Vezetéknélküli hálózat - Wireless network
A vezeték nélküli hálózat olyan számítógépes hálózat , amely vezeték nélküli adatkapcsolatokat használ a hálózati csomópontok között .
A vezeték nélküli hálózat olyan módszer, amellyel az otthonok, a távközlési hálózatok és az üzleti létesítmények elkerülik azt a költséges folyamatot, amikor kábeleket vezetnek be az épületbe, vagy összeköttetésként a különböző berendezések között. Az adminisztrátori távközlési hálózatokat általában rádiókommunikáció segítségével valósítják meg és kezelik . Ez a megvalósítás az OSI modell hálózati struktúrájának fizikai szintjén (rétegében) megy végbe.
A vezeték nélküli hálózatok például a mobiltelefon -hálózatok , a vezeték nélküli helyi hálózatok (WLAN -hálózatok), a vezeték nélküli érzékelőhálózatok , a műholdas kommunikációs hálózatok és a földi mikrohullámú hálózatok.
Történelem
Vezeték nélküli hálózatok
Az első professzionális vezeték nélküli hálózatot ALOHAnet márkanéven fejlesztették ki 1969 -ben a Hawaii Egyetemen, és 1971 júniusában kezdte meg működését. Az első kereskedelmi vezeték nélküli hálózat a WaveLAN termékcsalád volt , amelyet az NCR fejlesztett ki 1986 -ban.
- 1973 - Ethernet 802.3
- 1991 - 2G mobiltelefon -hálózat
- 1997. június- 802.11 " Wi-Fi " protokoll első kiadása
- 1999 - 803.11 VoIP integráció
A mögöttes technológia
A MOSFET (MOS tranzisztor) vezeték nélküli technológia fejlődése lehetővé tette a digitális vezeték nélküli hálózatok fejlesztését . Az RF CMOS ( rádiófrekvenciás CMOS ), a tápellátású MOSFET és az LDMOS (lateral diffused MOS) eszközök széles körű elterjedése a kilencvenes évekhez vezetett a digitális vezeték nélküli hálózatok kifejlesztéséhez és elterjedéséhez, és a MOSFET technológia további fejlődése a 2000 -es évek sávszélességének növekedéséhez vezetett ( Edholm törvénye ). A vezeték nélküli hálózatok lényeges elemeinek többsége MOSFET -ekből épül fel, beleértve a mobil adó -vevőket , bázisállomás -modulokat, útválasztókat , rádiófrekvenciás erősítőket , távközlési áramköröket , RF -áramköröket és rádió -adó -vevőket , 2G , 3G és 4G hálózatokban .
Vezeték nélküli kapcsolatok
- Földi mikrohullámú sütő-A földi mikrohullámú kommunikáció földi adókat és vevőkészülékeket használ, amelyek műholdas antennákra hasonlítanak. A földi mikrohullámok az alacsony gigahertzes tartományban vannak, ami minden kommunikációt a látómezőre korlátoz. A reléállomások körülbelül 48 km -re vannak egymástól.
- Kommunikációs műholdak - A műholdak mikrohullámú rádióhullámokon keresztül kommunikálnak, amelyeket a Föld légköre nem térít el. A műholdak az űrben helyezkednek el, jellemzően geoszinkron pályán, 35 400 km -re (22 000 mérföld) az Egyenlítő felett. Ezek a Föld körül keringő rendszerek képesek hang-, adat- és TV-jelek fogadására és továbbítására.
- A mobil- és PCS -rendszerek számos rádiókommunikációs technológiát használnak. A rendszerek több földrajzi területre osztják a lefedett régiót. Mindegyik területen van egy kis teljesítményű adó vagy rádiórelé antenna eszköz, amely a hívásokat egyik területről a másikra továbbítja.
- Rádió- és szórt spektrumú technológiák-A vezeték nélküli helyi hálózatok a digitális cellához hasonló nagyfrekvenciás rádiótechnológiát és egy alacsony frekvenciájú rádiótechnikát használnak. A vezeték nélküli LAN -ok szórt spektrumú technológiát használnak, hogy lehetővé tegyék a kommunikációt korlátozott területen lévő több eszköz között. Az IEEE 802.11 a Wi-Fi néven ismert nyílt szabványú vezeték nélküli rádióhullám-technológia közös ízét határozza meg .
