Draadloos netwerk. Wi-Fi- en WiMAX-technologieën

Draadloze technologieën(WiFi, Bluetooth, WiMAX)

Computerwetenschappen, cybernetica en programmeren

Momenteel zijn er veel draadloze technologieën die bij gebruikers het meest bekend zijn onder hun marketingnamen, zoals WiFi WiMAX Bluetooth. 4 GHz bedient veel apparaten, zoals apparaten die Bluetooth ondersteunen, enz., en zelfs magnetrons wat de elektromagnetische compatibiliteit schaadt.

Draadloze technologieën subklasse informatie technologieëndienen om informatie over een afstand tussen twee of meer punten te verzenden, zonder dat ze met draden verbonden hoeven te zijn. Kan worden gebruikt om informatie over te dragenInfrarood straling, Radio golven , optische of laserstraling.

Er zijn tegenwoordig veel draadloze technologieën beschikbaar, die bij gebruikers het meest bekend zijn onder hun marketingnamen, zoals Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth . Elke technologie heeft bepaalde kenmerken die het toepassingsgebied ervan bepalen.

1) Wifi merk Wi-Fi-alliantie voor draadloze netwerken gebaseerd op de standaard IEEE 802.11 . Onder de afkorting Wi-Fi (van de Engelse uitdrukking Wireless Fidelity, wat letterlijk vertaald kan worden als “hoge nauwkeurigheid draadloze transmissie data"), wordt momenteel een hele familie van standaarden ontwikkeld voor het verzenden van digitale datastromen via radiokanalen.

Alle apparatuur die aan de norm voldoet IEEE 802.11 , kan worden getest Wi-Fi-alliantie en ontvang het juiste certificaat en het recht om het Wi-Fi-logo toe te passen.

Verhaal

Wi-Fi werd in 1991 gecreëerd door NCR Corporation/AT&T (later Lucent Technologies en Agere Systems) in Nieuwegein, Nederland . Producten die oorspronkelijk bedoeld waren voor point-of-sale-systemen werden onder de merknaam WaveLAN op de markt gebracht en leverden dataoverdrachtsnelheden van 1 tot 2 Mbit/s. De maker van Wi-Fi Vic Hayes zat in het team dat deelnam aan de ontwikkeling van standaarden als IEEE 802.11b, IEEE 802.11a en IEEE 802.11g. In 2003 verliet Vic Agere Systems . Agere Systems was niet in staat onder moeilijke marktomstandigheden onder gelijke voorwaarden te concurreren, ondanks het feit dat zijn producten de goedkope niche innamen Wi-Fi-oplossingen. Agere's 802.11abg alles-in-één chipset (codenaam: WARP) verkocht slecht en Agere Systems besloot uiteindelijk de Wi-Fi-markt te verlaten 2004.

IEEE 802.11n-standaard werd goedgekeurd op 11 september 2009. Door het gebruik ervan kunt u de gegevensoverdrachtsnelheid bijna vier keer verhogen in vergelijking met standaardapparaten 802.11g (waarvan de maximale snelheid 54 Mbps is), afhankelijk van gebruik in 802.11n-modus met andere 802.11n-apparaten. Theoretisch kan 802.11n gegevensoverdrachtsnelheden tot 600 Mbps bieden.

27 juli 2011 Instituut voor elektrische en elektronische ingenieurs(IEEE) heeft de officiële versie van de standaard vrijgegeven IEEE 802.22 . Met systemen en apparaten die deze standaard ondersteunen, kunt u gegevens overdragen met snelheden tot 22 Mb/s binnen een straal van 100 km van de dichtstbijzijnde zender.

oorsprong van de naam

De term ‘Wi-Fi’ werd oorspronkelijk bedacht als een woordspeling om de aandacht van de consument te trekken met een ‘hint’ van Hifi High Fidelity hoge nauwkeurigheid). Ondanks het feit dat aanvankelijk de uitdrukking “Wireless Fidelity” in sommige persberichten van WECA verscheen, is deze formulering nu verlaten en wordt de term “Wi-Fi” op geen enkele manier ontcijferd.

Werkingsprincipe

Normaal gesproken bevat een Wi-Fi-netwerkdiagram er minstens één toegangspunten en minstens één cliënt . Het is ook mogelijk om twee clients aan te sluitenpunt-tot-punt (ad-hoc), wanneer het toegangspunt niet in gebruik is en clients verbinding maken viaNetwerkadapters"direct". Het toegangspunt verzendt zijn netwerk-ID ( SSID (Engels) Russisch ) met behulp van speciale signaleringspakketten met een snelheid van 0,1 Mbit/s per 100 ms. Daarom is 0,1 Mbit/s het kleinstebaudsnelheidvoor wifi. Weten Netwerk SSID, kan de klant nagaan of een verbinding met een bepaald toegangspunt mogelijk is. Wanneer twee toegangspunten met identieke SSID's binnen bereik zijn, kan de ontvanger hiertussen kiezen op basis van signaalsterktegegevens. De Wi-Fi-standaard geeft de klant volledige vrijheid bij het kiezen van de criteria verbindingen . Het werkingsprincipe wordt gedetailleerder beschreven in de officiële tekst van de norm.

De standaard beschrijft echter niet alle aspecten van het bouwen van draadloze lokale Wi-Fi-netwerken. Daarom lost elke fabrikant van apparatuur dit probleem op zijn eigen manier op, waarbij hij gebruik maakt van de benaderingen die hij vanuit een of ander gezichtspunt het beste acht. Daarom is er behoefte aan het classificeren van werkwijzen voor het construeren van draadloze lokale netwerken.

Op basis van de methode om toegangspunten te combineren tot één systeem, kunnen we onderscheid maken:

• Autonome toegangspunten (ook wel autonoom, gedecentraliseerd, slim genoemd)
• Toegangspunten die werken onder controle van een controller (ook wel “lichtgewicht” genoemd, gecentraliseerd)
• Zonder controller, maar niet standalone (beheerd zonder controller)

Op basis van de methode voor het organiseren en beheren van radiokanalen kunnen draadloze lokale netwerken worden onderscheiden:

• Co statische instellingen radiokanalen
• Met dynamische (adaptieve) radiokanaalinstellingen
• Met een “gelaagde” of meerlaagse structuur van radiokanalen

Voordelen van wifi

• Hiermee kunt u een netwerk implementeren zonder te hoeven leggen kabel , wat de kosten van netwerkimplementatie en/of -uitbreiding kan verlagen. Plaatsen waar geen kabel kan worden geïnstalleerd, zoals buiten en gebouwen met een historische waarde, kunnen worden bediend door draadloze netwerken.
• Geeft mobiele apparaten toegang tot het netwerk.
• Wi-Fi-apparaten en worden wijdverspreid op de markt. De compatibiliteit van apparatuur wordt gegarandeerd door verplichte certificering van apparatuur met het Wi-Fi-logo.
• Mobiliteit. U bent niet langer gebonden aan één plaats en kunt in een comfortabele omgeving internetten.
• Binnen de Wi-Fi-zone hebben verschillende gebruikers toegang tot internet vanaf computers, laptops, telefoons, enz.
• De straling van Wi-Fi-apparaten tijdens gegevensoverdracht is een orde van grootte (10 keer) minder dan die van een mobiele telefoon.

