архітектура мережіАрхітектура мережі

З точкою доступу (З точкою доступу (InfrastructureInfrastructure))BSS – Basic Service Set BSS – Basic Service Set - одна точка доступу - одна точка доступу

ESS – Extended Service Set ESS – Extended Service Set - декілька об - декілька об’’єднаних єднаних точок доступуточок доступу..

Декілька близькорозташованих точок доступу утворюють зону доступу Wi-Fi - Hotspot, в межах якої всі абоненти, забезпечені безпровідними адаптерами, отримують доступ до мережі.

Фірмові особливості (залежить від виробника)Фірмові особливості (залежить від виробника)

Basic Service SetBasic Service Set

ПоПорівняннярівняння

Обробка колізійОбробка колізій

Бездротовий адаптер не може виявити колізію Бездротовий адаптер не може виявити колізію в ході передачі пакета, тому що метод в ході передачі пакета, тому що метод виявлення колізій CSMA / CD не може виявлення колізій CSMA / CD не може працювати в бездротовій мережі.працювати в бездротовій мережі.

Тому для виявлення колізій і перевірки втрати Тому для виявлення колізій і перевірки втрати пакета використовується метод CSMA / CA - на пакета використовується метод CSMA / CA - на кожен пакет очікується підтвердження кожен пакет очікується підтвердження доставки, якщо такий пакет не прийшов - доставки, якщо такий пакет не прийшов - значить сталася колізія і пакет передається значить сталася колізія і пакет передається повторноповторно

Проблема «прихованого» вузлаПроблема «прихованого» вузла

Наприклад: комп'ютери A і B бачать точку Наприклад: комп'ютери A і B бачать точку доступу, але не бачать один одного при доступу, але не бачать один одного при слабкому сигналі. Завдання полягає в тому, слабкому сигналі. Завдання полягає в тому, щоб запобігти колізії при одночасній передачі щоб запобігти колізії при одночасній передачі даних точці доступу обома вузламиданих точці доступу обома вузлами

Механізм уникання колізійМеханізм уникання колізій

Перед відправкою пакету з даними, вузол Перед відправкою пакету з даними, вузол A A посилає точці посилає точці доступу пакет доступу пакет Ready-to-send (RTS), Ready-to-send (RTS), який містить поле із який містить поле із зазначенням часу резервування каналузазначенням часу резервування каналу

Якщо приймаючий вузол «почув» цей пакет, він відповідає Якщо приймаючий вузол «почув» цей пакет, він відповідає пакетом пакетом Clear-to-send (CTS)Clear-to-send (CTS)

Після цього починається передача даних Після цього починається передача даних

Вузол Вузол B B не чує кадр не чує кадр RTS RTS через слабкий сигнал від вузла Ачерез слабкий сигнал від вузла А

Тому точка доступу посилає Тому точка доступу посилає CTS-CTS-кадр, що містить поле кадр, що містить поле резервування каналурезервування каналу

Комп'ютер Комп'ютер B «B «чує» цей кадр і перебудовує свій графік роботичує» цей кадр і перебудовує свій графік роботи

Отже, колізії не відбулосяОтже, колізії не відбулося

Механізм уникання колізійМеханізм уникання колізій

A С BRTS?

A С BCTS! CTS!

A С BDATA

A С BACK ACK

802.11802.11nn

Розробка тривала 7 роківРозробка тривала 7 років

2006 - перша версія 2006 - перша версія - - 802.11802.11n Draft 1.0 “Pre-N”n Draft 1.0 “Pre-N”

20020077 - - Draft 2.0 Draft 2.0

2009 - 2009 - Draft 11Draft 11

Недоліки Недоліки Wi-FiWi-Fi

Проблеми з частотним дПроблеми з частотним діапазоном (в Італії потрібна іапазоном (в Італії потрібна реєстрація всіх реєстрація всіх Wi-Fi HotspotsWi-Fi Hotspots). ).

ВисокеВисоке,, порівняно з іншими стандартами порівняно з іншими стандартами,, споживання енергії, що зменшує час життя батарей і споживання енергії, що зменшує час життя батарей і підвищує температуру пристрою.підвищує температуру пристрою.