- A szabad térben működő optikai kommunikáció látható vagy láthatatlan fényt használ a kommunikációhoz. A legtöbb esetben látómezős terjedést alkalmaznak, ami korlátozza a kommunikáló eszközök fizikai elhelyezését.
A vezeték nélküli hálózatok típusai
Vezeték nélküli PAN
A vezeték nélküli személyi hálózatok (WPAN -k) viszonylag kis területen, általában egy személy által elérhető területen kötik össze az eszközöket. Például mind a Bluetooth rádió , mind a láthatatlan infravörös fény WPAN -t biztosít a headset és a laptop összekapcsolásához. A ZigBee támogatja a WPAN alkalmazásokat is. A Wi-Fi PAN-ok általánossá válnak (2010), amikor a berendezéstervezők elkezdik integrálni a Wi-Fi-t a különféle fogyasztói elektronikai eszközökbe. Az Intel "My WiFi" és a Windows 7 " virtuális Wi-Fi" képességei egyszerűbbé és egyszerűbbé tették a Wi-Fi PAN-ok beállítását és konfigurálását.
vezeték nélküli LAN
A vezeték nélküli helyi hálózat (WLAN) két vagy több eszközt kapcsol össze rövid távolságon keresztül vezeték nélküli elosztási módszerrel, általában hozzáférést biztosítva egy hozzáférési ponton keresztül az internet -hozzáféréshez. A szórt spektrumú vagy OFDM technológiák használata lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy a helyi lefedettségi területen belül mozogjanak, és továbbra is kapcsolatban maradjanak a hálózattal.
Az IEEE 802.11 WLAN szabványokat használó termékeket Wi-Fi márkanév alatt forgalmazzák . A rögzített vezeték nélküli technológia pont-pont kapcsolatokat valósít meg a számítógépek vagy a hálózatok között két távoli helyen, gyakran dedikált mikrohullámú vagy modulált lézerfénynyalábokat használva a látóvonalak felett . Gyakran használják városokban két vagy több épület hálózatának összekapcsolására vezetékes kapcsolat telepítése nélkül. A Wi-Fi-hez való csatlakozáshoz mobileszközön keresztül használhat olyan eszközt, mint egy vezeték nélküli útválasztó, vagy egy másik mobileszköz privát hotspot- képességét.
Vezeték nélküli ad hoc hálózat
A vezeték nélküli ad hoc hálózat, más néven vezeték nélküli háló vagy mobil ad hoc hálózat (MANET) egy vezeték nélküli hálózat, amely háló topológiába szervezett rádiócsomópontokból áll. Minden csomópont továbbítja az üzeneteket a többi csomópont nevében, és minden csomópont végrehajtja az irányítást. Az ad hoc hálózatok "öngyógyulhatnak", automatikusan átirányítják az áramot elvesztett csomópont köré. Különféle hálózati réteg protokollokra van szükség az ad hoc mobil hálózatok megvalósításához, mint például a távolság szekvenciális távolság vektoros útválasztása, az asszociativitás-alapú útválasztás , az ad hoc igény szerinti távolságvektor-útválasztás és a dinamikus forrásirányítás .
Vezeték nélküli MAN
A vezeték nélküli nagyvárosi hálózatok a vezeték nélküli hálózatok egy típusa, amely több vezeték nélküli LAN -t csatlakoztat.
- A WiMAX a Wireless MAN egyik típusa, és az IEEE 802.16 szabvány írja le .
Vezeték nélküli WAN
A vezeték nélküli nagy kiterjedésű hálózatok olyan vezeték nélküli hálózatok, amelyek jellemzően nagy területeket fednek le, például a szomszédos városok vagy városok és külvárosok között. Ezek a hálózatok felhasználhatók üzleti fióktelepek összekapcsolására vagy nyilvános internet -hozzáférési rendszerként. A hozzáférési pontok közötti vezeték nélküli kapcsolatok általában pont -pont mikrohullámú kapcsolatok, amelyek a 2,4 GHz -es és 5,8 GHz -es sávban lévő parabolikus edényeket használják , nem pedig a kisebb hálózatoknál használt mindenirányú antennákat . Egy tipikus rendszer bázisállomás -átjárókat, hozzáférési pontokat és vezeték nélküli áthidaló reléket tartalmaz. Más konfigurációk olyan hálórendszerek, ahol minden hozzáférési pont reléként is működik. Megújuló energiaforrásokkal, például fotovoltaikus napelemekkel vagy szélrendszerekkel kombinálva önálló rendszerek lehetnek.