Nadelen van wifi

• Er zijn veel apparaten die in de 2,4 GHz-band werken, zoals apparaten die dit ondersteunen Bluetooth, enz., en zelfs magnetrons, wat verergert elektromagnetische compabiliteit.
• Fabrikanten van apparatuur specificeren de snelheid op L1 (OSI), waardoor de illusie ontstaat dat de fabrikant van de apparatuur de snelheid overschat, maar in werkelijkheid heeft Wi-Fi een zeer hoge overhead. Het blijkt dat de gegevensoverdrachtsnelheid op L2 (OSI) in een Wi-Fi-netwerk altijd lager is dan de aangegeven snelheid op L1 (OSI). De werkelijke snelheid is afhankelijk van het aandeel serviceverkeer, dat afhankelijk is van de aanwezigheid van fysieke barrières tussen apparaten (meubels, muren), de aanwezigheid van interferentie van andere draadloze apparaten of elektronische apparatuur, de locatie van apparaten ten opzichte van elkaar, enz.
• Frequentiebereik en operationele beperkingen in verschillende landen niet hetzelfde. Veel Europese landen staan ​​er twee toe extra kanalen waarin het verboden is VERENIGDE STATEN VAN AMERIKA; In Japan er is nog een zender in de top van het assortiment, en andere landen, b.v. Spanje , verbieden het gebruik van laagfrequente kanalen. Bovendien zijn sommige landen, b.v. Rusland, Wit-Rusland en Italië , vereisen registratie van alle Wi-Fi-netwerken die buitenshuis werken, of vereisen registratie van de Wi-Fi-operator.
• Zoals hierboven vermeld in Rusland, draadloze toegangspunten, evenals Wi-Fi-adapters met EIRP boven 100 mW (20 dBm) zijn verplicht te registreren.
• WEP-coderingsstandaard kan zelfs met relatief eenvoudig worden gehackt juiste configuratie(vanwege de zwakke stabiliteit van het algoritme). Nieuwe apparaten ondersteunen een geavanceerder data-encryptieprotocol WPA en WPA2 . Overname van de standaard IEEE 802.11i (WPA2) in juni 2004 heeft een veiliger schema beschikbaar gemaakt dat beschikbaar is in nieuwe apparatuur. Beide regelingen vereisen robuuster wachtwoord dan die doorgaans door gebruikers worden toegewezen. Veel organisaties gebruiken aanvullende encryptie (bijvoorbeeld VPN ) ter bescherming tegen inbraak. Op dit moment is de belangrijkste methode om WPA2 te kraken het raden van wachtwoorden, dus het wordt aanbevolen om complexe alfanumerieke wachtwoorden te gebruiken om het raden van wachtwoorden zo moeilijk mogelijk te maken.
• In modus punt-tot-punt (ad-hoc)de standaard vereist slechts de implementatie van snelheden van 11 Mbit/s (802.11b). WPA(2)-codering is niet beschikbaar, alleen de gemakkelijk te kraken WEP.

2) Bluetooth of Bluetooth (/bluːtuːθ/ , vertaald als blauwe tand, vernoemd naar Harald I Bluetooth) draadloze productiespecificatiepersoonlijke netwerken (Engels) Draadloos persoonlijk netwerk, WPAN ). Bluetooth maakt de uitwisseling van informatie tussen apparaten zoals persoonlijke computers(desktop, zak, laptops), mobiele telefoons, printers, digitale fototoestellen, muizen, toetsenborden, joysticks, hoofdtelefoons, headsets op een betrouwbare, gratis, universeel beschikbare radiofrequentie voor communicatie op korte afstand.

Dankzij Bluetooth kunnen deze apparaten communiceren wanneer ze zich binnen een straal van maximaal 100 meter van elkaar bevinden (het bereik varieert sterk afhankelijk van obstakels en interferentie), zelfs in verschillende kamers.

Geschiedenis van creatie en ontwikkeling

Werkt aan Bluetooth creëren begon als fabrikant van telecommunicatieapparatuur Ericsson in 1994 als draadloos alternatief voor kabels RS-232 . Aanvankelijk werd deze technologie aangepast aan de behoeften van het FLYWAY-systeem functionele interface tussen reizigers en het systeem.

De Bluetooth-specificatie is door de groep ontwikkeldBluetooth speciale interessegroep (Bluetooth-SIG) , die werd opgericht in 1998 . Daar waren bedrijven bij betrokken Ericsson, IBM, Intel, Toshiba en Nokia . Vervolgens bereikten de Bluetooth SIG en de IEEE een overeenkomst waarbij de Bluetooth-specificatie onderdeel werd van de IEEE 802.15.1-standaard (publicatiedatum 14 juni 2002).

AIRcable heeft de Host XR Bluetooth-adapter uitgebracht met een bereik van ongeveer 30 km.

Specificaties

Bluetooth 1.0

Apparaatversies 1.0 (1998) en 1.0B hadden een slechte compatibiliteit tussen producten van verschillende fabrikanten. In 1.0 en 1.0B was het verplicht om het apparaatadres (BD_ADDR) te verzenden tijdens de handshake-fase, wat het onmogelijk maakte om verbindingsanonimiteit op protocolniveau te implementeren en dit was het belangrijkste nadeel van deze specificatie.

Bluetooth-1.1

Bluetooth 1.1 corrigeerde veel bugs gevonden in 1.0B, voegde ondersteuning toe voor niet-gecodeerde kanalen, indicatie van het ontvangen signaalsterkteniveau ( RSSI).

Bluetooth-1.2

In versie 1.2 is adaptieve herstructureringstechnologie toegevoegd werk frequentie(AFH), dat de immuniteit tegen elektromagnetische interferentie (interferentie) verbetert door gespreide frequenties te gebruiken in de afstemreeks. Ook is de transmissiesnelheid verhoogd en is er technologie toegevoegd eSCO , dat de kwaliteit van de spraakoverdracht verbeterde door beschadigde pakketten te herhalen. IN HCI ondersteuning toegevoegd voor een driedraadsinterface UART.

Belangrijke verbeteringen zijn onder meer:

• Snelle verbinding en detectie.
• Adaptieve frequentiehopping met gespreid spectrum (AFH), wat de immuniteit tegen radio-interferentie verbetert.
• Hogere gegevensoverdrachtsnelheden dan in 1.1, bijna tot 721 kbit/s.
• Enhanced Synchronous Coupling (eSCO), dat de stemkwaliteit van een audiostream verbetert doordat beschadigde pakketten opnieuw kunnen worden verzonden, en optioneel de audiolatentie kan verhogen om de betere ondersteuning voor parallelle gegevensoverdracht.
• Ondersteuning voor een driedraads UART-interface is toegevoegd aan de Host Controller Interface (HCI).
• Standaard goedgekeurd IEEE-standaard 802.15.1-2005.
• Flow Control en Retransmission Modes zijn geïntroduceerd voor L2CAP.

Bluetooth 2.0+EDR

Bluetooth versie 2.0 werd uitgebracht op 10 november 2004. Het is achterwaarts compatibel met vorige versies 1.x. De belangrijkste innovatie was ondersteuning Verbeterde datasnelheid (EDR) om de gegevensoverdracht te versnellen. De nominale snelheid van EDR bedraagt ​​ongeveer 3 Mbit/s, maar in de praktijk kon hierdoor de gegevensoverdrachtsnelheid slechts tot 2,1 Mbit/s worden verhoogd. Extra prestaties bereikt met behulp van verschillende radiotechnologieën voor datatransmissie.