Обмежений радіус дії. Типовий домашній Обмежений радіус дії. Типовий домашній Wi-Fi Wi-Fi маршрутизатор стандарту 802.11маршрутизатор стандарту 802.11bb//g g має радіус дії має радіус дії 45м в приміщенні і 90м ззовні45м в приміщенні і 90м ззовні

Перевантаження обладнання при передачі Перевантаження обладнання при передачі невеликих пакетів даних через приєднання великої невеликих пакетів даних через приєднання великої кількості службової інформаціїкількості службової інформації

Точка доступу пТочка доступу підлаштовується під самого «гіршого» ідлаштовується під самого «гіршого» клієнтаклієнта

Hotspot Hotspot мережмережіі

Послуга «ОГО!Wi-Fi 10 Гбайт» - щомісячно 10 Послуга «ОГО!Wi-Fi 10 Гбайт» - щомісячно 10 Гбайт Інтернет-трафіку в понад двох тисячах Гбайт Інтернет-трафіку в понад двох тисячах Wi-Fi зон по всій території України Wi-Fi зон по всій території України

Послуга доступна всім користувачам Послуга доступна всім користувачам безлімітного Інтернету «ОГО!». Кожен з них, безлімітного Інтернету «ОГО!». Кожен з них, незалежно від його тарифного плану чи незалежно від його тарифного плану чи абонентського «стажу», може скористатися абонентського «стажу», може скористатися нею в зонах Wi-Fi від Укртелекому.нею в зонах Wi-Fi від Укртелекому.

Більше інформації: Більше інформації: http://www.ukrtelecom.uahttp://www.ukrtelecom.ua

Hotspot Hotspot мережмережіі

Купивши роутер з підтримкою Купивши роутер з підтримкою FON FON і і зареєструвавши його на сайті виробника, зареєструвавши його на сайті виробника, можна отримати безкоштовний можна отримати безкоштовний Wi-FiWi-Fi по по всьому світу - достатньо підключитися до всьому світу - достатньо підключитися до мережі за назвою мережі за назвою FON-xxxx FON-xxxx і ввести отримані і ввести отримані раніше логін і парольраніше логін і пароль

Ранги користувачів:Ранги користувачів:linus linus

billsbills

aliensaliens

Карта покриття Карта покриття мережі мережі FONFON

Більше 1 млн. точок доступу по всьому світуБільше 1 млн. точок доступу по всьому світу

Правовий аспектПравовий аспект

В Україні використання В Україні використання Wi-fi Wi-fi без дозволу без дозволу Українського державного центру радіочастотУкраїнського державного центру радіочастот можливо лише в разі використання точки можливо лише в разі використання точки доступу із стандартною всенаправленою доступу із стандартною всенаправленою антеною для внутрішніх потреб. антеною для внутрішніх потреб.

В разі сигналу більшої потужності або надання В разі сигналу більшої потужності або надання послуг доступу в Інтернет або до яких-небудь послуг доступу в Інтернет або до яких-небудь ресурсів, необхідно реєструвати передавач і ресурсів, необхідно реєструвати передавач і отримати ліцензію УДЦРотримати ліцензію УДЦР

Більше інформаціїБільше інформації

www.fon.com — www.fon.com — сайт виробникасайт виробника

http://maps.fon.com — http://maps.fon.com — карта точок доступукарта точок доступу

http://fonosfera.orghttp://fonosfera.org -сайт проекту -сайт проекту Fonosfera, Fonosfera, де де можна скачати прошивки для точок доступуможна скачати прошивки для точок доступу

http://fon.privatbank.uahttp://fon.privatbank.ua – – FON FON мережа в Украмережа в Україніїні

http://www.wi-fi.org - Wi-Fi Alliancehttp://www.wi-fi.org - Wi-Fi Alliance

http://standards.ieee.org – http://standards.ieee.org – офофіційний стандартіційний стандарт

http://www.ucrf.gov.ua - офіційний сайт УДЦРhttp://www.ucrf.gov.ua - офіційний сайт УДЦР