Mobilhálózat
A mobilhálózat vagy mobilhálózaton egy rádióhálózat elosztva földterületek nevezett sejtek mindegyike által kiszolgált legalább egy fix helyen adóvevő , úgynevezett cellahely vagy bázisállomás . A mobilhálózatban minden sejt jellegzetesen más rádiófrekvencia -készletet használ az összes közvetlen szomszédos cellától, hogy elkerülje az interferenciát.
Ha ezeket a cellákat összekapcsolják, rádiólefedettséget biztosítanak egy széles földrajzi területen. Ez lehetővé teszi nagyszámú hordozható adó -vevő (pl. Mobiltelefon, személyhívó stb.) Közötti kommunikációt egymással és a rögzített adó -vevőkkel és telefonokkal a hálózat bármely pontján, bázisállomásokon keresztül, még akkor is, ha az adó -vevők egy része több mint egy sejt az átvitel során.
Bár eredetileg a mobiltelefonok, a fejlesztés okostelefonok , mobil telefonhálózatok rutinszerűen végez adatok mellett telefonbeszélgetések:
- Globális mobilkommunikációs rendszer (GSM): A GSM hálózat három fő rendszerre oszlik: a kapcsolórendszerre, a bázisállomás rendszerre, valamint az üzemeltetési és támogatási rendszerre. A mobiltelefon csatlakozik a bázis rendszerállomáshoz, amely ezután csatlakozik a működtető és támogató állomáshoz; ezután csatlakozik a kapcsolóállomáshoz, ahol a hívást átirányítják oda, ahová mennie kell. A GSM a legelterjedtebb szabvány, és a mobiltelefonok többségénél használják.
- Személyes kommunikációs szolgáltatás (PCS): A PCS egy rádiósáv, amelyet Észak -Amerikában és Dél -Ázsiában használhatnak a mobiltelefonok. A Sprint volt az első szolgáltatás, amely PCS -t állított fel.
- D-AMPS : A digitális fejlett mobiltelefon-szolgáltatás, az AMPS továbbfejlesztett változata, a technológia fejlődése miatt megszűnik. Az újabb GSM hálózatok felváltják a régebbi rendszert.
Globális területi hálózat
A globális területi hálózat (GAN) olyan hálózat, amelyet a mobilok támogatására használnak tetszőleges számú vezeték nélküli LAN -on, műholdas lefedettségi területen stb. Az IEEE 802 projektben ez a földi vezeték nélküli LAN -ok egymásutánját foglalja magában .
Űrhálózat
Az űrhálózatok az űrhajók közötti kommunikációra használt hálózatok, általában a Föld közelében. Erre példa a NASA Űrhálózata .
Felhasználások
A használat néhány példája a mobiltelefonok, amelyek a mindennapi vezeték nélküli hálózatok részét képezik, lehetővé téve a személyes kommunikációt. Egy másik példa, az interkontinentális hálózati rendszerek, rádiós műholdak segítségével kommunikálnak szerte a világon. A sürgősségi szolgálatok , például a rendőrség, vezeték nélküli hálózatokat is használnak a hatékony kommunikációhoz. Magánszemélyek és vállalkozások vezeték nélküli hálózatokat használnak az adatok gyors küldésére és megosztására, akár kis irodaházban, akár világszerte.
Tulajdonságok
Tábornok
Általános értelemben a vezeték nélküli hálózatok széles skáláját kínálják mind az üzleti, mind az otthoni felhasználóknak.