De standaard (basis) gegevensoverdrachtsnelheid wordt gebruikt GFSK -radiosignaalmodulatie met een transmissiesnelheid van 1 Mbit/s. EDR gebruikt een combinatie van GFSK- en PSK-modulaties met twee opties, π/4-DQPSK en 8DPSK. Ze hebben hoge gegevensoverdrachtsnelheden via de ether, respectievelijk 2 en 3 Mbit/s.

De Bluetooth SIG heeft de specificatie gepubliceerd als "Bluetooth 2.0 + EDR Technology", wat impliceert dat EDR een optionele functie is. Naast EDR zijn er nog andere kleine verbeteringen aan de 2.0-specificatie, en producten voldoen mogelijk aan de "Bluetooth 2.0-technologie" zonder hogere datasnelheden te ondersteunen. Door ten minsteéén commercieel apparaat, de HTC TyTN Pocket PC, gebruikt "Bluetooth 2.0 zonder EDR" in zijn technische specificaties.

Volgens de 2.0+EDR-specificatie biedt EDR de volgende voordelen:

• Verhoog in sommige gevallen de overdrachtssnelheid met 3 keer (2,1 Mbps).
• Het verminderen van de complexiteit van verschillende gelijktijdige verbindingen vanwege de extra bandbreedte.
• Lager energieverbruik door belastingreductie.

Bluetooth 2.1

2007 Technologie toegevoegd voor uitgebreid opvragen van apparaatkenmerken (voor extra filtering van de lijst bij het koppelen), energiebesparende technologie Snuif subrating op , waarmee u de gebruiksduur van het apparaat op één batterijlading met 3×10 keer kunt verlengen. Bovendien vereenvoudigt en versnelt de bijgewerkte specificatie de totstandkoming van communicatie tussen twee apparaten aanzienlijk, maakt het bijwerken van de coderingssleutel mogelijk zonder de verbinding te verbreken, en maakt deze verbindingen ook veiliger dankzij het gebruik van technologie Near Field-communicatie.

Bluetooth 2.1+EDR

In augustus 2008 Bluetooth SIG introduceerde versie 2.1+EDR. De nieuwe Bluetooth-editie vermindert het energieverbruik met een factor 5, verbetert de gegevensbeveiliging en maakt het gemakkelijker om Bluetooth-apparaten te herkennen en te verbinden door het aantal benodigde stappen te verminderen.

Bluetooth 3.0+HS

3,0+HS werd op 21 april 2009 door de Bluetooth SIG geaccepteerd. Het ondersteunt theoretische gegevensoverdrachtsnelheden tot 24 Mbps. Het belangrijkste kenmerk is de toevoeging van AMP (Assymetrische Multiprocessing) (of MAC/PHY), een toevoeging aan 802.11 als een supersnel bericht. Er zijn twee technologieën beschikbaar voor AMP: 802.11 en UWB, maar UWB niet in de specificatie.

Modules die de nieuwe specificatie ondersteunen combineren twee radiosystemen: de eerste biedt datatransmissie met 3 Mbit/s (standaard voor Bluetooth 2.0) en heeft een laag stroomverbruik; de tweede is compatibel met de 802.11-standaard en biedt de mogelijkheid om gegevens over te dragen met snelheden tot 24 Mbit/s (vergelijkbaar met netwerksnelheden Wifi ). De keuze van het radiosysteem voor datatransmissie is afhankelijk van de grootte van het verzonden bestand. Kleine bestanden worden via een langzaam kanaal verzonden, en grote bestanden via een snel kanaal. Bluetooth 3.0 maakt gebruik van de meer algemene 802.11-standaard (zonder achtervoegsel), wat betekent dat het niet compatibel is met Wi-Fi-specificaties zoals 802.11b/g of 802.11n.

Bluetooth 4.0

Zie ook: Bluetooth lage energie

De Bluetooth SIG keurde de Bluetooth 4.0-specificatie op 30 juni 2010 goed. Bluetooth 4.0 omvat de protocollen Classic Bluetooth, High Speed ​​Bluetooth en Bluetooth Low Energy. High Speed ​​Bluetooth is gebaseerd op Wi-Fi, terwijl Classic Bluetooth bestaat uit protocollen uit eerdere Bluetooth-specificaties.

Het Bluetooth Low Energy-protocol is vooral bedoeld voor kleine apparaten. elektronische sensoren(gebruikt in sportschoenen, fitnessapparatuur, miniatuursensoren die op het lichaam van patiënten worden geplaatst, enz.). Een laag stroomverbruik wordt bereikt door het gebruik van een speciaal bedieningsalgoritme. De zender wordt alleen ingeschakeld tijdens het verzenden van gegevens, waardoor het mogelijk is om op één batterij te werken CR2032 Voor meerdere jaren. De standaard biedt een gegevensoverdrachtsnelheid van 1 Mbit/s met een gegevenspakketgrootte van 8 x 27 bytes. IN nieuwe versie Twee Bluetooth-apparaten kunnen in minder dan 5 milliseconden een verbinding tot stand brengen en deze over een afstand van maximaal 100 meter in stand houden. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van geavanceerde foutcorrectie en het noodzakelijke beveiligingsniveau wordt geboden door 128-bit AES-codering.

Sensoren voor temperatuur, druk, vochtigheid, bewegingssnelheid etc. kunnen op basis van deze standaard informatie doorgeven verschillende apparaten controle: mobiele telefoons, PDA's, pc's, enz.

De eerste chip die Bluetooth 3.0 en Bluetooth 4.0 ondersteunt, werd door het bedrijf uitgebracht ST-Ericsson eind 2009.

Bluetooth 4.0 ondersteund in MacBook Air en Mac mini (sinds juli 2011), iMac (november 2012), iPhone 4S (oktober 2011) en iPhone 5 (september 2012), iPad 3 (maart 2012) en iPad mini (sinds november 2012), LG Optimus 4X HD-smartphones (februari 2012), Google Nexus 4, HTC One X, S, V en Samsung Galaxy S III (mei 2012), Explay Infinity (augustus 2012), HTC One X+ (2012), HTC Desire C, HTC Desire V, Google Nexus 7 (2012), Sony Vaio SVE1511N1RSI, Nokia Lumia 920 (18 september 2012).

Stapel Bluetooth-protocollen

Bluetooth heeft architectuur met meerdere lagen, bestaande uit het hoofdprotocol, kabelvervangingsprotocollen, telefoniecontroleprotocollen en geleende protocollen. Verplichte protocollen voor iedereen Bluetooth-stacks zijn: LMP, L2CAP en SDP. Bovendien gebruiken apparaten die met Bluetooth communiceren doorgaans de HCI- en RFCOMM-protocollen.

Link Management Protocol wordt gebruikt om een ​​radioverbinding tussen twee apparaten tot stand te brengen en te beheren. Geïmplementeerd door een Bluetooth-controller.

Host/controller-interface definieert de communicatie tussen de stapel gastheer (d.w.z. computer of mobiel apparaat) met een Bluetooth-controller.

AVRCP

AV Afstandsbediening Profiel wordt vaak gebruikt in autonavigatiesystemen om de audiostream via Bluetooth te besturen.

L2CAP

Logical Link Control and Adaptation Protocol wordt gebruikt om lokale verbindingen tussen twee apparaten te multiplexen met behulp van verschillende protocollen op een hoger niveau. Hiermee kunt u pakketten fragmenteren en opnieuw opbouwen.

Met Service Discovery Protocol kunt u services van andere apparaten ontdekken en hun parameters bepalen.

RFCOMM

Radiofrequentiecommunicatiekabelvervangingsprotocol, creëert een virtuele seriële datastroom en emuleert besturingssignalen RS-232.

