Беспроводные технологии локальных и глобальных сетей

Беспроводные  технологии локальных  и глобальных сетей

Введение

Уже несколько  десятилетий  люди применяют  компьютерные сети для обеспечения  связи  между персоналом,  компьютерами и серверами  в компаниях, колледжах  и городах. Однако наблюдается  тенденция  ко все более широкому  использованию беспроводных сетей.  И действительно, сейчас доступны  беспроводные интерфейсы, позволяющие использовать сетевые службы,  работать с электронной почтой  и просматривать Web-страницы независимо от того, где находится пользователь.

Эти беспроводные приложения позволяют  людям "расширить"  свое рабочее  место и получить в результате этого ряд преимуществ. Во время  деловых поездок можно, например, отправлять электронные письма в  ожидании  посадки на самолет  в аэропорту. Домовладельцы  могут  с легкостью  использовать общее Internet-соединение для многих  ПК  и ноутбуков  без прокладки  кабелей. 

Беспроводные сети играют важную роль в жизни людей, где бы они ни находились — на работе, дома или в общественном месте. Даже если беспроводная сеть создается с простой целью — обеспечить связь пользователей с источниками информации без использования проводов, нужно вначале разобраться в основных концепциях беспроводных сетей, а потом уже выяснять, как они работают. В этой главе рассмотрены основные определения, относящиеся к беспроводным сетям, и показано, какую пользу они могут принести в том или ином случае. 

Области применения беспроводных сетей

  Беспроводные сети поддерживают множество приложений, которые выгодны для пользователя тем, что обеспечивают его мобильность  и высокую надежность связи в отличие от подверженных сбоям кабельных соединений.  Более того, во многих случаях благодаря применению беспроводных сетей достигается существенная экономия средств за счет повышения эффективности труда и уменьшения количества периодов вынужденного бездействия, возникающих при применении проводных сетей. Для использования большинства технологий беспроводных сетей не требуется лицензия, что делает их развертывание простым и экономически выгодным. 

Основные конфигурации

  В большинстве случаев беспроводная сеть — это просто расширение какой-нибудь уже существующей проводной сети. В этом случае служащий может выполнять определенное задание, находясь в оптимальном для этого месте, а не там, где у него есть доступ к проводной сети. Например, работник склада может использовать беспроводное ручное устройство для сканирования предметов, разгружаемых из грузовика. Это намного эффективнее, чем записывать их номера с последующим введением их в настольный терминал, находящийся где-то в помещении, далеко от погрузочной платформы.

Другая ситуация — специализированная беспроводная сеть, полностью устраняющая необходимость в каких то проводах. Так, спасательная команда, прибывшая на место авиакатастрофы, может быстро развернуть временную беспроводную сеть непосредственно на месте катастрофы. Все компьютерные устройства спасателей будут напрямую взаимодействовать друг с другом. Это даст им возможность иметь централизованный доступ к важной информации, касающейся катастрофы. 

Преимущества беспроводной сети

  Люди, проживающие в разных уголках земного шара, получают пользу от беспроводных соединений, проверяя свою электронную почту, просматривая страницы Internet и получая доступ к корпоративным приложениям. Продолжающееся улучшение изделий, в состав которых входит беспроводной интерфейс, позволяет им обходиться без проводов и пользоваться преимуществами мобильности и гибкости. В итоге повышается эффективность, точность и надежность. 

Выводы

  Неблагоприятная погода (тропический циклон или торнадо) может причинить вред как воздушным, так и подземным кабельным коммуникациям. Из-за чего все проживающие в больших зданиях лишаются доступа к важным приложениям. Хотя проводные сети обычно  имеют более высокие характеристики, их подверженность простоям может снизить уровень их надежности до неприемлемого.

  Беспроводная сеть существенно уменьшает количество проблем, связанных с физическим повреждением. Коэффициент готовности такой системы гораздо выше, благодаря чему пользователи могут пользоваться ее услугами большую в процентном отношении часть времени. Проводная сеть может оказаться необходимой, если беспроводная не удовлетворяет предъявляемым к сети требованиям,  но беспроводная сеть может обеспечить резервирование проводного канала связи. Комбинация проводной и беспроводной линий связи между строениями позволяет создать надежные и вместе с тем высокопроизводительные системы.