"Most az iparág elfogad egy maroknyi különböző vezeték nélküli technológiát. Mindegyik vezeték nélküli technológiát egy szabvány határozza meg, amely leírja az OSI modell fizikai és adatkapcsolati rétegeinek egyedi funkcióit . Ezek a szabványok eltérő jelzési módszereikben, földrajzi tartományaikban különböznek egymástól." , és a frekvenciahasználat, többek között. Az ilyen különbségek miatt bizonyos technológiák jobban illeszkedhetnek az otthoni hálózatokhoz, mások pedig a nagyobb szervezetek hálózatához. "
Teljesítmény
Mindegyik szabvány földrajzi tartományban változik, így az egyik szabvány ideálisabb, mint a másik, attól függően, hogy mit akar elérni egy vezeték nélküli hálózattal. A vezeték nélküli hálózatok teljesítménye számos alkalmazást kielégít, mint például a hang és a videó. Ennek a technológiának a használata lehetővé teszi a bővítéseket is, például a 2G -ről a 3G -re , valamint a 4G és 5G technológiákat, amelyek a mobiltelefon -mobil kommunikációs szabványok negyedik és ötödik generációját jelentik. Ahogy a vezeték nélküli hálózatok általánossá váltak, a hálózati hardver és szoftver konfigurálása révén növekszik a kifinomultság, és nagyobb kapacitás érhető el nagyobb mennyiségű adat gyorsabb küldésére és fogadására. Most a vezeték nélküli hálózat LTE -n fut, amely egy 4G mobilkommunikációs szabvány. Az LTE -hálózat felhasználóinak 10 -szer gyorsabb adatsebességgel kell rendelkezniük, mint egy 3G -hálózatnak.
Tér
A tér a vezeték nélküli hálózatok másik jellemzője. A vezeték nélküli hálózatok számos előnnyel járnak, amikor olyan nehezen vezethető területekről van szó, amelyek kommunikálni próbálnak, mint például az utcán vagy a folyón, a raktár másik oldalán, vagy fizikailag elkülönített, de egyként működő épületekben. A vezeték nélküli hálózatok lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy kijelöljenek egy bizonyos teret, amelyen keresztül a hálózat képes kommunikálni más eszközökkel a hálózaton keresztül.
A vezetékek zűrzavarának kiküszöbölése következtében az otthonokban is tér keletkezik. Ez a technológia lehetővé teszi a fizikai hálózati adathordozók, például TP-k , koaxok vagy száloptika telepítésének alternatíváját , ami szintén drága lehet.
itthon
A lakástulajdonosok számára a vezeték nélküli technológia hatékony megoldás az Ethernet- hez képest a nyomtatók, szkennerek és a nagy sebességű internetkapcsolatok megosztásához. A WLAN -ok segítenek megtakarítani a kábelhordozók telepítésének költségeit, időt takarítanak meg a fizikai telepítéssel, valamint mobilitást biztosítanak a hálózathoz csatlakoztatott eszközök számára. A vezeték nélküli hálózatok egyszerűek, és egyetlen vezeték nélküli hozzáférési pontot igényelnek, amely közvetlenül az interneten keresztül kapcsolódik útválasztón keresztül .
Vezeték nélküli hálózati elemek
A távközlési hálózat a fizikai rétegben szintén számos összekapcsolt vezetékes hálózati elemből (NE) áll. Ezek az NE-k lehetnek önálló rendszerek vagy termékek, amelyeket vagy egyetlen gyártó szállít, vagy amelyeket a szolgáltató (felhasználó) vagy a rendszerintegrátor állít össze több különböző gyártó alkatrészeivel.
A vezeték nélküli NE -k azok a termékek és eszközök, amelyeket egy vezeték nélküli szolgáltató használ a backhaul hálózat támogatására , valamint egy mobil kapcsolóközpontot (MSC).
A megbízható vezeték nélküli szolgáltatás a fizikai réteg hálózati elemeitől függ, amelyeket minden működési környezettel és alkalmazással szemben meg kell védeni (lásd GR-3171, Általános követelmények a vezeték nélküli hálózatokban használt hálózati elemekhez-Fizikai réteg kritériumok ).
