Режими й особливості їхньої організації

Режим Ad Hoc

У режимі Ad Hoc (рис. 4.1) клієнти встановлюють зв'язок безпосередньо один з одним. Установлюється однорангова взаємодія за типом " точка-точка", і комп'ютери взаємодіють прямо без застосування точок доступу. При цьому створюється тільки одна зона обслуговування, що не має інтерфейсу для підключення до проводової локальної мережі.

Основне достоїнство даного режиму - простота організації: він не вимагає додаткового обладнання (точки доступу). Режим може застосовуватися для створення тимчасових мереж для передачі даних.

Однак необхідно мати на увазі, що режим Ad Hoc дозволяє встановлювати з'єднання на швидкості не більше 11 Мбіт/с, незалежно від використовуваного обладнання. Реальна швидкість обміну даними буде нижче й складе не більше 11/N Мбіт/с, де N - число пристроїв у мережі. Дальність зв'язку становить не більше ста метрів, а швидкість передачі даних швидко падає зі збільшенням відстані.

Рис. 4.1. Ad Hoc

Інфраструктурний режим

Для організації довгострокових безпроводових мереж варто використовувати інфраструктурний режим. У цьому режимі точки доступу забезпечують зв'язок клієнтських комп'ютерів (рис. 4.2). Точку доступу можна розглядати як безпроводовий комутатор. Клієнтські станції не зв'язуються безпосередньо одна з іншою, а зв'язуються із точкою доступу, і вона вже направляє пакети адресатам. Точка доступу має порт Ethernet, через який базова зона обслуговування підключається до проводової або змішаної мережі - до мережної інфраструктури.

Рис. 4.2. Інфраструктурний режим

Режими WDS і WDS WITH AP

Термін WDS (Wireless Distribution System) розшифровується як "розподілена безпроводова система". У цьому режимі точки доступу з'єднуються тільки між собою, створюючи мостове з'єднання. При цьому кожна точка може з'єднуватися з декількома іншими точками. Всі точки в цьому режимі повинні використовувати той самий канал, тому кількість точок, що беруть участь в утворенні мосту, не повинне бути надмірно великим. Підключення клієнтів здійснюється тільки проводовою мережею через uplink-порти точок (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Мостовий режим

Режим безпроводового мосту, аналогічно проводовим мостам, служить для об'єднання підмереж у загальну мережу. За допомогою безпроводових мостів можна поєднувати проводові LAN, що перебувають як у сусідніх будинках, так і на відстані до декількох кілометрів. Це дозволяє об'єднати в мережу філії й центральний офіс, а також підключати клієнтів до мережі провайдеру Internet (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Мостовий режим між будинками

Безпроводовий міст може використовуватися там, де прокладка кабелю між будинками небажана або неможлива. Дане рішення дозволяє досягти значної економії засобів і забезпечує простоту настроювання й гнучкість конфігурації при переміщенні офісів. До точки доступу, що працює в режимі мосту, підключення безпроводових клієнтів неможливо. Безпроводовий зв'язок здійснюється тільки між парою точок, що реалізують міст.

Термін WDS with АР (WDS with Access Point) означає "розподілена безпроводова система, що включає точку доступу", тобто за допомогою цього режиму можна не тільки організувати мостовий зв'язок між точками доступу, але й одночасно підключити клієнтські комп'ютери (рис. 4.13). Це дозволяє досягти істотної економії обладнання й спростити топологію мережі. Дана технологія підтримується більшістю сучасних точок доступу.

Рис. 4.5. Режим WDS with AP

Проте необхідно пам'ятати, що всі пристрої в складі однієї WDS with AP працюють на одній частоті й створюють взаємні перешкоди, що обмежує кількість клієнтів до 15-20 вузлів. Для збільшення кількості клієнтів, що підключаються, можна використовувати кілька WDS-мереж, настроєних на різні канали, що не перекриваються, і з'єднані проводами через uplink-порти.

Рис. 4.6. Мостове з'єднання

Рис. 4.7. Міст "точка - багато точок"

Режим повторювача

Може виникнути ситуація, коли виявляється неможливим (незручним) з'єднати точку доступу із проводовою інфраструктурою або яка-небудь перешкода утрудняє здійснення зв'язку точки доступу з місцем розташування безпроводових станцій клієнтів. У такій ситуації можна використовувати точку в режимі повторювача (Repeater) (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Режим повторювача

Аналогічно проводовому повторювачу, безпроводовий повторювач просто ретранслює всі пакети, що надійшли на його безпроводовий інтерфейс. Ця ретрансляція здійснюється через той же канал, через який вони були отримані. При застосуванні точки доступу в режимі повторювача варто пам'ятати, що накладення широкомовних доменів може привести до скорочення пропускної здатності каналу вдвічі, тому що початкова точка доступу також "чує" ретрансльований сигнал.

