Разработка интегрированной сети доступа на базе технологий Ethernet и Wi-Fi - Дипломная работа

3.5.4 Минимальные характеристики радиостанции стандарта 802.11b 3.5.5 Минимальные характеристики радиостанции стандарта 802.11a 3.6 Развертывание локальных беспроводных сетей 3.6.2 Картирование места развертывания сети 3.6.3 Проблемы, возникающие при картировании места работ 3.7 Беспроводное оборудование, применяемое при построении Wi-Fi сетей4.1 Беспроводное оборудование, применяемое при построении Wi-Fi сетейНа протяжении многих десятилетий проводные и беспроводные виды связи занимали разные ниши на рынке телекоммуникаций. Беспроводная связь использовалась для передачи информации там, где трудно или просто невозможно создать проводную кабельную сеть, а также там, где нужна свобода передвижения. Первые беспроводные компьютерные сети воспринимались лишь как средство, позволяющее сотрудникам передвигаться по офису с ноутбуками, а не быть «привязанными» к рабочим местам. Но со временем на рынке появилось новое поколение оборудования для организации беспроводных локальных сетей. Оно оказывается решающим при выборе способа подсоединения к сети удаленных абонентов, когда прокладывать кабель экономически нецелесообразно.Специфика локальных сетей нашла также свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня: · подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC); MAC-уровень появился изза существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня. Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол MAC-уровня может применяться с любым типом протокола LLC-уровня и наоборот. · Разделы 802.x регламентируют спецификации различных протоколов подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC, в частности, рассматриваемые в данной работе: o стандарт 802.3 - ЛВС на основе технологии Ethernet описывает коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD);Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. Метод доступа был опробован во второй половине 60-х годов ХХ века в радиосети Гавайского университета, в которой использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации: 10Base-5, 10Base-2,10Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.Адреса Ethernet представляют собой 48-разрядные значения, которые однозначно идентифицируют Ethernet-станции локальной сети. Ethernet-адреса отчасти назначаются в рамках глобальной системы идентификации курируемой IEEE, отчасти - производителями оборудования.При широковещательной адресации станция направляет кадр всем станциям широковещательного домена. Каждая станция определяет, содержит ли кадр данные, предназначенные именно для нее или нет. Станция, получающая широковещательные кадры предназначающиеся не ей, использует свой центральный процессор (ЦП) для их обработки, в то время как его должны были бы использовать для своих нужд другие ресурсы станции. Процесс обработки таких кадров может показаться простым делом, однако возникшая широковещательная лавина может вызвать перегрузку в сети и подключенных к ней станций. Благодаря этому процессу в определенных ситуациях снижается нагрузка на сеть за счет того, что станциям не приходится передавать некоторые кадры несколько раз, чтобы их могли получить все станции, для которых предназначены кадры.Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя станциями в сети. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю ответ. Станция 2 во время передачи кадра первой станцией также пыталась начать передачу своего кадра, однако обнаружила, что среда занята - на ней присутствует несущая частота, и вынуждена ждать, пока станция 1 не прекратит передачу своего кадра. В приведенном примере на рисунке 3 стация 2 дождалась окончания передачи кадра станцией 1, сделала паузу в 9,6 мкс и начала передачу своего кадра. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начнут передавать свои кадры.На практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются кадры 4-х различных форматов (типов). Однако один и тот же тип кадра может иметь разные названия, поэтому для каждого типа кадра приведено по нескольку наиболее употребительных назва