Különösen fontosak azok az NE -k, amelyek a cella tornyán helyezkednek el a bázisállomás (BS) szekrényéhez. A rögzítő hardvernek, az antenna és a hozzá tartozó lezárások és kábelek elhelyezésének megfelelő szilárdsággal, robosztussággal, korrózióállósággal, valamint szél-, vihar-, jegesedés- és egyéb időjárási viszonyokkal szembeni ellenállása szükséges. Az egyes alkatrészekre, például hardverre, kábelekre, csatlakozókra és lezárásokra vonatkozó követelményeknek figyelembe kell venniük azt a szerkezetet, amelyhez rögzítve vannak.
Nehézségek
Interferencia
A vezetékes rendszerekhez képest a vezeték nélküli hálózatok gyakran elektromágneses interferenciának vannak kitéve . Ennek oka lehet más hálózat vagy más típusú berendezés, amely rádióhullámokat generál, amelyek a kommunikációhoz használt rádiósávokon belül vagy azok közelében vannak. Az interferencia ronthatja a jelet vagy a rendszer meghibásodását okozhatja.
Felszívódás és reflexió
Egyes anyagok elektromágneses hullámok elnyelését okozzák , megakadályozva, hogy elérje a vevőt, más esetekben, különösen fémes vagy vezető anyagok esetén, visszaverődés következik be. Ez holt zónákat okozhat, ahol nincs vétel. A modern lakásokban lévő alumínium fóliás hőszigetelés könnyen csökkentheti a beltéri mobil jeleket 10 dB-vel, ami gyakran panaszokat okoz a távolsági vidéki cellajelek rossz vételével kapcsolatban.
Multipath fading
A többutas gyengülés két vagy több különböző úton tett a jelet, reflexiók, okozhatja a jel kioltják egymást egyes helyeken és erősebb lesz, más helyeken ( upfade ).
Rejtett csomópont probléma
A rejtett csomópont -probléma akkor fordul elő bizonyos típusú hálózatokban, amikor egy csomópont látható egy vezeték nélküli hozzáférési pontról (AP), de nem az egyéb, az adott AP -vel kommunikáló csomópontoktól. Ez nehézségekhez vezet a médiahozzáférés ellenőrzésében (ütközések).
Feltett terminálcsomópont -probléma
A leleplezett terminálprobléma az, amikor egy hálózat egyik csomópontja nem tud küldeni egy másik hálózaton lévő csomópont társcsatorna-interferenciája miatt.
A vezeték nélküli spektrum korlátozott erőforrás, és a távadók tartományában lévő összes csomópont megosztja. A sávszélesség -elosztás összetetté válik több résztvevő felhasználóval. A felhasználók gyakran nincsenek tisztában azzal, hogy a meghirdetett számok (pl. IEEE 802.11 berendezések vagy LTE hálózatok esetében) nem a kapacitásuk, hanem minden más felhasználóval megosztottak, és így az egyéni felhasználói arány jóval alacsonyabb. A növekvő kereslet mellett egyre nagyobb a valószínűsége a kapacitáscsökkenésnek . A hurokfelhasználó (UIL) alternatív megoldás lehet az újabb technológiákra való korszerűsítéshez, a túlkészlet biztosítása érdekében .
Kapacitás
Csatorna
Shannon tétele leírhatja bármely vezeték nélküli kapcsolat maximális adatátviteli sebességét, amely a hertz -es sávszélességre és a csatorna zajára vonatkozik.
A csatornakapacitást nagymértékben meg lehet növelni MIMO technikák használatával, ahol több antenna vagy több frekvencia több utat is kihasználhat a vevőhöz, hogy jóval nagyobb átviteli sebességet érjen el - a frekvencia és a légi sokféleség szorzatából fakadóan.
Linux alatt a Central Regulatory Domain Agent (CRDA) vezérli a csatornák beállítását.
Hálózat
A teljes hálózati sávszélesség attól függ, hogy mennyire szétszórt a közeg (a diszperzívabb közeg általában jobb teljes sávszélességgel rendelkezik, mert minimalizálja az interferenciát), hány frekvencia áll rendelkezésre, ezek a frekvenciák mennyire zajosak, hány antennát használnak, és van -e irányított antenna. használni, hogy a csomópontok alkalmaznak -e teljesítményszabályozást és így tovább.