Режим повторювача не включений у стандарт 802.11, тому для його реалізації рекомендується використовувати однотипне обладнання (аж до версії прошивання) і від одного виробника. З появою WDS даний режим втратила свою актуальність, тому що WDS заміняє його. Однак його можна зустріти в старих версіях прошивань і в застарілому обладнанні.

Режим клієнта

При переході від проводової архітектури до безпроводового іноді можна виявити, що наявні мережні пристрої підтримують проводову мережу Ethernet, але не мають інтерфейсних рознімань для безпроводових мережних адаптерів. Для підключення таких пристроїв до безпроводової мережі можна використовувати точку доступу "клієнт" (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Режим клієнта

За допомогою точки доступу, що функціонує в режимі клієнта, до безпроводової мережі підключається тільки один пристрій. Цей режим не включений у стандарт 802.11 і підтримується не всіма виробниками.

Топологія типу "шина"

Топологія організації безпроводових мереж у режимі WDS аналогічна звичайним проводовим топологіям. Топологія типу "шина" самою своєю структурою припускає ідентичність мережного обладнання комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Топологія типу "шина"

Тут відсутній центральний абонент, через який передається вся інформація, що збільшує її надійність (адже при відмові будь-якого центра перестає функціонувати вся керована цим центром система). Додати нових абонентів у шину досить просто. Треба ввести параметри нової точки доступу, що приведе тільки до короткочасного перезавантаження останньої точки. Шині не страшні відмови окремих точок, тому що всі інші комп'ютери мережі можуть нормально продовжувати обмін між собою, але при цьому частина, що залишилася, комп'ютерів не зможе одержати доступ в Internet.

Топологія типу "кільце"

"Кільце" - це топологія, у якій кожна точка доступу з'єднана тільки із двома іншими (рис. 4.11). Чітко виділеного центра в цьому випадку ні, всі точки можуть бути однаковими. Підключення нових абонентів в "кільце" звичайно здійснити дуже просто, хоча це й вимагає обов'язкової зупинки роботи двох крайніх точок від нової точки доступу. У той же час основна перевага кільця полягає в тому, що ретрансляція сигналів кожним абонентом дозволяє істотно збільшити розміри всієї мережі в цілому (часом до декількох десятків кілометрів). Кільце щодо цього істотно перевершує будь-які інші топології.

Топологія зв'язків між точками в цьому режимі являє собою ациклічний графа типу "дерево", тобто дані з Internet від точки 4 до точки 2 проходять за двома напрямками - через точку 1 і 3 (рис. 4.11). Для усунення зайвих зв'язків, здатних приводити до появи циклів у графі, реалізується алгоритм Spanning tree. Його використання дозволяє виявити й блокувати зайві зв'язки. При зміні топології мережі - наприклад, через відключення деяких точок або неможливості роботи каналів - алгоритм Spanning tree запускається заново, і колись заблоковані зайві зв'язки можуть використовуватися замість тих, вийшли з ладу.

Рис. 4.11. Топологія типу "кільце"

Топологія типу "зірка"

"Зірка" - це топологія з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти (рис. 4.12). Весь обмін інформацією йде винятково через центральну точку доступу, на яку в результаті лягає дуже велике навантаження. Якщо говорити про стійкість зірки до відмов точок, то вихід з ладу звичайної точки доступу ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, що залишилася, але будь-яка відмова центральної точки робить мережу повністю непрацездатною.

Рис. 4.12. Топологія типу "зірка"

Істотний недолік топології "зірка" складається у твердому обмеженні кількості абонентів. Тому що всі точки працюють на одному каналі, звичайно центральний абонент може обслуговувати не більше 10 периферійних абонентів через велике падіння швидкості. У більшості випадків, наприклад для об'єднання декількох районів у місті, використовують комбіновані топології.

5. Організація й планування безпроводових мереж

При плануванні безпроводової мережі необхідно враховувати безліч факторів для забезпечення найкращих параметрів з'єднання. Мабуть, самим головним принципом є грамотне розташування точок доступу з урахуванням безлічі параметрів.

При організації безпроводової локальної мережі необхідно враховувати деякі особливості навколишнього середовища. На якість і дальність роботи зв'язку впливає безліч фізичних факторів: число стін, перекриттів і інших об'єктів, через які повинен пройти сигнал. Звичайна відстань залежить від типу матеріалів і радіочастотного шуму від інших електроприладів у приміщенні. Для поліпшення якості зв'язку треба додержуватися базових принципів:

1. Скоротити число стін і перекриттів між абонентами безпроводової мережі - кожна стіна й перекриття віднімає від максимального радіуса від 1 м до 25 м. Розташувати точки доступу й абонентів мережі так, щоб кількість перешкод між ними було мінімальним.