  Беспроводная сеть позволяет обойтись без проводных соединений между компьютерными устройствами, такими как PDA и ноутбуки, и существующими сетями. Это делает компьютерные устройства и их обладателей абсолютно мобильными при взаимодействии с Internet и корпоративными приложениями. Пользователь может оставаться на связи, где бы он ни находился. 

Компоненты беспроводных сетей

Рис. 2.2. Компьютерные устройства беспроводных сетей выполняют различные функции 

  Для обеспечения  работы мобильных приложений компьютерные устройства должны быть компактными, чтобы людям было удобно длительное время носить их с собой. Обычно они имеют небольшие экраны,  клавиатуры с небольшим числом клавиш и малогабаритные батареи. Обладая мобильностью, они вместе с тем поддерживают лишь некоторые приложения.

Стационарные и переносные компьютерные устройства гораздо больших размеров, снабжены большими экранами и клавиатурами, что делает их удобнее для просмотра Web-страниц и выполнения других приложений, требующих относительно высоких характеристик. Но проблема состоит в их большой массе и неудобстве перемещения с места на место.

Пользователи могут приспособить уже существующие компьютерные устройства для работы в беспроводной сети.  Например,  установив плату интерфейса  беспроводной сети в ноутбук. Некоторые  устройства, такие как беспроводные сканеры кодов, способны работать только в беспроводной сети.

Компьютерное  устройство  имеет  также  операционную  систему,  такую  как Windows, Linux или  MAC OS, которая запускает на выполнение  программное обеспечение, необходимое для реализации приложения беспроводной сети.  

Платы интерфейса сети

  Плата интерфейса сети, или сетевой адаптер (network interface card), обеспечивает интерфейс  между компьютерным устройством и инфраструктурой  беспроводной сети. Она устанавливается внутри компьютерного устройства, но применяются и внешние сетевые адаптеры, которые после включения остаются вне компьютерного устройства. На рис. 2.3 представлены образцы беспроводных плат интерфейса сети нескольких типов. 

  Стандарты на беспроводную сеть определяют, как должна функционировать плата  интерфейса сети. Например,  плата, соответствующая стандарту IEEE 802.lib, сможет взаимодействовать лишь с беспроводной сетью, инфраструктура которой соответствует этому же стандарту. Поэтому пользователи должны быть внимательными и заботиться о том, чтобы выбранная ими плата соответствовала типу инфраструктуры той беспроводной сети, к которой они желают получить доступ.

• Peripheral Component Interconnect (PCI). На сегодня локальная шина соединения периферийных устройств — наиболее популярный интерфейс для ПК, поскольку имеет высокие характеристики. Изначально разработала и выпустила PCI в 1993 г. компания Intel, и эта шина до сих пор удовлетворяет потребностям последних моделей мультимедийных компьютеров.  Схемные решения PCI могут распознать совместимые PCI-платы и начать  работу с операционной системой компьютера, чтобы выполнить конфигурацию каждой платы. Это экономит время и позволяет избежать ошибок при установке плат неопытными  пользователями.

• PC Card. Платы конструктива PC Card были разработаны в начале 90-х годов Международной ассоциацией производителей плат памяти для персональных компьютеров IBM PC (Personal Computer Memory  Card International Association, PCMCIA). PC Card представляет собой устройство размером с кредитную карту, содержащее внешнюю память, модемы, устройства подключения к внешним устройствам, а также обеспечивающее совместимость с беспроводной сетью для небольших компьютерных устройств, таких как ноутбуки и PDA. Наиболее широко распространенны и даже более популярны, чем PCI, поскольку используются в ноутбуках и PDA, число которых быстро растет. Можно использовать PC Card и в настольном ПК, воспользовавшись адаптером, преобразующим PC Card в плату PCI, т.е. одна сетевая интерфейсная плата для двух компьютеров.