A mobil vezeték nélküli hálózatok általában jó kapacitással rendelkeznek, mivel irányított antennákat használnak, és képesek a rádiócsatornákat nem szomszédos cellákban újra felhasználni. Ezenkívül a cellákat nagyon kicsivé lehet tenni kis teljesítményű távadók segítségével. Ezt használják a városokban, hogy olyan hálózati kapacitást biztosítsanak, amely lineárisan skálázódik a népsűrűséggel.
Biztonság
A vezeték nélküli hozzáférési pontok is gyakran közel állnak az emberekhez, de a távolsági áramkiesés gyors, a fordított négyzet törvényét követve . A helyzet az Egyesült Királyság „s Health Protection Agency (HPA) szerint»... a rádiófrekvenciás (RF) kitettség WiFi valószínűleg alacsonyabb lesz, mint azok a mobil telefonok.« Azt is látta, hogy „... nincs ok arra, hogy az iskolák és mások ne használják a WiFi -eszközöket”. 2007 októberében a HPA az Egyesült Királyság kormánya nevében új „szisztematikus” tanulmányt indított a WiFi hálózatok hatásairól, hogy csillapítsa a félelmeket, amelyek a közelmúltban jelentek meg a médiában. ”Dr. Michael Clark , a HPA szerint a mobiltelefonokkal és árbocokkal kapcsolatos, közzétett kutatás nem egészíti ki a WiFi vádját.
Lásd még
- Rendkívüli késés
- Vezeték nélküli elérési pont
- Vezeték nélküli közösségi hálózat
- Vezeték nélküli LAN kliens összehasonlítás
- Vezeték nélküli helyszíni felmérés
- Hálózati szimuláció
- Optikai háló
- Vezeték nélküli háló
- Vezeték nélküli mobilitás menedzsment
Hivatkozások
További irodalom
- Vezeték nélküli hálózatok a fejlődő világban: Gyakorlati útmutató az olcsó távközlési infrastruktúra tervezéséhez és építéséhez (PDF) (2. kiadás). Hackerbarát LLC. 2007. p. 425.
- Pahlavan, Kaveh; Levesque, Allen H (1995). Vezeték nélküli információs hálózatok . John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10607-0.
- Geier, Jim (2001). Vezeték nélküli LAN -ok . Sams. ISBN 0-672-32058-4.
- Ötvös, Andrea (2005). Vezeték nélküli kommunikáció . Cambridge University Press. ISBN 0-521-83716-2.
- Lenzini, L .; Luise, M .; Reggiannini, R. (2001. június). "CRDA: Ütközésfeloldó és dinamikus allokációs MAC protokoll a dátum és a hang integrálásához a vezeték nélküli hálózatokban". IEEE folyóirat a kommunikáció kiválasztott területeiről . IEEE Kommunikációs Társaság . 19 (6): 1153–1163. doi : 10.1109/49.926371 . ISSN 0733-8716 .
- Molisch, Andreas (2005). Vezeték nélküli kommunikáció . Wiley-IEEE Press. ISBN 0-470-84888-X.
- Pahlavan, Kaveh; Krishnamurthy, Prashant (2002). A vezeték nélküli hálózatok alapelvei - egységes megközelítés . Prentice Hall. ISBN 0-13-093003-2.
- Rappaport, Theodore (2002). Vezeték nélküli kommunikáció: elvek és gyakorlat . Prentice Hall. ISBN 0-13-042232-0.
- Rhoton, John (2001). A vezeték nélküli internet magyarázata . Digitális sajtó. ISBN 1-55558-257-5.
- Tse, Dávid; Viswanath, Pramod (2005). A vezeték nélküli kommunikáció alapjai . Cambridge University Press. ISBN 0-521-84527-0.
- Kostas Pentikousis (2005. március). "Vezeték nélküli adathálózatok" . Internet Protocol Journal . 8. (1) bekezdése . Letöltve: 2011. augusztus 29 .
- Pahlavan, Kaveh; Krishnamurthy, Prashant (2009). Hálózati alapok - Széles, helyi és személyes kommunikáció . Wiley. ISBN 978-0-470-99290-6.