В чем отличие мфу от принтера. МФУ – действительно многофункциональные устройства. Тестирование струйного факса

В начале развития интернета подключение сети осуществляли сетевым кабелем, который нужно было проводить в помещении таким образом, чтобы он не мешал. Его крепили и прятали, как могли. В старой мебели для компьютеров до сих пор остались отверстия для проведения кабеля.

Когда беспроводные технологии и сети Wi-Fi стали популярными, то необходимость проведения кабеля сети и его скрытия исчезла. Беспроводная технология позволяет получать интернет «по воздуху», если имеется маршрутизатор (точка доступа). Интернет начал развиваться в 1991 году, а ближе к 2010 году он уже стал особенно популярным.

Что такое Wi-Fi

Это современный стандарт получения и передачи данных от одного устройства к другому. При этом устройства должны быть оснащены радиомодулями. Такие модули Wi-Fi входят в состав многих электронных приборов и техники. Сначала они входили только в комплект планшетов, ноутбуков, смартфонов. Но теперь их можно найти в фотоаппаратах, принтерах, стиральных машинах, и даже мультиварках.

Принцип работы

Чтобы заходить в Wi-Fi, необходимо наличие точки доступа. Такой точкой на сегодняшний день в основном является маршрутизатор. Это маленькая коробочка из пластика, на корпусе которой имеется несколько гнезд для подключения интернета по проводу. Сам маршрутизатор связан с интернетом по сетевому проводу, называемому витой парой. По антенне точка доступа раздает информацию из интернета в сеть Wi-Fi, по которой различные устройства, имеющие приемник Wi-Fi, принимают эти данные.

Вместо маршрутизатора может работать ноутбук, планшет или смартфон. Они также должны иметь подключение к сети интернета по мобильной связи через сим-карту. Эти устройства имеют такой же принцип действия обмена данными, как у маршрутизатора.

Метод подключения интернета к точке доступа не имеет значения. Точки доступа делятся на частные и публичные. Первые применяются только для пользования самими владельцами. Вторые дают доступ в интернет за деньги, либо бесплатно большому количеству пользователей.

Публичные точки (горячие) чаще всего имеются в общественных местах. К таким сетям легко подключиться, находясь на территории этой точки, либо рядом с ней. В некоторых местах требует авторизоваться, но вам предлагают пароль и логин, если вы будете пользоваться платными услугами данного заведения.

Во многих городах вся их территория полностью охватывает сеть Wi-Fi. Чтобы подключиться к ней, нужно оплатить абонемент, который стоит не дорого. Потребителям предоставляют как коммерческие сети, так и со свободным доступом. Такие сети строят муниципалитеты, частные лица. Небольшие сети для жилых домов, общественных заведений со временем становятся крупнее, применяют пиринговое соглашение, чтобы взаимодействовать свободно друг с другом, работать на добровольной помощи и пожертвования других организаций.

Власти городов часто спонсируют аналогичные проекты. Например, во Франции в некоторых городах предоставляют доступ без ограничений в интернет тем, кто даст разрешение использовать крышу дома для установки антенны Wi-Fi. Много университетов на западе разрешают доступ в сеть студентам и посетителям. Число хот-спотов (публичных точек) неуклонно растет.

Стандарты Wi-Fi

IЕЕЕ 802.11 – протоколы для низких скоростей обмена данными, основной стандарт.

IЕЕЕ 802.11а – является несовместимым с 802.11b, для высоких скоростей, использует каналы частоты 5 ГГц. Способность пропускать данные до 54 Мбит/с.

IЕЕЕ 802.11b – стандарт для быстрых скоростей, частота канала 2,4 ГГц, пропускная способность до 11 Мбит/с.

IЕЕЕ 802.11g – скорость эквивалентна стандарту 11а, частота канала 2,4 ГГц, совместим с 11b, скорость пропускания до 54 Мбит/с.