  Помимо внутренних плат интерфейса сети выпускается большое количество внешних сетевых интерфейсов, подключаемых к компьютерному устройству через параллельный, последовательный или USB-порт. Они могут быть полезны для стационарных компьютеров, но существенно затрудняют мобильность для большинства беспроводных приложений.

В состав беспроводной платы интерфейса сети должна входить антенна, преобразующая электрические сигналы в радиоволны или оптическое излучение для пере- дачи их через воздушную среду². Конструкции антенн различны: они могут быть внешними, внутренними, постоянными и съемными. Например, антенна для PC Card обычно прикрепляется к краю платы и выступает за пределы ноутбука. 

Воздушная среда

  Кроме привычных способов использования воздуха, он является также той средой, в которой распространяются сигналы беспроводных систем связи, являющихся главной составляющей беспроводных сетей. Воздух — канал передачи информационных потоков между компьютерными устройствами  и беспроводной инфраструктурой. Связь через беспроводные сети можно рассматривать как аналогию общения посредством речи. Если дистанция между собеседниками возрастает, они начинают хуже слышать друг от друга, особенно если рядом что-то шумит.

Информационные сигналы беспроводных сетей также распространяются через воздух, но благодаря своим  свойствам  могут распространяться  на значительно большие расстояния, чем речевые сигналы. Эти сигналы не слышны человеку, поэтому можно усиливать их до более высоких уровней, не опасаясь помешать разговорам. Однако качество связи зависит от наличия препятствий, которые мешают распространению сигналов или рассеивают их,  из-за чего уровень сигналов снижается, а дальность их распространения уменьшается. Дождь, снег, смог и туман — примеры погодных условий, влияющих на условия распространения информационных сигналов беспроводных сетей. Например, сильный ливень может уменьшить дальность связи вдвое. Другие преграды, такие как здания и деревья, могут повлиять на условия распространения и характеристики беспроводной сети. Важность этих проблем возрастает при планировании развертывания беспроводных региональных или глобальных сетей. Воздушная среда  обеспечивает распространение радио- и световых волн, передающихся в беспроводной сети от одной точки к другой. Сигналами такого типа люди пользуются уже свыше ста лет, но они все еще представляются несколько загадочными и не вполне понятными большинству профессионалов, занимающихся компьютерной техникой.  

Передача информации через беспроводную сеть 

  Обычно причиной развертывания беспроводной сети является необходимость передачи информации от одной точки к другой без использования проводов. По  мере прохождения потока информации через сеть он меняет свою форму, чтобы поток мог оптимальным способом пройти через сеть.  Практически во всех беспроводных сетях поддерживается выполнение особых функций, относящихся к процессу передачи информации — доступ к среде и контроль ошибок. 

Конечные точки информационного потока

  Как правило, поток информации начинается с пользователя и заканчивается пользователем. Бизнесмен отправляет сообщение электронной почты из аэропорта, врач просматривает медицинские показатели больного через PDA, работник склада создает несколько записей в запоминающем устройстве в ходе инвентаризации.

  Изначально информация может быть просто в мозгу человека, затем он преобразует ее в речь или  текст, а компьютерное устройство сохраняет ее в виде данных. Еcли пользователем является человек, информация имеет аналоговую форму. При обмене данными пользователями, не являющимися людьми (роботы, компьютерные устройства), информация представлена в виде цифровых сигналов. 

Ввод, хранение и отображение информации 

  Итак, информация передается от пользователя компьютерному устройству, что предполагает ввод ее с помощью клавиатуры, малой клавишной панели, микрофона или видеокамеры. К новейшим методам ввода информации относится также использование для этого движений глаз и излучений мозга. Эта информация представляется в виде аналоговых сигналов.

Прежде чем компьютерное  устройство сможет сохранить информацию,  система

должна преобразовать аналоговую информацию в цифровую, необходимую для компьютерных устройств. Эту задачу выполняют аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Специальные схемы осуществляют выборку значений аналогового сигнала, амплитуда полученных в результате импульсов представляется в виде двоичных чисел. Аналогично цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) преобразуют переданные цифровые сигналы в аналоговые с целью представления ее в виде, удобном для пользователя.

В компьютерном устройстве информация представляется в виде данных за счет