BNEP

Bluetooth Network Encapsulation Protocol wordt gebruikt om gegevens van andere protocolstacks over het L2CAP-kanaal over te dragen. Gebruikt voor transmissie IP-pakketten in uw Personal Area Networking-profiel.

AVCTP

Audio/Video Control Transport Protocol wordt gebruikt in het Audio/Video Remote Control-profiel om opdrachten via het L2CAP-kanaal te verzenden.

AVDTP

Audio/Video Distribution Transport Protocol wordt gebruikt in het Advanced Audio Distribution-profiel om stereoaudio via het L2CAP-kanaal te verzenden.

Telephony Control Protocol Binair protocol dat oproepbesturingssignalen definieert voor het tot stand brengen van spraak- en dataverbindingen tussen Bluetooth-apparaten. Wordt alleen gebruikt in het profiel Draadloze telefonie.

Geleende protocollen zijn onder meer: ​​Point-to-Point Protocol ( PPP), TCP/IP, UDP, Object Exchange Protocol (OBEX ), Draadloze applicatieomgeving (WAE), Draadloos toepassingsprotocol (WAP).

3) WiMAX (wereldwijde interoperabiliteit voor microgolftoegang) telecommunicatietechnologie ontwikkeld om universeel te biedendraadloze communicatieover lange afstanden voor een breed scala aan apparaten (vanaf werkstations en laptopcomputers voor mobieltjes). Gebaseerd op standaard IEEE 802.16 , ook wel genoemd Draadloze MAN (WiMAX moet worden beschouwd als een jargonnaam, aangezien het geen technologie is, maar de naam van het forum waar Wireless MAN werd overeengekomen).

De naam "WiMAX" is gemaakt WiMAX-forum een organisatie die in juni is opgericht 2001 om WiMAX-technologie te promoten en te ontwikkelen. Het forum beschrijft WiMAX als “een op standaarden gebaseerde technologie die hoge snelheid biedt draadloze toegang op het netwerk, alternatief voor huurlijnen en DSL " Maximale snelheid tot 1 Gbps per cel.

WiMAX is geschikt voor het oplossen van de volgende problemen:

• Toegangspuntverbindingen Wifi met elkaar en met andere delen van het internet.
• Het aanbieden van draadloos breedband als alternatiefspeciale lijnen en DSL.
• Het leveren van snelle datatransmissie- en telecommunicatiediensten.
• Toegangspunten creëren , niet gebonden aan geografische locatie.
• Creëren van systemen voor monitoring op afstand (monitoringsystemen), zoals deze in het systeem plaatsvinden SCADA.

WiMAX geeft toegang tot Internet op hoge snelheden, met een veel grotere dekking dan Wifi -netwerken. Hierdoor kan de technologie worden gebruikt als “trunk-kanalen”, waarvan de voortzetting bestaat uit traditionele DSL- en huurlijnen, evenals lokale netwerken . Als gevolg hiervan maakt deze aanpak de creatie mogelijk van schaalbare hogesnelheidsnetwerken binnen steden.

Werkingsprincipe

Basisconcepten

Over het algemeen bestaan ​​WiMAX-netwerken uit de volgende hoofdonderdelen: basis- en abonneestations, evenals apparatuur die de basisstations met elkaar, met de serviceprovider en met internet verbindt.

Voor verbinding basisstation met abonnee hoog gebruikt frequentiebereik radiogolven van 1,5 tot 11 GHz. IN ideale omstandigheden De datauitwisselingssnelheid kan oplopen tot 70 Mbit/s, zonder dat er direct zicht nodig is tussen het basisstation en de ontvanger.

Zoals hierboven vermeld, wordt WiMAX zowel gebruikt om het probleem op te lossen " laatste mijl ", en voor het bieden van netwerktoegang tot kantoor- en districtsnetwerken.

Er worden zichtlijnverbindingen tussen basisstations tot stand gebracht met behulp van het frequentiebereik van 10 tot 66 GHz, gegevensuitwisselingssnelheden kunnen 140 Mbit/s bereiken. In dit geval is er minimaal één basisstation op het netwerk aangesloten aanbieder met behulp van klassieke bekabelde verbindingen. Hoe groter het aantal BS’en dat is aangesloten op de netwerken van de provider, hoe hoger de gegevensoverdrachtsnelheid en betrouwbaarheid van het netwerk als geheel.

De netwerkstructuur van de IEEE 802.16-standaardenfamilie is vergelijkbaar met traditionele GSM netwerken (basisstations werken op afstanden tot tientallen kilometers; voor de installatie ervan is het niet nodig om torens te bouwen; installatie op de daken van huizen is toegestaan, afhankelijk van de voorwaarden van direct zicht tussen de stations).

Bedrijfsmodi

MAC/ linklaag

In Wi-Fi-netwerken strijden alle gebruikersstations die informatie willen verzenden via een toegangspunt (AP) om de ‘aandacht’ van laatstgenoemde. Deze aanpak kan een situatie veroorzaken waarin de communicatie voor verder weg gelegen stations voortdurend wordt onderbroken ten gunste van dichterbij gelegen stations. Deze gang van zaken maakt het moeilijk om gebruik te maken van diensten zoals Voice over IP (VoIP), die erg afhankelijk zijn van een ononderbroken verbinding.

Wat 802.16-netwerken betreft, zij MAC maakt gebruik van een planningsalgoritme. Elk gebruikersstation hoeft alleen maar verbinding te maken met het toegangspunt. Er wordt een speciaal slot voor gemaakt op het toegangspunt, dat niet toegankelijk is voor andere gebruikers.

Architectuur

Het WiMAX Forum heeft een architectuur ontwikkeld die veel aspecten van de werking van WiMAX-netwerken definieert: interacties met andere netwerken, distributie van netwerkadressen, authenticatie en nog veel meer. De bovenstaande illustratie geeft een idee van de architectuur van WiMAX-netwerken.

WiMAX-forum WiMAX-architectuur

• SS/MS: (het abonneestation/mobiele station)
• ASN: (het toegangsservicenetwerk)
• BS: (Basisstation), basisstation, onderdeel van ASN
• ASN-GW: (de ASN Gateway), gateway, onderdeel van de ASN
• CSN: (het connectiviteitsservicenetwerk)
• HA: (Home Agent, onderdeel van CSN)
• NAP:(een netwerktoegangsprovider)
• NSP: (een netwerkserviceprovider)

ASN (Toegangsservicenetwerk) toegang tot netwerk.

ASN Gateway is ontworpen om verkeers- en signaleringsberichten van basisstations te verzamelen en door te sturen naar het CSN-netwerk.

BS (Basisstation) basisstation. De hoofdtaak is het tot stand brengen, onderhouden en verbreken van radioverbindingen. Bovendien voert het signaleringsverwerking uit, evenals de distributie van hulpbronnen onder abonnees.

CSN (Connectiviteitsservicenetwerk) dienstverleningsnetwerk.

HA-netwerkelement (Home Agent) dat verantwoordelijk is voor roamingmogelijkheden. Bovendien zorgt het voor gegevensuitwisseling tussen netwerken van verschillende operators.

Opgemerkt moet worden dat de architectuur van WiMax-netwerken niet gebonden is aan een specifieke configuratie en zeer flexibel en schaalbaar is.

Allemaal bekend onder de afkorting Wi-Fi, deze standaard is Officiele naam IEEE 802.11 is de eerste internationale standaard in zijn soort voor het verzenden van gegevens met behulp van radiofrequenties in de 2,4 GHz-band. Het werd in 1990 door wetenschappers ontwikkeld met een vereiste voor een transmissiesnelheid van 1,2 Mbit/s.

In 1997, toen de technologie voltooid was, was de aangegeven snelheid niet meer zo groot en werd de standaard als verouderd beschouwd. Maar de technologie staat niet stil, dus brachten wetenschappers een paar jaar later een verbeterde Wi-Fi-standaard uit, of beter gezegd de aanpassingen ervan: IEEE 802.11b (snelheid ongeveer 11 Mbit/s), IEEE 802.11g, IEEE 802.11a ( doorvoer tot 54 Mbit/s bij een zendfrequentie van 5 GHz).

Standaarden zijn aanpassingen, daarom ondersteunt bijna alle verkochte apparatuur tegenwoordig alle genoemde Wi-Fi-formaten. Draadloze apparaten kunnen in twee modi werken: Ad Hoc en Infrastructuur.

Het werken in de eerste modus staat in de wereld ook bekend als Peer-to-Peer (point-to-point) technologie. Bij het binnenwerken deze modus Draadloze apparaten maken rechtstreeks verbinding met elkaar.

In de infrastructuurmodus werken alle elementen van het draadloze netwerk met elkaar samen één centraal punt, die de rol van een hub speelt. In dit geval is het werk op een eenvoudige manier (BSS) of op een complexe manier (ESS) georganiseerd. Bij op een eenvoudige manier netwerkorganisatie, alle apparatuur is verbonden met één toegangspunt, en met een complexe netwerkorganisatie werken meerdere aangesloten toegangspunten tegelijkertijd en kan de wifi-controller er één selecteren. Wanneer u zich in een Wi-Fi-ruimte verplaatst, selecteert de adapter het krachtigste toegangspunt en sluit zich daar bij aan. In dit geval zal de overgang tussen punten niet eens merkbaar zijn voor de gebruiker.

WiMAX – Wereldwijde interoperabiliteit voor microgolftoegang

Achter deze complexe naam gaat een draadloos netwerk schuil dat door wetenschappers is ontwikkeld voor netwerken op de schaal van hele steden en dat is ontworpen om gegevens te verzenden met een snelheid van ongeveer 70 Mbit/s over een afstand van enkele kilometers. WiMAX-netwerken zijn groot georganiseerd bevolkte gebieden Internetproviders houden van een mobiel netwerk; het is geen concurrent, maar een toevoeging. Dit wordt verklaard door het feit dat de ontwikkelde 802.16a-standaard een omvangrijk en dure apparatuur en gegevensoverdracht vindt plaats op frequenties van 2 tot 11 GHz.

Met de zeer recente 802.11e-specificatie kunt u een netwerk met vergelijkbare technologie organiseren op een dynamische manier, zodat de gebruiker tussen basisstations kan wisselen. In tegenstelling tot de Wi-Fi-standaard heeft WiMAX een aantal voordelen: bescherming van het netwerk tegen botsingen (het basisstation verdeelt de toegangsrechten tot het netwerk tussen abonnees), de aanwezigheid van een mechanisme om de verkeerskwaliteit te garanderen (het reserveren van een datakanaal voor het verzenden van een aparte datastroom, bijvoorbeeld IP-telefonie of video).

De kenmerken van de gepresenteerde standaard zijn verre van compleet, maar we kunnen nu al zeggen dat het WiMAX-formaat in de nabije toekomst een serieuze concurrent kan worden voor mobiele operators, dat een vergelijkbare lijst met 3G-netwerkdiensten biedt, maar van hogere kwaliteit, goedkoper en functioneler.

Draadloze technologieën: Wi-Fi en WiMAX

Tegen het einde van de jaren 2000 kwamen twee populaire draadloze technologieën beschikbaar voor veel Russische gebruikers: Wi-Fi en WiMAX. De eerste verscheen iets eerder en is nu wijdverspreider, de tweede - iets later en ontwikkelt zich voornamelijk in grote steden van Rusland. Laten we ze in volgorde bekijken, met aandacht voor de kenmerken van de toepassing, voor- en nadelen, overeenkomsten en verschillen. We zullen de normen van bestaande mobiele draadloze netwerken niet overwegen - dit is een onderwerp voor een apart artikel. Maar laten we het kort hebben over de vooruitzichten voor de ontwikkeling van Wi-Fi en WiMAX.

Laten we beginnen met de voor- en nadelen van draadloze netwerken in vergelijking met traditionele netwerken. Het belangrijkste voordeel is, zoals de naam al doet vermoeden, de afwezigheid van draden. Dit betekent dat het niet nodig is om kabels te leggen, muren te boren, kanalen en dozen te installeren, enz. Het netwerk kan gemakkelijk worden uitgebreid, in tegenstelling tot bekabelde netwerken, waarbij de beperking het aantal vrije poorten in routers en concentrators (hubs) is. De snelheid waarmee een nieuwe abonnee wordt aangesloten, is ook belangrijk. Maar wat mensen het meest aantrekt in draadloze netwerken is mobiliteit. Tegenwoordig kun je tegenwoordig bijvoorbeeld binnen een half uur een op Wi-Fi gebaseerd lokaal netwerk in een appartement of kantoor uitrollen en alle apparaten van internettoegang voorzien.

Er zijn ook nadelen. Ten eerste zijn er problemen met de stabiliteit van de verbinding. Standaard wifi-routers voor thuis hebben een bereik van enkele tientallen meters binnenshuis en tot 100-200 meter buitenshuis. Sommige elektronische apparaten (magnetron), verschillende obstakels (muren van gewapend beton) en weersverschijnselen (regen) verzwakken echter het signaalniveau van Wi-Fi- en WiMAX-netwerken. Het zal dus moeilijk of zelfs onmogelijk zijn om communicatie te verschaffen tussen abonnees die zich in aangrenzende gebouwen of op verschillende verdiepingen bevinden. Voor Wi-Fi-netwerken kun je een krachtige zender kopen, maar apparaten met een vermogen van meer dan 100 mW kunnen volgens de Russische wetgeving niet worden gebruikt zonder registratie bij de relevante toezichthoudende autoriteiten. Dit brengt ons bij het tweede nadeel: de juridische aspecten van het gebruik van het frequentiebereik en de parameters van draadloze netwerkzenders/ontvangers, die in verschillende landen verschillend zijn.

Er is ook het probleem van de beveiliging, met name Wi-Fi-netwerken. Het feit is dat de populaire standaard WEP Encryptie is relatief eenvoudig te hacken en de meer geavanceerde WPA- en WPA2-protocollen worden door veel oudere toegangspunten niet ondersteund. Het vierde nadeel is het vrij hoge stroomverbruik van apparaten wanneer gebruik van wifi en WiMAX-netwerken. De voordelen wegen echter doorgaans zwaarder dan de nadelen.

Wi-Fi (Wireless Fidelity) is een handelsmerk voor draadloze netwerken gebaseerd op de IEEE 802.11-standaarden. Het protocol begon in 1991 in Nederland, toen een bedrijf draadloze WaveLAN-kassasystemen introduceerde met gegevensoverdrachtsnelheden van 1 tot 2 Mbit/s.

IEEE 802.11 is sindsdien enorm geëvolueerd. De nu populaire IEEE 802.11n-protocolstandaard, goedgekeurd op 11 september 2009, maakt bijvoorbeeld datatransmissie mogelijk met een theoretische snelheid van maximaal 600 Mbit/s bij gebruik van vier antennes tegelijk of 150 Mbit/s met één antenne. De werkelijke snelheid blijkt uiteraard twee tot drie keer minder te zijn. In dit geval kunt u een van de twee werkfrequentiebereiken gebruiken: 2,4 of 5 GHz. Bovendien hebben ontwikkelaars voor 802.11n achterwaartse compatibiliteit gehandhaafd met de oudere 802.11a- en 802.11b/g-standaarden.

Het Wi-Fi-netwerk werkt als volgt. De eerste stap is het installeren van een Wi-Fi-zender of, met andere woorden, een toegangspunt (hotspot), waartoe een op een toegankelijke manier Internet is aanwezig (kabel, satelliet, WiMAX, Mobiel internet). Vervolgens wordt het toegangspunt zelf een bron van internetdistributie naar clientapparaten: computers, laptops, netbooks, smartphones en andere mobiele apparaten. Het enige is dat ze allemaal een ingebouwd systeem moeten hebben externe Wi-Fi-adapter(ontvanger).

Wi-Fi-ontvangers zijn al lange tijd ingebouwd in laptops en veel mobiele apparaten. Voor desktop-pc's of verouderde laptopmodellen zul je een speciale module moeten kopen. Dit kan een bord zijn voor PCI-, MiniPCI-, PCMCIA-slots of een USB-adapter. Er zijn ook miniatuurontvangers ter grootte van een SD-geheugenkaart. Dergelijke Wi-Fi-adapters kosten slechts een paar honderd roebel. De modules kunnen in andere apparaten worden ingebouwd, zoals mediaspelers. De kosten van Wi-Fi-zenders (routers) beginnen vanaf duizend roebel, sommige internetproviders bieden dergelijke apparatuur gratis aan.

Het internet in Wi-Fi-netwerken is verdeeld over alle abonnees, dus als er een groot aantal aangesloten apparaten is, wordt de gegevensoverdrachtsnelheid verlaagd. De netwerken zelf zijn onderverdeeld in publiek en privaat. De eerste worden gemaakt op openbare plaatsen (stations, hotels, cafés, parken, enz.) en vereisen meestal geen identificatie om verbinding te maken. In een aantal buitenlandse steden openbaar draadloze Wi-Fi-netwerken zijn samengevoegd tot algemene en bestrijken vrijwel het gehele stedelijke gebied.

Privénetwerken worden door een beperkte groep mensen gebruikt voor persoonlijke of zakelijke doeleinden en zijn beveiligd met een wachtwoord of sleutel. Vanwege de onervarenheid van netwerkbeheerders die vergeten een wachtwoord in te stellen, kan iedereen echter verbinding met hen maken. Er zijn zelfs ondergrondse kaarten van dergelijke punten, waardoor het niet moeilijk is om in grote steden gratis internet te vinden.

De IEEE 802.11ac- en IEEE 802.11ad-standaarden worden momenteel ontwikkeld. Met de eerste technologie kunt u internet in parallelle stromen distribueren naar meer dan drie gebruikers met snelheden van verschillende gigabits per seconde voor elk in de 5 GHz-band, de tweede - naar één abonnee tot 7 Gbit/s in de 60 GHz-band, waardoor het dekkingsgebied beperkt wordt tot de schaal van één kamer.

Daarnaast wordt de IEEE 802.22 WRAN-standaard ontwikkeld. De zogenaamde Super Wi-Fi belooft snelheden tot 22 Mbps binnen een straal van maximaal 100 km van de dichtstbijzijnde zender. In dit geval worden de gegevens verzonden op onbezette televisie-uitzendfrequenties (VHF/UHF). In de toekomst moet de 802.22-standaard internet bieden aan dunbevolkte gebieden en ontwikkelingslanden.

Naast Wi-Fi is er nog een standaard voor draadloze communicatie: WiMAX, die zich in een even snel tempo ontwikkelt, maar er in veel opzichten van verschilt.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) is gebaseerd op de IEEE 802.16-standaard. Een netwerk gebaseerd op deze technologie wordt opgebouwd uit basis- en abonneestations en apparatuur die de basisstations verbindt met de aanbieder van internet en andere diensten. Het gebruikte frequentiebereik loopt van 1,5 tot 13,6 GHz. Het bereik bedraagt ​​6-10 km voor “statische” abonnees en 1-5 km voor “mobiele” abonnees met snelheden tot 120 km/u. Gegevensoverdrachtsnelheden kunnen 40-75 Mbit/s bereiken. WiMAX is gemaakt als een universele draadloze verbinding voor een breed scala aan apparaten (van pc's en laptops tot mobiele telefoons en tablets), die over lange afstanden werken.

Er moet onmiddellijk worden opgemerkt dat twee standaarden worden gecombineerd onder de naam WiMAX: 802.16d (vaste WiMAX) en 802.16e (mobiele WiMAX), de ontwikkelaars zijn er nooit in geslaagd ze te combineren. Elke specificatie heeft zijn eigen werkfrequentiebereiken, bandbreedte, stralingsvermogen, transmissie- en toegangsmethoden, signaalcodering en modulatiemethoden en andere kenmerken. Daarom zijn WiMAX-systemen die zijn gebaseerd op verschillende versies van de IEEE 802.16-standaard praktisch incompatibel.

De 802.16d-standaard (ook bekend als 802.16-2004) maakt gebruik van stationaire modems en PCMCIA-kaarten voor laptops. Communicatie is alleen mogelijk met vaste abonnees. In dit geval kan dit worden bereikt de volgende kenmerken: snelheid tot 75 Mbit/s, communicatiebereik - 25-80 km, gebruikt frequentiebereik - 1,5-11 GHz (3,5 en 5 GHz worden vaker gebruikt).

De 802.16e-standaard (802.16-2005) is geoptimaliseerd voor mobiele gebruikers. De kenmerken zijn als volgt: snelheid tot 40 Mbit/s, communicatiebereik - 1-5 km, gebruikt frequentiebereik - 2,3-13,6 GHz (vaker - 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 GHz). 802.16e wordt ook gebruikt voor service vaste gebruikers. Dit is wat het vaakst aan gebruikers wordt aangeboden door verschillende providers.

Mobiele WiMAX is dus een concurrent van modern mobiele technologieën en vaste WiMAX - bekabeld breedband DSL. Eindabonnees die verbinding willen maken met WiMAX-netwerken moeten eerst een provider selecteren en een overeenkomst aangaan. Hierna ontvangen ze een USB-modem, ExpressCard-modem of vergelijkbaar apparaat. Je kunt zelf een WiMAX-ontvanger kopen; bovendien hebben een aantal mobiele apparaten en laptops al ingebouwde ondersteuning voor WiMAX-technologie.

In de toekomst moeten de twee specificaties worden vervangen door één enkele standaard 802.16m (WiMAX 2). Het zal productiever en sneller zijn (snelheid tot 100 Mbit/s mobiele versie en tot 1 Gbit/s - voor een vaste versie). Er zal ook ondersteuning zijn voor de nieuwste versie communicatietechnologieën.

Laten we tot slot eens kijken naar de kwalitatieve verschillen tussen Wi-Fi en WiMAX. Wi-Fi is een systeem met een kort bereik (tientallen meters), met zijn hulp is het handig om lokale netwerken te creëren, die niet noodzakelijkerwijs verbonden zijn met internet. WiMAX-systeem langeafstand(kilometers) die de aanbieder en de eindgebruiker verbinden. Thuisnetwerk Het is moeilijker om op de basis ervan te bouwen, maar een netwerk dat grote gebieden bestrijkt is gemakkelijker. Bij het maken van vergelijkingen wordt vaak de volgende analogie gebruikt: WiMAX wordt vergeleken met mobiele communicatie en Wi-Fi wordt vergeleken met een draadloze vaste telefoon.

Als u een fervent voorstander bent van draadloze netwerken, dan is dit iets voor u de beste optie zullen volgende diagram(zie figuur hierboven): gebruik WiMAX als backbone-kanaal van de provider en distribueer het internet vervolgens onder consumenten op basis van een lokaal Wi-Fi-netwerk.

Met technologie Wi-Fi-gebruikers we zijn uit de eerste hand bekend met internet, omdat bijna elk modern mobiel apparaat. Punten Wi-Fi-toegang open in de meeste cafetaria's en hotels; In appartementen worden wifi-routers geïnstalleerd om draden weg te werken. Maar steeds vaker horen we over een nieuwere standaard: WiMAX. Wat is dit: een nieuwe generatie internet die is ontworpen om Wi-Fi te vervangen, of gewoon een technologie met een vergelijkbare naam?

Wifi is een oudere internettechnologie dan WiMAX. Het werd in 1991 geïntroduceerd voor gebruik in point-of-sale-systemen en werd verder ontwikkeld voor de implementatie van draadloze netwerken thuis of op kantoor. Moderne normen Met Wi-Fi kunt u binnen een straal van 300 meter (in de praktijk binnen een straal van enkele tientallen meters) verbinding maken met internet.

Wi-Fi kent verschillende standaarden. De meest gebruikte tegenwoordig heeft een maximale verbindingssnelheid van 54 Mbit/s. Nieuwere standaarden bieden snelheden tot 450 Mbit/s, en in de toekomst zullen ze zelfs 600 Mbit/s bieden. De standaard definieert ook de frequenties waarop communicatie plaatsvindt: van 2,4 tot 5 GHz.

De gebruiker kan uitbreiden Wi-Fi-netwerk onafhankelijk dankzij een vrij lange ontwikkelingsgeschiedenis, relatief goedkope apparatuur en installatiegemak.

WiMAX(Engels) Wereldwijde interoperabiliteit voor microgolftoegang) is een technologie die sinds 2001 is ontwikkeld met als doel draadloze communicatie over lange afstanden mogelijk te maken (tot enkele tientallen kilometers van het basisstation).

WiMAX kent, net als Wi-Fi, verschillende standaarden die naast de verbindingssnelheid (tot 40-75 Mbit/s) en frequentiebereiken (1,5-13,6 GHz), ook het bereik (1-80 km) bepalen.

WiMAX-netwerkoperatoren die in ons land actief zijn, gebruiken verschillende frequentiebanden en verschillende apparatuur die niet met elkaar compatibel zijn. In Rusland zijn er nog steeds geen WiMAX-netwerken voor eindgebruikers; netwerken zijn gericht op bedrijven, en alleen op grote. Tegenwoordig worden in Rusland slechts in een paar steden en regio's commerciële WiMAX-netwerken ingezet. Hoe dan ook, deze technologie is veelbelovend.

WiMAX is geen directe concurrent van Wi-Fi, omdat deze technologieën gericht zijn op het oplossen van verschillende problemen.

Conclusie website

1. De Wi-Fi-gegevensoverdrachtsnelheid bedraagt ​​maximaal 54 Mbit/s, WiMAX - maximaal 75 Mbit/s.
2. Straal Wi-Fi-dekking- Maximaal 300 meter, WiMAX – 80 km.
3. Er wordt gewerkt op verschillende frequenties: 2,4 GHz in de meest voorkomende Wi-Fi-standaard en het frequentiebereik van 1,5-11 GHz in WiMAX.
4. Met WiMAX kunt u gegevens stabiel verzenden, ondanks radio-interferentie, fysieke barrières of slechte weersomstandigheden, die tegelijkertijd de werking van Wi-Fi sterk beïnvloeden.
5. Wifi-ingang gegeven tijd is veel wijdverspreider en heeft een diverser aanbod aan apparatuur tegen prijzen die goedkoper zijn dan WiMAX.

Van de moderne technologieën voor draadloze informatieoverdracht worden Wi-Fi en WiMAX het meest gebruikt. Ondanks de gelijkenis in naam zijn dit twee onafhankelijke richtingen, die elk bedoeld zijn om een ​​specifiek scala aan problemen op te lossen. De WiMAX-standaard wordt voornamelijk door providers gebruikt om internettoegang te bieden op plaatsen waar het leggen van kabels technisch problematisch of economisch niet haalbaar is. Wi-Fi-technologie wordt gebruikt om lokale netwerken binnen een onderneming te organiseren, geografisch verspreide subnetten te combineren in één Ethernet-netwerk en ook om informatie over te dragen tussen verschillende apparaten (bijvoorbeeld een videobewakingscamera en een recorder).

Wi-Fi-protocollen

802.11 . Snelheid Wi-Fi-transmissie volgens dit is het gelijk aan 1-2 Mb/s.

802.11a. met dit protocol kan het 54 Mb/s bereiken. Echte snelheid varieert meestal van 22-26 Mb/s. Wifi-frequentie van dit protocol is 5 GHz. De gegevensoverdracht wordt uitgevoerd met behulp van de OFDM-methode (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). In Kamer Wi-Fi-overdrachtssnelheid gelijk aan 54 Mb/s. Waarin afstand tussen netwerkapparaten mag er niet meer dan 12-15 m zijn. Als u ze 50-90 m van elkaar verwijdert, dan snelheid zal dalen tot 6 Mb/s. In de open ruimte neemt het bereik toe: 54 Mb/s op 30-40 m, en 6 Mb/s op 250-350 m.

802.11b.Theoretische Wi-Fi-overdrachtssnelheid tot 11 Mb/s.

Echt - 5-7 Mb/s. Wifi-frequentie- 2,4 GHz. De gegevensoverdracht vindt plaats met behulp van de DSSS-methode (direct sequence-diversity signal over a wide range). In een beperkte ruimte kan de maximale WiFi-transmissiesnelheid oplopen tot 11 Mb/s, de afstand tussen apparaten is 30-40 m, of 1 Mb/s op 80-100 m Wi-Fi-overdrachtssnelheid bedraagt ​​11 Mb/s, afstand van 200-300 m en 1 Mb/s op 500-600 m.

802.11g. Het meest voorkomende protocol.

Theoretische Wi-Fi-overdrachtssnelheid tot 54 Mb/s. Echte snelheid is ongeveer 50% van de theoretische waarde, d.w.z. ongeveer 25 Mb/s. OFDM- en FSSS-methoden worden gebruikt voor gegevensoverdracht. Wifi-frequentie 802,11g 2,4 GHz. In een afgesloten ruimte Wi-Fi-overdrachtssnelheid bereikt 54 Mb/s, afstand 30-40 m, en 1 Mb/s op 80-100 m. Op straat loopt de afstand op tot respectievelijk 150-200 m en 400-500 m. Achterwaarts compatibel met het 802.11b-protocol.

802.11i. Een groeiend protocol. Maximaal theoretische Wi-Fi-overdrachtssnelheid bereikt 480 Mb/s. Wifi-frequentie 802.11i 2,4 - 2,5 of 5,0 GHz.

Apparaten die ondersteunen 802.11i-protocol, geschikt om in drie modi te werken:

Erfenis (geërfd). Biedt compatibiliteit met 802.11b/g- en 802.11a-apparaten.