IЕЕЕ 802.11n – наиболее прогрессивный коммерческий стандарт, частоты каналов 2,4 и 5 ГГц, может работать совместно с 11b, 11g, 11а. Наибольшая скорость работы 300 Мбит/с.

Чтобы подробнее представить работу различных стандартов беспроводной связи, рассмотрим информацию в таблице.

Применение сети Wi-Fi

Основное назначение беспроводной связи в быту – это вход в интернет для посещения сайтов, общение в сети, скачивание файлов. При этом нет нужды в проводах. С течением времени прогрессирует распространение точек доступа по территории городов. В будущем можно будет пользоваться интернетом с помощью сети Wi-Fi в любом городе без ограничений.

Такие модули применяются для создания сети внутри ограниченной территории между несколькими устройствами. Многие фирмы уже разработали мобильные приложения для мобильных гаджетов, которые дают возможность обмениваться информацией через сети Wi-Fi, но при этом не подключаясь к интернету. Это приложение организует тоннель шифрования данных, по которому будет передаваться информация другой стороне.

Обмен информацией осуществляется гораздо быстрее (в несколько десятков раз), чем по известному нам Блютузу. Смартфон может выступать и в роли игрового джойстика в соединении с игровой консолью, либо компьютером, выполнять функции пульта управления телевизором, работающим по Wi-Fi.

Порядок применения сети Wi-Fi

Для начала нужно купить маршрутизатор. В желтое или белое гнездо необходимо вставить сетевой провод, настроить по прилагаемой инструкции.

На принимающих устройствах с модулем Wi-Fi включают его, выполняют поиск необходимой сети и производят подключение. Чем большее количество устройств будет подключено к одному маршрутизатору, тем меньше будет скорость передачи данных, так как скорость поровну делится на все устройства.

Модуль Wi-Fi выглядит в виде обычной флешки, подключение осуществляется по интерфейсу USB. Он имеет невысокую стоимость. На мобильном устройстве можно включить точку доступа, которая будет исполнять роль маршрутизатора. Во время раздачи смартфоном интернета по точке доступа, на нем не рекомендуется слишком загружать процессор, то есть, нежелательно смотреть видео, или скачивать файлы, так как скорость делится между подключенным и раздающим устройством по остаточному принципу.

Wi-Fi технология дает возможность заходить в сеть интернета без кабеля. Источником такой беспроводной сети может быть любое устройство, у которого есть радиомодуль Wi-Fi. Радиус распространения зависит от антенны. С помощью Wi-Fi создают группы устройств, а также можно просто передавать файлы.

Достоинства Wi — Fi

• Не требуется протяжка проводов. За счет этого достигается экономия средств на прокладку кабеля, разводку, а также экономится время.
• Неограниченное расширение сети, с повышением числа потребителей, точек сети.
• Нет необходимости портить поверхности стен, потолков для прокладки кабеля.
• Совместимость на глобальном уровне. Это группа стандартов, которая работает на устройствах, произведенных в разных странах.

Недостатки Wi — Fi

• В ближнем зарубежье применение сети Wi-Fi без разрешения допускается для создания сети в помещениях, складах, на производстве. Для связи двух соседних домов общим радиоканалом, требуется обращение в надзорный орган.
• Правовой аспект. В разных странах относятся по-разному к применению передатчиков диапазона Wi-Fi. Некоторые государства требуют все сети регистрировать, если они действуют за помещениями. В других ограничивают мощность передатчика и определенные частоты.
• Стабильность связи. Маршрутизаторы, установленные дома, распространенных стандартов раздают сигнал на расстояние 50 метров внутри зданий, и 90 метров за помещением. Многие электронные устройства, погодные факторы уменьшают уровень сигнала. Дальность расстояния зависит от частоты работы и других параметров.
• Помехи. В городах возникает значительная плотность точек установки маршрутизаторов, поэтому часто возникают проблемы подключения к точке, если рядом есть другая точка, работающая на той же частоте с шифрованием.
• Параметры изготовления. Часто бывает, что производители не придерживаются определенных стандартов изготовления устройств, поэтому точки доступа могут иметь нестабильную работу, скорость отличается от заявленной.
• Потребление электроэнергии. Достаточно большой расход энергии, снижающий заряд батарей и аккумуляторов, увеличивает нагрев оборудования.
• Безопасность. Шифрование данных по стандарту WЕР является ненадежным, легко взламываемым. Протокол WРА, который более надежен, не поддерживают точки доступа на старом оборудовании. Наиболее надежным считается сегодня протокол WРА2.
• Ограничение функций. Во время передачи малых пакетов информации к ним присоединяют много информации служебного пользования. Это делает качество связи хуже. Поэтому не рекомендуют применять сети Wi-Fi для организации работы IР телефонии по протоколу RТР, так как нет гарантии по качеству связи.

Особенности Wi-Fi и Wi MAX

Технология сети Wi-Fi прежде всего создавалась для организаций, чтобы уйти от проводной связи. Однако сейчас эта беспроводная технология набирает популярность для частного сектора. Виды беспроводных связей Wi-Fi и Wi MAX родственные по выполняемым задачам, но решают разные проблемы.

Устройства Wi MAX имеют особые цифровые сертификаты связи. Достигается полная защита потоков данных. На базе Wi MAX образуются частные конфиденциальные сети, которые дают возможность создавать защищенные коридоры. Wi MAX передает необходимую информацию, не смотря на погоду, постройки и другие препятствия.

Также этот вид связи используют для видеосвязи высокого качества. Можно выделить основные его преимущества, состоящие в надежности, мобильности, высокой скорости.

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/

Инфракрасный порт

Инфракрасный порт, по-другому Infrared Data Association -- IrDA, ИК-порт, это группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи. Инфракрасный порт является разновидностью оптической линии связи ближнего радиуса действия.

Была особо популярна в конце 1990-х начале 2000-х годов. В данное время практически вытеснена более современными способами связи, такими как WiFi и Bluetooth. Основные причины отказа от ИК-портов были:

1. Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось прозрачное окно, через которое и работал ИК-порт.

2. Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приемник-передатчик.

3. Относительно низкая скорость передачи данных первых реализаций стандарта. В последующих ревизиях стандарта этот недостаток исправили: скоростные возможности немного превышают, например, возможности самой распространенной, на сегодняшний момент, версии протокола Bluetooth (спецификация 4.0). Однако широкого распространения скоростные варианты IrDA получить уже не успели.

Аппаратная реализация, обычно, представляет собой пару из излучателя и приемника. Излучатель представляет собой инфракрасный светодиод. Приемник же представлен в виде фотодиода. Наличие и передатчика и приемника на каждой из сторон является необходимым для гарантированной доставки данных.

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с ИК-портами. Например, дистанционный пульт управления передает команды на телевизор или видеомагнитофон с помощью IrDA. До недавнего времени ИК-портами оснащалась большая часть мобильных телефонов, ноутбуков и карманных компьютеров. Также ими оснащаются некоторые принтеры и цифровые фотоаппараты. Большинство настольных ПК, напротив, не имеет инфракрасного порта в стандартной системной конфигурации, и для них необходим ИК-адаптер, который подключается к компьютеру через USB-порт или в специальный разъем на материнской плате.

Через ИК-порт, с помощью протоколов высокого уровня, например IrOBEX, можно, например, передать цифровую визитную карточку, мелодию, картинку или файл на другой мобильник или компьютер, на котором также имеется ИК-порт. Этот же протокол позволяет организовывать синхронизацию данных. Через другие протоколы, например IrCOMM и IrLAN, можно изпользовать мобильный телефон в качестве беспроводного модема или же связывать устройства в локальную сеть, наподобие Ethernet.

