Рейтинг@Mail.ru

NetCloud

Простыми словами о сетевых технологиях

Обзор технологии Wi-Fi

Wi-Fi — это технология, которая позволяет различным устройствам, прежде всего компьютерам, взаимодействовать по радиоканалу, без использования проводов. Это дает важное преимущество, так как сеть становится мобильной и для подключения к ней необходима лишь беспроводная точка доступа и наличие сетевой карты Wi-Fi на стороне компьютера. Практически все современные ноутбуки и смартфоны имеют возможность подключения по Wi-Fi.

Чтобы наиболее эффективно использовать технологию беспроводной сети, важно понимать, что именно происходит внутри устройства. При передаче данных по беспроводной сети участвуют три элемента: радиосигналы, формат данных и структура сети. Каждый из этих элементов не зависит от двух остальных, поэтому когда вы разрабатываете новую сеть необходимо разобраться со всеми тремя. С точки зрения эталонной модели OSI радиосигналы действуют на физическом уровне, а формат данных работает на канальном. В сетевую структуру входят адаптеры интерфейсов, точки доступа, беспроводные маршрутизаторы, которые передают и принимают радиосигналы.

 

Сетевые устройства Wi-Fi

В беспроводной сети адаптеры на каждом компьютере преобразуют цифровые данные в радиосигналы, которые передают на другие сетевые устройства. Они же преобразуют радиосигналы от внешних сетевых элементов обратно в цифровые данные. Передача сигналов ведется по специально разработанному стандарту IEEE 802.11b, который обеспечивает дополнительные спецификации для беспроводных сетей Ethrenet. Эта рекомендация является наиболее широко используемой на сегодняшний день. Сетевые адаптеры для станций могут иметь несколько физических форм:

  1. Внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в ISA, PCI или PCI-E слот. Могут использоваться на стационарных компьютерах.
  2. Внешние — подключающиеся, как правило, через  USB-интерфейс. Используются преимущественно на ноутбуках.
  3. Встроенные в материнскую плату. Такая форма характерна для ноутбуков, смартфонов, планшетов.

wi-fi-adapter-asususb-vid148fpid5370-driver-3

Точки доступа часто комбинируются с другими  сетевыми функциями. Вполне вероятно обнаружить автономную точку доступа, которая просто встраивается в проводную сеть при помощи кабеля, но существует также масса иных функций. К общим конфигурациям точки доступа относятся:

  1. Простые базовые станции с мостом к Ethrnet-порту для подключения к сети;
  2. Базовые станции, которые включают свитч, хаб или маршрутизатор с одним или более портами проводной Ethernet вместе с беспроводной точкой доступа;
  3. Широкополосные маршрутизаторы, обеспечивающие мост между кабельным модемом или DSL-портом и беспроводной точкой доступа
  4. Программные точки доступа, в качестве базовой станции использующие один из компьютерных беспроводных сетевых интерфейсов адаптеров;

wifi_base_station

 

1281834

2ac28a81-803d-11e3-8cd9-000c298d0960_2ac28a83-803d-11e3-8cd9-000c298d0960

 

Режимы работы Wi-Fi оборудования

Технология Wi-Fi может работать в нескольких режимах: точка-точка, инфраструктурный режим, работа в режиме моста и режим повторителя. Рассмотрим подробно каждый из режимов.

В режиме работы «точка-точка» беспроводные клиенты подключаются к друг друга напрямую без участия промежуточного узла — точки доступа. Данные режим используется, например, для соединения двух компьютеров в локальную сеть. Самый простой режим работы.

adhoc





При работе в инфраструктурном режиме уже необходима точка доступа. Каждый беспроводной клиент для того, чтобы передать данные, подключается к точке доступа. Данный вариант является самым широко используемым: его применяют при построении домашней Wi-Fi сети, в кафешках, офисах.

wi-fi_ap

Другой интересный режим — режим беспроводного моста. Он используется в том случае, если необходимо соединить между собой две локальные сети, расположенные на относительно небольшом расстоянии (20-250 м) и при этом нет возможности проложить кабель. Сами точки доступа используется только для транзита трафика, беспроводные клиенты подключиться к ним не могут.

wi-fi_bridge

Режим повторителя по сути является расширенной версией предыдущего режима и используется в том случае, когда не хватает мощности Wi-Fi точек для передачи сигнала. Между ними устанавливается третья Wi-Fi точка, работающая в режиме повторителя.

wi-fi_repeater

 

Распределение частот Wi-Fi

Технология Wi-Fi основана на стандарте 802.11b. Сети 802.11b работают в специальном диапазоне радиочастот 2,4 ГГц, который зарезервирован в большинстве стран мира для нелицензируемых радиослужб соединений точка-точка с распределением спектра. Слово нелицензируемый означает, что любой, кто использует оборудование, соответствующее техническим требованиям, может принимать и передавать сигналы по этим радиочастотам, не получая лицензию на радиостанцию. Радиослужба соединения точка-точка (point-to-point) управляет коммуникационным каналом, который переносит информацию от передатчика к отдельному приемнику. Противоположностью такому соединению является широковещательная (broadcast) служба (например, радио- телевизионная станция), которая отправляет один и тот же сигнал большому количеству приемников одновременно.

wifi-1

Расширенный спектром называется ряд способов передачи отдельного радиосигнала с использованием относительно широкого сегмента радиоспектра.  По сравнению с другими типами сигналов, использующих отдельный узкий канал, радиосвязь с расширенным спектром обеспечивает несколько важных преимуществ. Расширенного спектра более чем достаточно для передачи дополнительной энергии, поэтому радиопередатчики могут работать на очень малой мощности. Поскольку они действуют в расширенном диапазоне частот, то менее чувствительны к помехам от других радиосигналов и электрического шума. Это означает, что сигналы можно использовать в средах, где традиционный узкополосный тип принять и распознать невозможно, а поскольку сигнал с частотным расширением спектра перемещается по множеству каналов, неавторизованному абоненту предельно трудно перехватить и декодировать его содержание.

В технологии Wi-Fi используются две различные системы радиопередачи с расширенным спектром, называемые FHSS (частотное расширение спектра) и DSSS (расширение спектра с прямой последовательностью).

Технология FHSS разделяет радиосигнал на малые сегменты и в течении секунды он многократно «перескакивает» с одной частоты на другую во время передачи данных этих сегментов. Передатчик и приемник используют синхронизированную модель сдвига, которая определяет порядок использования различных подканалов. Система на базе FHSS маскируют помехи от других пользователей, используя узкополосный сигнал несущей, который многократно изменяет частоту в течении каждой секунды.

В технологии DSSS для передачи радиосигнала по одному каналу, шириной 22 МГц без изменения частот используется метод, называемый 11-символьной последовательностью Баркера. Каждая связь с применением DSSS использует только один канал без каких-либо скачков между частотами. При DSSS-передаче задействуется большая полоса частот, но меньшая мощность, чем в традиционном сигнале. DSSS-передатчик разбивает каждый бит в исходном потоке данных на серии двоичных битовых моделей, называемых чипами, и передает их на приемник, который восстанавливает из чипов поток данных, идентичный исходному. Поскольку наибольшая помеха, скорее всего, занимает более узкую полосу частот, чем DSSS-сигнал, и каждый бит делится на несколько чипов, приемник обычно может идентифицировать шум и аннулировать его перед декодированием сигнала.

03_fhss_dsss