Gemengd (gemengd). 802.11i-apparaten worden aan deze lijst toegevoegd.

- “Reinig”-modus. Verbinding is alleen mogelijk met 802.11i-apparaten.

Met alle keuzemogelijkheden op het gebied van netwerkverbindingen is het moeilijk om tegelijkertijd aan drie basisvereisten voor netwerkverbindingen te voldoen: hoge doorvoersnelheid, betrouwbaarheid en mobiliteit. De volgende generatie draadloze technologieën – WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), IEEE 802.16-standaard – kan een soortgelijk probleem oplossen.

Om WiMAX-technologie te promoten en te ontwikkelen, werd het WiMAX-forum opgericht: http://www.wimaxforum.org, gebaseerd op de IEEE 802.16-werkgroep die in 1999 werd opgericht. Op het forum waren bedrijven als Nokia, Harris Corporation, Ensemble, Crosspan en Aperto aanwezig. In mei 2005 telde het forum al meer dan 230 deelnemers. In hetzelfde jaar formuleerde de World Summit on Information Society (WSIS) de volgende taken die aan de WiMAX-technologie waren toegewezen:

Bied met behulp van WiMAX toegang tot informatie- en communicatietechnologiediensten voor kleine nederzettingen, afgelegen gebieden en geïsoleerde objecten, rekening houdend met het feit dat in ontwikkelingslanden 1,5 miljoen nederzettingen met een bevolking van meer dan 100 mensen niet zijn aangesloten op telefoonnetwerken en geen kabel hebben verbindingen met grote steden.

WiMAX voorzien van toegang tot informatie- en communicatietechnologiediensten voor meer dan de helft van de wereldbevolking binnen bereik, aangezien het totale aantal internetgebruikers in 2005 ongeveer 960 miljoen mensen bedroeg, oftewel ongeveer 14,5% van de totale wereldbevolking.

Doel van WiMAX-technologie is het bieden van universele draadloze toegang voor een breed scala aan apparaten (werkstations, huishoudelijke apparaten"smart home", draagbare apparaten en mobiele telefoons) en hun logische combinatie: lokale netwerken. Opgemerkt moet worden dat deze technologie een aantal voordelen heeft:

Vergeleken met bekabelde (xDSL of breedband), draadloze of satellietsystemen zouden WiMAX-netwerken exploitanten en dienstverleners in staat moeten stellen om niet alleen op kosteneffectieve wijze nieuwe potentiële gebruikers te bereiken, maar ook het scala aan informatie- en communicatietechnologieën uit te breiden voor gebruikers die al over vaste ( vaste) toegang.

De standaard combineert technologieën op carrier-niveau (om vele subnetten te combineren en deze toegang te geven tot internet), evenals ‘last mile’-technologieën (het laatste segment vanaf het punt van binnenkomst in het netwerk van de provider tot aan de computer van de gebruiker), die creëert veelzijdigheid en verhoogt daardoor de betrouwbaarheid van systemen.

Draadloze technologieën zijn flexibeler en daardoor gemakkelijker in te zetten, omdat ze naar behoefte kunnen worden geschaald.

Het installatiegemak verlaagt de kosten van netwerkimplementatie in ontwikkelingslanden, dunbevolkte of afgelegen gebieden.

Het dekkingsbereik is een essentiële indicator van een radiocommunicatiesysteem. Momenteel vereisen de meeste draadlozegieën directe zichtbaarheid tussen netwerkobjecten. WiMAX creëert, met behulp van OFDM-technologie, dekkingsgebieden in omstandigheden waarin er geen direct zicht is van de clientapparatuur naar het basisstation, terwijl afstanden worden gemeten in kilometers.

WiMAX-technologie bevat in eerste instantie het IP-protocol, waardoor deze eenvoudig en transparant in lokale netwerken kan worden geïntegreerd.

WiMAX-technologie is geschikt voor vaste, bewegende en mobiele netwerkobjecten op één infrastructuur.

Werkprincipes

Het WiMAX-systeem bestaat uit twee hoofdonderdelen:

Een WiMAX-basisstation kan zich op een hoog gebouw bevinden: een gebouw of een toren.

WiMAX-ontvanger: antenne met ontvanger (Fig. 6.1).

Rijst. 6.1. WiMAX-architectuur

De verbinding tussen het basisstation en de clientontvanger wordt tot stand gebracht in het microgolfbereik van 2-11 GHz. Deze verbinding onder ideale omstandigheden is datatransmissie mogelijk met snelheden tot 20 Mbit/s en hoeft het station zich niet binnen het gezichtsveld van de gebruiker te bevinden. Deze werkingsmodus van het WiMAX-basisstation ligt dicht bij de veelgebruikte 802.11 (Wi-Fi) standaard, die compatibiliteit tussen reeds uitgebrachte clientapparaten en WiMAX mogelijk maakt.

Houd er rekening mee dat WiMAX-technologie zowel wordt gebruikt op de “last mile” – het laatste deel tussen de aanbieder en de gebruiker – als om toegang te bieden tot regionale netwerken: kantoor, wijk.

Er wordt een permanente verbinding tot stand gebracht tussen naburige basisstations met behulp van ultrahoge frequentie 10-66 GHz gezichtslijnradiocommunicatie. Met deze verbinding kunt u onder ideale omstandigheden gegevens overdragen met snelheden tot 120 Mbit/s. De beperking van de zichtlijn is uiteraard geen voordeel, maar wordt alleen opgelegd aan basisstations die deelnemen aan een naadloze dekking van het gebied, wat heel goed mogelijk is te implementeren bij het plaatsen van de apparatuur.

Minimaal één van de basisstations kan via een snelle breedbandverbinding permanent op het netwerk van de provider worden aangesloten. Hoe meer stations toegang hebben tot het netwerk van de provider, hoe hoger de snelheid en betrouwbaarheid van de datatransmissie. Zelfs met een klein aantal punten kan het systeem de belasting echter correct verdelen dankzij de cellulaire topologie.

Op de basis cellulair principe Er worden ook manieren ontwikkeld om een ​​optimaal omhullend netwerk op te bouwen grote voorwerpen(bijvoorbeeld bergketens), wanneer een reeks opeenvolgende stations gegevens op relay-basis verzendt. Het is de bedoeling dat soortgelijke ontwikkelingen in de volgende versie van de standaard worden opgenomen. De verwachting is dat deze veranderingen de snelheid aanzienlijk zullen verhogen (Figuur 6.2).

Rijst. 6.2. WiMAX-dekking

De structuur van IEEE 802.16-netwerken lijkt sterk op die van traditionele mobiele communicatienetwerken: er zijn ook basisstations die binnen een straal van maximaal 50 km opereren, en die hoeven ook niet op torens te worden geïnstalleerd. De daken van huizen zijn er zeer geschikt voor; het enige dat nodig is, is dat de omstandigheden van direct zicht tussen de stations in acht worden genomen. Om het basisstation met de gebruiker te verbinden is gebruikersapparatuur vereist. Vervolgens kan het signaal via een standaard Ethernet-kabel rechtstreeks naar een specifieke computer worden verzonden, of naar een 802.11 Wi-Fi-toegangspunt of naar een lokaal bekabeld Ethernet-netwerk.

Hierdoor kunt u de bestaande infrastructuur van lokale districts- of kantoornetwerken behouden wanneer u overschakelt van kabeltoegang naar WiMAX. Het maakt het ook mogelijk om de netwerkimplementatie zo eenvoudig mogelijk te maken door bekende technologieën te gebruiken om computers te verbinden.