Так как пульты дистанционного управления использовали тот же протокол, что и мобильные устройства, с помощь КПК можно было управлять устройством, как и пультом управления. Но для этого приходилось использовать дополнительное программное обеспечение.

Bluetooth (дословно переводится как синий зуб) -- спецификация беспроводных персональных сетей. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры и многие другие устройства на бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 100 метров друг от друга, однако дальность сильно зависит от преград и помех, даже в разных помещениях.

Слово Bluetooth -- перевод на английский язык датского слова «Blеtand» («Синезубый»). Так прозвали когда-то короля викингов Харальда I Синезубого, жившего в Дании около тысячи лет назад.

Прозвище это король получил за темный передний зуб. Харальд I правил в X веке Данией и частью Норвегии и объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт.

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне, который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,48 ГГц).

В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, так называемый FHSS. Этот метод прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «беспроводное качество» или «беспроводная точность») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Термин «Wi-Fi» изначально был придуман как игра слов для привлечения внимания потребителя «намёком» на Hi-Fi (англ. High Fidelity -- высокая точность). Несмотря на то, что поначалу в некоторых пресс-релизах WECA фигурировало словосочетание «Wireless Fidelity» («беспроводная точность»), на данный момент от такой формулировки отказались, и термин «Wi-Fi» никак не расшифровывается.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую».

Точка доступа передаёт свой идентификатор сети, называемый SSID, с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа.

При попадании приемника в зону действия двух точек доступа с одинаковым идентификатором, он выбирает между ними на основании уровня сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения.

Преимущества Wi-Fi:

1. Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

2. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

3. Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Гарантируется совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi.

4. Мобильность. Вы больше не привязаны к одному месту и можете пользоваться Интернетом в комфортной для вас обстановке.

5. В пределах Wi-Fi зоны в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с компьютеров, ноутбуков, телефонов и т. д.

6. Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на порядок (в 10 раз) меньше, чем у сотового телефона.

беспроводной связь инфракрасный порт

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability 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). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

WiMAX подходит для решения следующих задач:

1. Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

2. Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

3. Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

4. Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.

5. Создания систем удалённого мониторинга (monitoring системы), как это имеет место в системе SCADA.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с более 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 городов.

WiMax позволяет передавать данные по радиоканалу (подобно мобильной связи) в городских условиях, не смотря на застройки, деревья или погодные условия. Передатчики WiMax устанавливаются провайдерами в различных районах города и позволяют подключаться к интернету в пределах всей зоны покрытия с помощью компьютера или мобильного телефона, поддерживающего WiMax. Кроме доступа к интернету WiMax используется для высококачественной голосовой и видео-связи.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

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


История создания технологий беспроводного доступа. Описания набора стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне. Исследование принципа работы беспроводной связи Wi-Fi. Анализ рынка инфраструктуры Wi-Fi операторского класса.

презентация , добавлен 28.10.2014


Осуществление беспроводной передачи данных по технологиям ближней связи, применяемые в мобильных устройствах. IrDA: преимущества и недостатки. Bluetooth для мобильной связи, потребность в устройствах, частотный конфликт. Системные и технические аспекты.

реферат , добавлен 23.04.2009


Современные системы телекоммуникаций; основные стандарты подвижной связи GSM, CDMA 200, UMTS. Использование операторами сотовых сетей новых услуг и технологий 3-го поколения. Характеристики новейших стандартов беспроводного доступа: Wi-Fi, Bluetooth.

учебное пособие , добавлен 08.11.2011


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


Анализ технологий беспроводной связи в городе Алматы. Технология проектирования сети WiMAX. Базовая станция Aperto PacketMax-5000 на объекте ЦА АО "Казахтелеком" (ОПТС-6). Расчет параметров сети и оптимизации пакета. Финансовый план построения сети.

дипломная работа , добавлен 01.04.2014


Основные характеристики стандарта WiMAX, архитектура построения сети. Принципы построение сетей WiMAX в посёлке городского типа. Выбор аппаратуры и расчет сети. Расчет капитальных вложений, доходов и срока окупаемости. Мероприятия по технике безопасности.

дипломная работа , добавлен 22.06.2012


Естественнонаучные открытия в области электротехники. Первые устройства беспроводной связи. Формирование научных основ радиотехники. Начало беспроводной связи. Внедрение радиостанций в массовое производство. История радио и "беспроводной телеграфии".

реферат , добавлен 10.06.2015


Анализ стандарта беспроводной передачи данных. Обеспечение безопасности связи, основные характеристики уязвимости в стандарте IEEE 802.16. Варианты построения локальных вычислительных сетей. Виды реализаций и взаимодействия технологий WiMAX и Wi-Fi.

курсовая работа , добавлен 13.12.2011


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.

Среди наиболее известных беспроводных технологий можно выделить: Wi-Fi, Wi-Max, Bluetooth, Wireless USB и относительно новую технологию - ZigBee, которая изначально разрабатывалась с ориентацией на промышленные применения.

Рисунок 1 – Стандарты беспроводной связи

Каждая из этих технологий имеет свои уникальные характеристики (см. рисунок 2), которые определяют соответствующие области применения.

Попытаемся сформулировать требования, которым должна удовлетворять технология связи для ее успешного применения в промышленности. Допустим, имеется некий промышленный объект, состоящий из нескольких насосных электроприводов, устройства сбора информации с различных технологических датчиков, например, датчиков давления, температуры, расхода, в том числе установленных удаленно, операторского пульта и диспетчерского пункта. Управление насосами производится с операторского пульта, а в диспетчерском пункте производится непрерывный мониторинг системы.

Рисунок 2 – Основные характеристики популярных стандартов беспроводной связи

Очевидно, что оптимальным вариантом с точки зрения простоты и удобства было бы объединение всех устройств, участвующих в обмене информацией, в единую информационную сеть, работающую в одном стандарте. Поскольку на промышленном объекте могут быть установлены устройства различной сложности и, соответственно, стоимости, то программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий доступ каждого устройства в информационную сеть, должен быть достаточно дешевым. Также технология связи должна обеспечивать необходимую дальность и скорость соединений. А если принять во внимание то, что промышленная установка может быть дополнена новыми узлами (например, еще одним насосом или устройством сбора информации), то от технологии связи требуется возможность масштабирования. Ну и, конечно же, коммуникационная технология должна обеспечивать надежность и безопасность передачи информации. Рассмотренный случай является типичным примером распределенной системы управления, где каждый из узлов, являясь интеллектуальным, выполняет свою локальную задачу автоматизации, а связи между узлами являются «слабыми» - в основном по сети передаются команды оперативного управления и смены установок регулируемых переменных, сообщения о состоянии оборудования и технологического процесса. Каждый узел, например, на базе преобразователя частоты имеет собственные каналы связи с технологическими датчиками, и необходимость в передаче больших потоков данных отсутствует.

Анализ беспроводных технологий , , показывает, что высокоскоростные технологии Wi-Fi, Wi-Max, Bluetooth, Wireless USB предназначены в первую очередь для обслуживания компьютерной периферии и устройств мультимедиа. Они оптимизированы для передачи больших объемов информации на высоких скоростях, работают в основном по топологии «точка-точка» или «звезда» и малопригодны для реализации сложных разветвленных промышленных сетей с большим количеством узлов. Напротив, технология ZigBee имеет достаточно скромные показатели скорости передачи данных и расстояния между узлами, но обладает следующими важными, с точки зрения применения в промышленности, преимуществами.

1.Она ориентирована на преимущественное использование в системах распределенного мульти-микропроцессорного управления со сбором информации с интеллектуальных датчиков, где вопросы минимизации энергопотребления и процессорных ресурсов являются определяющими.