Захист точки доступуЗахист точки доступу

Обмеження доступуОбмеження доступу

Фільтрація Фільтрація МАС МАС адресадрес

Приховання точки Приховання точки доступу (доступу (SSID hideSSID hide))

АутентифікаціяАутентифікація

Open System Open System

Shared KeyShared Key ( (WEPWEP))

WPAWPA

WPA Pre-shared keyWPA Pre-shared key

WPAWPA22

WPAWPA2-2-PSKPSK

Google: Backtrack, KISMET, aircrack-ngGoogle: Backtrack, KISMET, aircrack-ng

CCтандарти мобтандарти мобільного звільного зв’’язкуязку

Мобільний телефонний зв’язок сьогодні — Мобільний телефонний зв’язок сьогодні — одна з найрозвиненіших галузей радіозв’язкуодна з найрозвиненіших галузей радіозв’язку

Більше Більше 5 мільярдів користувачів на планеті5 мільярдів користувачів на планеті

В Україні 53,67 млн. абонентів (грудень 2011)В Україні 53,67 млн. абонентів (грудень 2011)

Покоління мобільного звПокоління мобільного зв’’язкуязку

11G: 1970-1984, G: 1970-1984, першперші системи - аналогові; і системи - аналогові;

Призначалися тільки для передачі голосуПризначалися тільки для передачі голосу

AMPS (Advanced Mobile Phone Service, AMPS (Advanced Mobile Phone Service, 800 МГц800 МГц)) Покращена мобПокращена мобільна телефонна службаільна телефонна служба

NMTNMT ( (Nordic Mobile TelephoneNordic Mobile Telephone, 450/900 Мгц) – , 450/900 Мгц) – Мобільний телефон північних країнМобільний телефон північних країн


22G: 19G: 19880-190-199191; ; передаються передаються голос та данголос та даніі

DAMPS (DigitalDAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service)Advanced Mobile Phone Service)

GSMGSM ( (Global System for Mobile CommunicationsGlobal System for Mobile Communications 80800/9000/900/1800/1900/1800/1900 МГц МГц) – Глобальний ) – Глобальний цифровий стандарт для мобільного звцифровий стандарт для мобільного зв’’язкуязку

CDMA (Code Division Multiple AccessCDMA (Code Division Multiple Access: : 450/700/800/900/1700/1800/1900/2100 МГц450/700/800/900/1700/1800/1900/2100 МГц))


GPRS (GPRS (General Packet Radio ServiceGeneral Packet Radio Service) - ) - Загальний Загальний сервіс пакетної радіопередачісервіс пакетної радіопередачі; ; швидкість передачі до швидкість передачі до 171,2 кбіт/171,2 кбіт/cc

EDGE (EDGE (Enhanced Data Rates for GSM EvolutionEnhanced Data Rates for GSM Evolution) ) надбудова над надбудова над GPRS; GPRS; швидкшвидкість ість до до 474,6 кбіт/c

1XRTT (One Times Radio Transmission Technology)1XRTT (One Times Radio Transmission Technology) – – мобільна технологія передачі цифрових даних; мобільна технологія передачі цифрових даних; швидкість до 144 кбіт/сшвидкість до 144 кбіт/с


3G: 3G: 1990-20021990-2002

CDMA2000 EV-DOCDMA2000 EV-DO ( (evolutionevolution data onlydata only))

UMTSUMTS ( (Universal Mobile Telecommunications SystemUniversal Mobile Telecommunications System) ) Універсальна Мобільна Телекомунікаційна Система. Універсальна Мобільна Телекомунікаційна Система. Походить від існуючого Походить від існуючого GSMGSM стандарту, але надає стандарту, але надає можливість високошвидкісної передачі даних з можливість високошвидкісної передачі даних з використанням радіо доступу широкосмугової кодової використанням радіо доступу широкосмугової кодової модуляції модуляції WCDMAWCDMA ( (Wideband CDMA).).