Содержание

Введение

Глава 1. Технология Ethernet

1.1 Спецификации IEEE для локальных сетей

1.2 Локальные сети Ethernet

1.2.1 Адресация в сетях Ethernet

1.2.2 Типы адресации кадров

1.2.3 Метод доступа CSMA/CD

1.2.4 Форматы кадров технологии Ethernet

1.2.4.1 Кадр 802.3/LLC

1.2.4.2 Кадр Raw 802.3/Novell 802.3

1.2.4.3 Кадр Ethernet DIX/Ethernet II

1.2.4.4 Кадр Ethernet SNAP

1.3 Спецификации физической среды Ethernet

1.3.1 Домен коллизий

1.3.2 Физическая среда Ethernet

1.3.2.1 10Base-5

1.3.2.2 10Base-2

1.3.2.3 10Base-T

1.3.2.4 FOIRL

1.3.2.5 10Base-FL

1.3.2.6 10Base-FB

1.3.3 Физическая среда Fast Ethernet

1.3.3.1 Работа в полнодуплексном режиме

1.3.3.2 100Base-FX

1.3.3.3 100Base-TX

1.3.3.4 100Base-T4

1.3.4 Физическая среда Gigabit Ethernet

1.3.4.1 1000Base-X

1.3.4.2 1000Base-SX

1.3.4.3 1000Base-LX

1.3.4.4 1000Base-CX

1.3.4.5 1000Base-T

Глава 2. Технология Wi-Fi

2.1 Спецификации IEEE для локальных беспроводных сетей

2.2 Концепции беспроводных физических уровней

2.2.1 Технология расширения спектра

2.2.2 Модуляция сигнала

2.2.3 Локальные беспроводные сети со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)

2.2.4 Локальные беспроводные сети, использующие широкополосную модуляцию DSSS с расширением спектра методом прямой последовательности

2.3 Локальные беспроводные сети стандарта 802.11b

2.3.1 Подуровень PLCP технологии HR-DSSS стандарта 802.11b

2.3.2 Модуляция ССК на подуровне PMD стандарта 802.11b

2.3.3 Технология двоичного пакетного сверточного кодирования (PBCC)

2.4 Локальные беспроводные сети стандарта 802.11а 2.4.1 Технология мультиплексирования с разделением по ортогональным частотам (OFDM)

2.5 Локальные беспроводные сети стандарта 802.11 g

2.5.1 Метод двоичного пакетного сверточного кодирования PBCC

2.6 Метод доступа к физической среде передачи CSMA/CA

Глава 3. Принципы построения интегрированной сети

3.1 Требования, предъявляемые к локальным вычислительным сетям

3.1.1 Производительность

3.1.2 Надежность и безопасность

3.1.3 Расширяемость и масштабируемость

3.1.4 Прозрачность

3.1.5 Поддержка разных видов трафика

3.1.6 Управляемость

3.1.7 Совместимость

3.2 Обзор топологий локальных сетей Ethernet

3.2.1 Физическая и логическая структуризация сети

3.2.2 Стандарты кабелей

3.2.3 Кабели на основе неэкранированной витой пары

3.3 Обзор топологий беспроводных сетей Wi-Fi

3.3.1 Независимые базовые зоны обслуживания (IBSS)

3.3.2 Базовые зоны обслуживания (BSS)

3.3.3 Расширенные зоны обслуживания (ESS)

3.3.4 Распределенная функция координации (DCF)

3.3.5 Точечная функция координации (PCF)

3.4 Возможность соединения станций

3.4.1 Процесс зондирования

3.4.2 Процесс аутентификации

3.4.3 Процесс привязки

3.5 Радиочастотный тракт

3.5.1 Антенны и их характеристики

3.5.2 Типы антенн

На протяжении многих десятилетий проводные и беспроводные виды связи занимали разные ниши на рынке телекоммуникаций. Проводная связь подразумевала надежность и высокую пропускную способность. Беспроводная связь использовалась для передачи информации там, где трудно или просто невозможно создать проводную кабельную сеть, а также там, где нужна свобода передвижения.

Первые беспроводные компьютерные сети воспринимались лишь как средство, позволяющее сотрудникам передвигаться по офису с ноутбуками, а не быть «привязанными» к рабочим местам. Раньше, при использовании в офисах только настольных компьютеров, считалось, что необходимо прокладывать проводную компьютерную сеть для обеспечения их взаимодействия. Использование беспроводного решения было проблематично в силу высокой стоимости оборудования, а также относительно низкой надежности и пропускной способности. Но со временем на рынке появилось новое поколение оборудования для организации беспроводных локальных сетей. Когда необходимо обеспечить свободу передвижения пользователей, достоинства данного типа оборудования по сравнению с традиционной проводной инфраструктурой очевидны.