2.Предоставляет возможность организации самоконфигурируемых сетей со сложной топологией, в которых маршрут сообщения автоматически определяется не только числом исправных или включенных/выключенных на текущий момент устройств (узлов), но и качеством связи между ними, которое автоматически определяется на аппаратном уровне.

3.Обеспечивает масштабируемость - автоматический ввод в работу узла или группы узлов сразу после подачи питания на узел.

4.Гарантирует высокую надежность сети за счет выбора альтернативного маршрута передачи сообщений при отключениях/сбоях в отдельных узлах.

5.Поддерживает встроенные аппаратные механизмы шифрации сообщений AES-128, исключая возможность несанкционированного доступа в сеть.

Организация сети ZigBee

ZigBee - относительно новый стандарт беспроводной связи, который изначально разрабатывался как средство для передачи небольших объемов информации на малые расстояния с минимальным энергопотреблением. Фактически этот стандарт описывает правила работы программно-аппаратного комплекса, реализующего беспроводное взаимодействие устройств друг с другом.

Стек протоколов ZigBee представляет собой иерархическую модель, построенную по принципу семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах OSI (Open System Interconnection). Стек включает в себя уровни стандарта IEEE 802.15.4, отвечающие за реализацию канала связи, и программные сетевые уровни и уровни поддержки приложений, определенные спецификацией ZigBee . Модель реализации стандарта связи ZigBee представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Многоуровневая модель стандарта связи ZigBee

Стандарт IEEE 802.15.4 определяет два нижних уровня стека: уровень доступа к среде (MAC) и физический уровень передачи данных в среде распространения (PHY), то есть нижние уровни протокола беспроводной передачи данных . Альянс определяет программные уровни стека ZigBee от уровня канала передачи данных (Data Link Control) до уровня профилей устройств (ZigBee Profiles). Прием и передача данных по радиоканалу осуществляется на физическом уровне PHY, определяющем рабочий частотный диапазон, тип модуляции, максимальную скорость, число каналов (таблица 1). Уровень PHY осуществляет активацию-дезактивацию приемопередатчика, детектирование энергии принимаемого сигнала на рабочем канале, выбор физического частотного канала, индикацию качества связи при получении пакета данных и оценку свободного канала. Важно понимать, что стандарт 802.15.4 - это физическое радио (микросхема радио-приемопередатчика), а ZigBee - это логическая сеть и программный стек, обеспечивающие функции безопасности и маршрутизации.

Далее в структуре стека ZigBee следует уровень контроля доступа к среде IEEE 802.15.4 MAC, осуществляющий вход и выход из сети устройств, организацию сети, формирование пакетов данных, реализацию различных режимов безопасности (включая 128-битное шифрование AES), 16- и 64-битную адресацию.

Уровень MAC обеспечивает различные механизмы доступа в сеть, поддержку сетевых топологий от «точка-точка» до «многоячейковая сеть», гарантированный обмен данными (ACK, CRC), поддерживает потоковую и пакетную передачи данных.

Для предотвращения нежелательных взаимодействий возможно использование временного разделения на основе протокола CSMA-CA (протокол множественного доступа к среде с контролем несущей и предотвращением коллизий).

Временное разделение ZigBee базируется на использовании режима синхронизации, при котором подчиненные сетевые устройства, большую часть времени находящиеся в «спящем» состоянии, периодически «просыпаются» для приема сигнала синхронизации от сетевого координатора, что позволяет устройствам внутри локальной сетевой ячейки знать, в какой момент времени осуществлять передачу данных. Данный механизм, основанный на определении состояния канала связи перед началом передачи, позволяет существенно сократить (но не устранить) столкновения, вызванные передачей данных одновременно несколькими устройствами. Стандарт 802.15.4 основывается на полудуплексной передаче данных (устройство может либо передавать, либо принимать данные), что не позволяет использовать метод CSMA-CA для обнаружения коллизий - только для их предотвращения.

В спецификации стека предусмотрены три типа устройств: координатор, маршрутизатор и конечное устройство. Координатор инициализирует сеть, управляет ее узлами, хранит информацию о настройках каждого узла, задает номер частотного канала и идентификатор сети PAN ID, а в процессе работы может являться источником, приемником и ретранслятором сообщений. Маршрутизатор отвечает за выбор пути доставки сообщения, передаваемого по сети от одного узла к другому, и в процессе работы также может являться источником, приемником или ретранслятором сообщений. Если маршрутизаторы имеют соответствующие возможности, они могут определять оптимизированные маршруты к определенной точке и хранить их для последующего использования в таблицах маршрутизации. Оконечное устройство не участвует в управлении сетью и ретрансляции сообщений, являясь только источником/приемником сообщений.

Среди свойств ZigBee следует особо выделить поддержку сложных топологий сетей. Именно за счет этого, при относительно малой максимальной дальности связи двух близлежащих устройств, возможно расширить зону покрытия сети в целом. Также этому способствует 16-битная адресация, позволяющая объединять в одну сеть более 65 тыс. устройств.

Рисунок 4 – Топологии сетей ZigBee

Большинство используемых в настоящее время стандартов беспроводных сетей разработано Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE).

Беспроводные сети можно разделить на персональные (WPAN), локальные (WLAN), городские (WMAN) и глобальные (WWAN) сети.

Стандарты IEEE относятся только к трем последним типам беспроводных сетей.

Персональные беспроводные сети находятся в ведении рабочей группы стандарта 802.15. В рамках стандарта определено четыре группы, решающие различные задачи.

Персональные беспроводные сети

Таб.1. Стандарты 802.15.x

Локальные беспроводные сети

Наиболее распространенным стандартом беспроводных сетей является технология IEEE 802.11, это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. Пользователям более известен по названию Wi-Fi, фактически являющимся брендом, предложенным и продвигаемым организацией Wi-Fi Alliance.

Таб.2. Стандарты 802.11.x

Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего четыре, это: 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11n.

Стандарт IEEE 802.11a имеет большую ширину полосы из семейства стандартов 802.11, предусматривая скорость передачи данных до 54 Мбит/с. В отличие от базового стандарта, ориентированного на область частот 2,4 ГГц, спецификациями 802.11a предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц. В качестве метода модуляции сигнала выбрано ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). К недостаткам 802.11a относятся более высокая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а так же меньший радиус действия.

В стандарте IEEE 802.11b скорость передачи данных до 11 Мбит/с, работает в диапазоне 2,4 ГГц, этот стандарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей. Поскольку оборудование, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.

Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием 802.11b и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с, поэтому на сегодняшний день это наиболее перспективный стандарт беспроводной связи.

Стандарт 802.11n повышает 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. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 - 2,5 или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах: наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n «чистом» режиме - 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Стандарт 802.11 ас работает только в спектре 5GHz. Будет обеспечена обратная совместимость с устройствами 802.11n (в 5GHz) и 802.11а. При этом ожидается существенное увеличение не только полосы пропускания, но и покрытия.

Важным нововведением является технология MU-MIMO (Multiple User). Это фактически пространственный радиокоммутатор, позволяющий одновременно передавать и принимать данные от множества пользователей по одному частотному каналу.

В части услуг 802.11ac, с одной стороны, сфокусирован на значительно более полноценную замену проводному доступу на высоких скоростях, чем 802.11n. С другой стороны, естественно, есть цель и в эффективной поддержке мультимедийных услуг вокруг потокового видео высокого разрешения.

Доступность частотных каналов в спектре 5GHz, что существенно варьируется от страны к стране, и в РФ составляет, например, всего 100MHz (5150-5250MHz). Поэтому пока наш регулятор глубоко не задумается о необходимости высвобождении части спектра 5GHz под задачи Wi-Fi, как сделано во многих странах, такая привлекательная технология будет оставаться красивой сказкой в наших реалиях.

802.11 ad Cтандарт будет работать в спектре 60GHz, который не лицензируется в большинстве стран. Здесь доступно значительно больше свободной полосы, чем в перегруженном 2.4GHz и уже загружаемом спектре 5GHz.

В части услуг данный стандарт сфокусирован на поддержке видео высокого разрешения (HD). Также здесь ожидается возникновение услуг типа «wireless docking», когда все устройства компьютер, монитор, проектор и т.д. имеют беспроводный обмен данными. Используемая сверхвысокая частота приводит к тому, что сигналы довольно узконаправленные. Также возникает много проблем из-за интенсивного поглощения сигналов при прохождении сквозь препятствия, поэтому основной ожидаемый сценарий использования - это взаимодействие устройств в пределах комнаты.

Ожидается, что 802.11ad должен быть совместим со стандартом WiGig.

Региональные и городские сети

Технологии, объединенные под торговой маркой WiMAX, направлены на реализацию широкополосного беспроводного доступа на значительных расстояниях. Коммерческим продвижением технологии занимается организация WiMAX Forum.

Согласно спецификации стандарта 802.16, максимальное расстояние, на котором возможно взаимодействие по сетям WiMAX, составляет 50 км, а суммарная пропускная способность - 70 Мбит/с.

В условиях реальной эксплуатации эти показатели гораздо скромнее и составляют около 8 км и 2 Мбит/с. Такие характеристики делают протокол WiMAX очень привлекательным для замены традиционных технологий по предоставлению «последней мили» при доступе к сети Internet и телефонии. Провайдеры разветвленной городской беспроводной сети могут предоставлять «выделенные» беспроводные каналы для организации виртуальных частных сетей между офисами компаний. Преимущества очевидны: большая, чем при использовании технологии SL, пропускная способность, отсутствие необходимости прокладки кабелей.

В ближайшее время намечается широкое внедрение устройств стандарта 802.16е. Это мобильный вариант протокола WiMAX, рассчитанный на использование в качестве конечных терминалов таких устройств, как компьютеры, КПК, мобильные телефоны и т.д.

Разработанный при содействии правительства стандарт WiBRO выполняет те же функции, что и стандарт 802.16е, и совместим с ним. В первоначальном варианте протокола WiMAX, описанного в стандарте 802.16с использовались частоты в диапазоне 10…66 ГГц. Этому диапазону присущи некоторые ограничения, связанные с лицензированием. Кроме того, его нельзя применять в условиях наличия препятствий между приемником и передатчиком.

Стандарт 802.16а, описывающий использование диапазона 2… 11 ГГц вышел в 2004 г. Поскольку логика работы WiMAX предполагает применение схемы точка-многоточка с фиксированной пропускной способностью канала для каждого из абонентов, на канальном уровне используется механизм множественного доступа к несущей с разделением по времени (Time Division Multiple Access, TDMA). Этот метод широко используется в сотовых сетях (например, GSM) и позволяет реализовать гарантированное качество обслуживания.

Стандарт 802.16 предполагает шифрование трафика с использованием алгоритма DES. Мобильный вариант WiMAC (802.16е) расширяет возможности по защите информации, добавляя аутентификацию станций по протоколу ЕАР, управление ключами с использованием протокола Privacy and Key Management Protocol Version 2 (PKMv2) и шифрование AES. При использовании стандарта 802.16 для передачи корпоративных данных рекомендуется усилить встроенные механизмы защиты с помощью технологий построения виртуальных частных сетей.

При проектировании и развертывании сетей нужно помнить о том, что частотный диапазон выделенный для Wi-Fi весьма тесен, поэтому нужно стараться не использовать антенн с коэффициентом усиления больше чем необходимо, а также принять меры для недопущения помех соседними сетям.