2. Перевірити кут між точками доступу й абонентами мережі. Стіна товщиною 0,5 м при куті в 30 градусів для радіохвилі стає стіною товщиною 1 м. При куті в 2 градуси стіна стає перешкодою товщиною в 12 м! Треба намагатися розташувати абонентів мережі так, щоб сигнал проходив під кутом в 90 градусів до перекриттів або стін.

3. Будівельні матеріали впливають на проходження сигналу по-різному - металеві двері або алюмінієве облицювання негативно позначаються на передачі радіохвиль. Бажано, щоб між абонентами мережі не було металевих або залізобетонних перешкод.

4. За допомогою програмного забезпечення перевірки потужності сигналу треба позиціонувати антену на кращий прийом.

5. Видалити від абонентів безпроводових мереж, принаймні, на 1-2 метри електроприлади, що генерують радіоперешкоди, мікрохвильові печі, монітори, електромотори, ДБЖ. Для зменшення перешкод ці прилади повинні бути надійно заземлені.

6. Якщо використовуються безпроводові телефони стандарту 2,4 ГГц або обладнання X-10 (наприклад, системи сигналізації), якість безпроводового зв'язку може помітно погіршитися або перерватися.

Для типового житла відстань зв'язку не представляє особливої проблеми. Якщо виявлено невпевнений зв'язок у межах будинку, то треба розташувати точку доступу між кімнатами, які варто зв'язати безпроводовою мережею.

Для виявлення точок доступу, що попадають у зону дії безпроводової мережі, і визначення каналів, на яких вони працюють, можна використовувати програму Network Stumbler (http://www.stumbler.net/). З її допомогою також можна оцінити співвідношення " сигнал-шум" на обраних каналах.

Офісна мережа

Проста безпроводова мережа для невеликого офісу або домашнього використання (Small Office / Home Office - SOHO) може бути побудована на основі однієї точки доступу (рис. 5.1).

Для організації мережі адаптери переводяться в режим інфраструктури, а точка доступу - у режим точки доступу. При цьому створюється одна зона обслуговування, у якій перебувають всі користувачі мережі.

Рис. 5.1. Офісна мережа

При розміщенні точки доступу при розгортанні малої мережі варто забезпечити достатню якість зв'язку на всіх робочих місцях, а також зручність у розміщенні самої точки. Типове рішення - закріпити точку доступу безпосередньо на фальш-стелі, при цьому проведення електроживлення й проводової мережі будуть проходити над фальш-стелею або в коробах.

Необхідно мати на увазі, що при розширенні мережі й збільшенні кількості користувачів швидкість зв'язку буде падати (пропорційно числу користувачів). Найбільша розумна кількість користувачів звичайно становить 16-20. Крім цього швидкість і якість зв'язку залежать і від відстані між клієнтом і точкою. Ці міркування можуть зажадати розширення базової мережі.

Для розширення мережі можна використовувати uplink-порт точки доступу. Він може використовуватися як для об'єднання базових зон обслуговування в мережу так і для інтеграції в наявну проводову або безпроводову інфраструктуру, наприклад для забезпечення користувачів доступом до поділюваних ресурсів інших підрозділів або для підключення до Internet.

При розширенні мережі необхідно стежити щоб частоти сусідніх точок доступу не перекривалися щоб уникнути взаємних перешкод і зниження швидкості передачі. Це досягається настроюванням сусідніх точок на канали, що не перекриваються за частотою, 1, 6 і 11. Чергуючи канали таким чином, що сусідні точки з каналами 1, 6 і 11 виявляться у вершинах рівностороннього трикутника, можна охопити безпроводовим зв'язком як завгодно завелику площу без перекриття частот (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Розширення безпроводової мережі

На розгортання безпроводових мереж використовувані додатки впливають по-різному. Найбільш важливі фактори - це:

• Розрахункова швидкість у перерахуванні на один клієнта;

• Типи використовуваних додатків;

• Затримки в передачі даних.

Розрахункова швидкість кожного клієнта зменшується з введенням у зону обслуговування нових клієнтів. Отже, якщо вдома або в офісі використовуються вимогливі до швидкості додатки (наприклад, програма Internet-телефонії Skype), необхідно збільшити кількість точок доступу на одиницю площі (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Розширення безпроводової мережі з максимальною швидкістю

Для визначення границі дії точок доступу використовується ноутбук із установленою програмою Network Stumbler. Вона показує, на якій швидкості буде працювати адаптер залежно від відстані від точки доступу. У міру віддалення швидкість автоматично падає, і при досягненні граничного рівня необхідно ставити нову точку.

Об'єднання всіх точок доступу в офісі в локальну мережу можна здійснити декількома способами. Найпростішим і розповсюдженим методом організації є об'єднання через проводову інфраструктуру (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Об'єднання точок доступу через проводову інфраструктуру

У такому випадку встановлюється комутатор, до якого підключаються точки доступу за допомогою крученої пари (Twisted Pair) через uplink-порт. Також до цього комутатора можна підвести широкосмуговий Internet. Перевагою такого підключення є простота настроювання зони дії точок доступу на різні канали, недоліком - прокладка проводів від точок доступу до комутатора.