3G: 3G: 1990-20021990-2002

CDMA2000 EV-DOCDMA2000 EV-DO ( (evolutionevolution data onlydata only)) Азія і США

UMTSUMTS ( (Universal Mobile Telecommunications SystemUniversal Mobile Telecommunications System) ) Універсальна Мобільна Телекомунікаційна Система. Універсальна Мобільна Телекомунікаційна Система. Походить від існуючого Походить від існуючого GSMGSM стандарту, але надає стандарту, але надає можливість високошвидкісної передачі даних з можливість високошвидкісної передачі даних з використанням радіо доступу широкосмугової кодової використанням радіо доступу широкосмугової кодової модуляції модуляції WCDMAWCDMA ( (Wideband CDMA). ). Європа

Покоління мобільного звПокоління мобільного зв’’язкуязкуHSDPA (High-Speed Downlink Packet Access — високошвидкісний пакетний доступ у напрямку «вниз») — протокол високошвидкісного приймання пакетних даних стандарту мобільного зв'язку 3-го покоління. Швидкість до 14 Mbitps.

HSUPA(High Speed Uplink Packet Access) — технологія високошвидкісної пакетної передачі даних аналогічно HSDPA, за напрямком «вверх», до базової станції. Швидкість до 5.8 Mbitps.

HSPA+ (Evolved High-Speed Packet Access — високошвидкісна пакетна передача даних)Uplink до 70 Мбіт/сDownlink до 672 Мбіт/с


Rev.A — (CDMA2000 1x EV-DO rev.A)

Швидкість: 3,1 / 1,8 Мбіт/с

Rev.B — (CDMA2000 1x EV-DO rev.B)

Швидкість: 73,5 / 27 Мбіт/с

Плануються:Rev.C — 280 / 75 Мбіт/с Rev.D — 500 / 120 Мбіт/с Більше інформації на http://www.3gpp.org

ПристроїПристрої

Оператори в УкраїніОператори в Україні


44G: G: з 2000з 2000

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) IEEE 802.16 — стандарт безпровідного зв'язку, що забезпечує широкосмуговий зв'язок на значні відстані зі швидкістю, порівняною з кабельними з'єднаннями.

LTE (Long Term Evolution) - LTE (Long Term Evolution) - стандарт по стандарт по вдосконаленню технологвдосконаленню технологійій CDMA та UMTS для CDMA та UMTS для задоволення майбутніх потреб в швидкості передачі задоволення майбутніх потреб в швидкості передачі даних.даних.

WiMaxWiMax

Базова станція з абонентською – 70Мбіт/с

Між базовими станціями - 140Мбіт/с

Обладнання: базові та абонентські станції

LTELTE

Радіус дії LTE залежить від потужності та Радіус дії LTE залежить від потужності та частоти. В оптимальному випадку це 5 км, але частоти. В оптимальному випадку це 5 км, але теоретичний максимум до 100 кмтеоретичний максимум до 100 км

Базова станція з абонентською – до 300Мбіт/сБазова станція з абонентською – до 300Мбіт/с

Між базовими станціями – до 1Гбіт/сМіж базовими станціями – до 1Гбіт/с

Обладнання: Обладнання:

базові та абонентські станції -базові та абонентські станції -

ВисновкиВисновки

Не дивлячись на свої недоліки, головний з яких Не дивлячись на свої недоліки, головний з яких – невисока захищеність середовища передачі, – невисока захищеність середовища передачі, мала швидкість, бездротовмала швидкість, бездротові мережі і мережі забезпечують просте підключення абонентів, забезпечують просте підключення абонентів, що не вимагає кабелів; мобільність, гнучкість і що не вимагає кабелів; мобільність, гнучкість і масштабованість мережі. масштабованість мережі.

МатеріалиМатеріали\\\\AKIT\stud_doc\ … \AKIT\stud_doc\ … \Корпоративні системи та мережіКорпоративні системи та мережі

ЗавданняЗавдання

Чи є в Україні провайдери Чи є в Україні провайдери WiMax, LTE ? WiMax, LTE ? Якщо Якщо є, то їх перелікє, то їх перелік

ЗАПИТАННЯ?ЗАПИТАННЯ?

Education

Бездротові мережі