Беспроводные технологии превосходят проводные по трем параметрам: · по срочности;

· удаленности;

· мобильности.

Срочность. Данный фактор особенно важен для стран с бурной экономической деятельностью, но сильно отставших в развитии телефонных и локальных сетей общего пользования. Надежные коммуникации нужны немедленно, а для прокладки кабельной сети необходимы колоссальные инвестиции и длительное время. Безусловно, в будущем оптоволоконный кабель сможет решить проблемы фиксированной связи лучше, чем это могут сейчас радиотехнологии, но это дорогой и длительный процесс. Более того, кабельную разводку требуется довести до каждой квартиры или учреждения. Когда все это будет сделано, фиксированная радиосвязь, возможно, будет вытеснена из больших городов и останется для обслуживания преимущественно абонентов в удаленных местностях. это только один из вариантов развития событий.

Удаленность. Преимущество не столько технологического, сколько экономического характера. Оно оказывается решающим при выборе способа подсоединения к сети удаленных абонентов, когда прокладывать кабель экономически нецелесообразно. Это могут быть абоненты, либо разбросанные по обширной малонаселенной территории, либо сгруппированные в удаленном или труднодоступном пункте. В первом случае невыгодной оказывается прокладка или подвеска кабелей абонентского доступа, во втором - магистральных кабелей. Все дело не в уровне экономического развития страны, а в степени заселенности той или иной местности.

Мобильность. Это наиболее очевидное, но не бесспорное для передачи данных отличительное свойство беспроводных технологий. Оно имеет преимущественно технологический, а не экономический характер. Невозможность подсоединения подвижных абонентов является непреодолимым ограничением кабельных сетей, которое распространяется на любой вид коммуникаций - как на обычную телефонную и факсимильную связь, так и на передачу данных. Радиотехнологии позволили решить данную проблему.

На Западе Radio-Ethernet используется преимущественно в корпоративных сетях, охватывающих территорию склада, супермаркета, завода, госпиталя, университетского городка. Если имеются две или несколько разбросанных территорий, то строится общая сеть путем соединения отдельных сегментов через арендованные (у местной телефонной компании) кабельные каналы.

В России (как и в других странах СНГ) сегментация рынка беспроводных сетей несколько иная. Те области деятельности, в которых на Западе наиболее широко применяются беспроводные сети, в России либо еще не применяют их (большие оптовые склады с автоматизированным учетом, супермаркеты), либо испытывают финансовые затруднения (больницы, университеты). Поэтому интерес к таким сетям проявляют самые разные предприятия, в особенности, имеющие несколько отделений, разбросанных по городу.

Рынок беспроводных сетей передачи данных в России, в отличие от западного рынка, формируется в большей мере операторами, чем абонентами: именно операторы закупают оборудование Radio-Ethernet, чтобы с его помощью предоставлять услуги беспроводной связи. Наиболее популярны среди этих услуг - объединение локальных сетей абонента и доступ к всемирной сети Internet. Оборудование Radio-Ethernet прекрасно подходит и для эффективного обеспечения "последней мили" вместо абонентского телефонного кабеля.

В данной дипломной работе рассматривается задача построения интегрированной сети доступа на базе технологий Ethernet и Wi-Fi.

Основная часть пояснительной записки дипломной работы содержит 4 главы: 1. Глава 1. Технология Ethernet. В данной главе описываются основы самой популярной на сегодняшний день технологии построения локальных проводных сетей Ethernet.

2. Глава 2. Технология Wi-Fi. В этой главе рассказывается о разнообразных стандартах беспроводных сетей IEEE 802.11. Особое внимание уделяется физическому уровню, в котором заключаются основные различия между проводными и беспроводными локальными сетями.

3. Глава 3. Принципы построения интегрированной сети. Указываются требования к разрабатываемой сети и способы сопряжения проводного и беспроводного сегментов. Описывается существующие виды оборудования для беспроводных сетей.

4. Глава 4. Архитектура интегрированной сети доступа на базе технологий Ethernet и Wi-Fi. Проводится анализ представленного на рынке оборудования. Выбираются устройства, отвечающие требованиям, и на их основе строится интегрированная сеть доступа.