Другий спосіб - підключення з використанням розширеного режиму WDS (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Об'єднання точок доступу з використанням розширеного режиму WDS

Одна точка доступу, що має підключення до Internet, переводиться в мостовий режим WDS, інші точки настроюються на той же канал, що й перша, і встановлюється режим WDS with AP. Використання такого способу небажано, тому що всі точки працюють на одному каналі, і при досить великій їхній кількості різко зменшується швидкість. Рекомендується встановлювати не більше 2-3 точок. Третій спосіб підключення аналогічний попередній але додатково до кожної точки доступу через проводовий інтерфейс підключена ще одна точка, що працює на іншому каналі, для організації зв'язку в одній кімнаті (рис. 5.6).

Тут переводяться ті точки доступу в режим WDS, які будуть пов'язані з першою, а інші через проводові інтерфейси підключаються до них. Вони повинні працювати в режимі точки доступу й на інших каналах, щоб не було колізій. Перевагою такого способу підключення є повна відсутність проводової інфраструктури (за винятком зв'язку між сусідніми точками), недоліком - висока вартість, у зв'язку з більшою кількістю точок доступу, і використання одного каналу для зв'язку з базовою точкою.

Рис. 5.6. Об'єднання точок доступу з додатковими точками

Щоб користувач міг пересуватися від однієї точки доступу до іншої без втрати доступу до мережних служб і розриву з'єднання у новому обладнанні передбачена функція роумінгу. Роумінг - це можливість радіозасобу переміщатися за межі дії базової станції й, перебуваючи в зоні дії "гостьової" станції, мати доступ до "домашньої" мережі (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Роумінг

При організації роумінгу всі точки доступу, що забезпечують роумінг, конфігуруються на використання однакового ідентифікатора зони обслуговування (SSID). Всі точки доступу належать до одному широкомовного домену, або одному домену роумінгу.

Механізм визначення моменту часу, коли необхідно почати процес роумінгу, не визначений у стандарті 802.11, і, таким чином, залишений на розсуд постачальників обладнаннння. Найбільш простий широко розповсюджений алгоритм перемикання полягає в тому, що адаптер взаємодіє з однією точкою аж до того моменту, коли рівень сигналу не впаде нижче припустимої межі. Після цього здійснюється пошук точки доступу з однаковим SSID і максимальним рівнем сигналу, і перепідключення до неї.

Роумінг включає значно більше процесів, ніж необхідно для пошуку точки доступу, з якої можна зв'язатися. Опишемо деякі із завдань, які повинні вирішуватися в ході роумінгу на канальному рівні:

· Попередня точка доступу повинна визначити, що клієнт іде з її області дії.

· Попередня точка доступу повинна буферизувати дані, призначені для клієнта, що здійснює роумінг.

· Нова точка доступу повинна показати попередній, що клієнт успішно перемістився в її зону.

· Попередня точка доступу повинна послати буферизовані дані новій точці доступу.

· Попередня точка доступу повинна визначити, що клієнт покинув її зону дії.

· Точка доступу повинна обновити таблиці МАС-Адрес на комутаторах інфраструктури, щоб уникнути втрати даних клієнта, що переміщається.

Мережа між декількома офісами

Безпроводовий зв'язок може використовуватися для об'єднання підмереж окремих будинків, наприклад центрального офісу й філій, там, де прокладка кабелю між будинками небажана або неможлива (рис. 5.8). Для організації зв'язку між будинками можуть використовуватися зовнішні безпроводові точки, що працюють у режимі мосту. Через uplink-порт зовнішня точка підключається до звичайного комутатора й через нього забезпечує зв'язок з усіма комп'ютерами підмережі.

Рис. 5.8. Мережа між декількома офісами

Зовнішні безпроводові точки мають водонепроникний термостатований корпус, систему грозового захисту, систему живлення Power-over-Ethernet. Завдяки змінній антені можна забезпечувати стійкий радіозв'язок на відстані до декількох кілометрів на спеціалізовані вузькоспрямовані антени.

При організації зовнішнього безпроводового зв'язку особливу увагу варто звернути на забезпечення безпеки передачі даних, у зв'язку з її більшою уразливістю як при прослуховуванні, так і у випадку прямого фізичного впливу. Тому рекомендується використовувати точки доступу, спеціально призначені для зовнішнього застосування, що дозволяють задіяти аутентифікацію, контроль доступу й шифрування переданих даних. Необхідно також звернути увагу на те, що для зовнішніх точок передбачена більш складна процедура одержання дозволів на використання частот.

Додатки:

Поиск по сайту: