Материал: Принципы работы технологий беспроводных сетей (WiFi и сотовой) и для передачи данных

Принципы работы технологий беспроводных сетей (WiFi и сотовой) и для передачи данных

Latvijas biznesa koledža

Программа обучения Программирование и сетевое администрирование

РЕФЕРАТ

Принципы работы технологий беспроводных сетей (WiFi и сотовой) и для передачи данных

АВТОР РАБОТЫ

YESSENGALIYEVA NURGUL

РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ

A. ERMUIŽA, Dr.sc.ing.,

РИГА, 2015

Содержание

Список сокращений

Введение

.История создания и принцип работы Wi-Fi

.1 Принцип работы Wi-Fi

.2 Преимущества и недостатки сети Wi-Fi

.История появления сотовых систем

.1 Функциональная схема сети сотовой подвижной связи

.2 Подвижная станция

.Принцип работы сотовой связи

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Список сокращений

Fi- Wireless Fidelity-беспроводная точностInstitute of Electrical and Electronics Engineers - международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники

IEEE 802.11- набор стандартов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82> связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B8> частотных диапазонов 0,9, 2,4, 3,6 и 5 ГГц.-Wi-Fi Protected Access -обновлёная программа сертификации устройств беспроводной связиService Set Identifier идентификатор беспроводной сети.

БС- база станций

ССПС- сетей сотовой подвижной связи

РСС- развития радиотелефонной системы связи ().-(Nordic Mobile Telephony) - это первый полностью автоматический стандарт сотовой связи 1G <https://ru.wikipedia.org/wiki/1G> в истории AMPS (Advanced Mobile Phone Service).-Enhanced TACS/Total Access Communications System - аналоговая сотовая система связи общего ​доступа первого поколения. национального стандарт TACS (Total Access Communications System),

СЕРТ - computer emergency response team «Компью́терная гру́ппа реаги́рования на чрезвыча́йные ситуа́ции» - Global System for Mobile Communications- глобальный стандарт <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82> цифровой мобильной сотовой связи-Code Division Multiple Access- система множественного доступа с кодовым разделениемAdvanced Mobile Phone Service - усовершенствованная подвижная телефонная службаAMPS -Digital Advanced Mobile Phone Service - цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц.Universal Mobile Telecommunications System - Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система -Nordic Mobile Telephone один из самых старых стандартов сотовой связи, разработан в 1978 году и впервые введён в эксплуатацию в 1981.

Введение

Удобство беспроводных технологий знакомо каждому. Мы давно пользуемся мобильными телефонами, рациями, спутниковым телевидением и прочими беспроводными устройствами. Мобильные данные и Wi-Fi - это шаг к комфорту беспроводного соединения. [1]

Технология Wi-Fi стремительно набирает популярность во многих компаниях как альтернатива сети, построенной при помощи кабелей и проводов. Wi-Fi предлагает своим пользователям свободу перемещения. Провода, приковывавшие людей к их рабочему столу, больше не нужны. Технология Wi-Fi позволяет передавать информацию в сети при помощи радиосигнала

Сотовая связь (англ. cellular phone), вид радиотелефонной связи, в которой вся обслуживаемая зона связи разбита на небольшие участки или ячейки - соты. аппарата с базовой станцией. Эта максимальная дальность является радиусом соты.

Идея мобильной сотовой связи состоит в том, что еще не выйдя из зоны действия одной базовой станции, радиотелефон попадает в зону действия любой соседней вплоть до наружной границы всей зоны сети. [1]

В аналоговых системах сотовой связи используется частотное разделение каналов, а в цифровых - временное и кодовое. При временном разделении разговоры различных абонентов разделяют на отдельные «пакеты», передают их по одному каналу по очереди, а затем снова соединяют. В результате достигается экономия каналов, и это происходит с такой скоростью, что абоненты это разделения на пакеты не замечают.

При кодовом разделении все телефонные разговоры «перемешиваются» в общем канале, из которого каждый телефонный аппарат выделяет предназначенную ему часть информации благодаря присвоенному ему коду.

Цель данной работы:

изучить историю появления сотовой связи

изучить историю появления Wi-Fi технологий

дать определение термину Wi-Fi

дать определение термину -Сотовые сети

выявить принципы работы технологий беспроводных сетей

сделать выводы

1. История создания Wi-FI

На заре своей деятельности Wi-Fi Alliance популяризировал новую технологию с помощью рекламного слогана «The Standard for Wireless Fidelity» (рус. - стандарт беспроводной точности). Со временем эта фраза была урезана до уже упомянутой выше «Wireless Fidelity», сокращённая версия которой впоследствии и стала узнаваемой во всём мире. Не в последнюю очередь это оказалось возможным благодаря созвучию данной аббревиатуры с уже популярным в то время аудиостандартом Hi-Fi (сокращёно от англ. High Fidelity - высокая точность). Существует даже гипотеза, что в процессе раскрутки нового продукта основная ставка как раз и делалась на такое разительное сходство буквосочетания «Wi-Fi» с «Hi-Fi». [1]

Началом работ над Wi-FI можно считать середину 80-х годов прошлого века, но стандартизированные спецификации были готовы лишь к концу 1997 года. Датой создания Wi-FI считается 1991 год. Он был создан в Нидерландах Виком Хейз, который входил в состав команды, которая занималась разработкой таких стандартов, как IEEE 802.11b IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. Сам стандарт Wi-FI был утвержден в 2009 году и позволил передавать данные на скорости вплоть до 54 МБитс/с. Сначала устройства работающие с протоколом передачи данных по Wi-FI должны были находиться в нескольких метрах друг от друга, но довольно быстро дистанция устройств увеличилась до нескольких сот метром. На данные момент существуют технологии передачи данных по Wi-FI на дистанцию до 100 км. Сегодня уже трудно представить себе компьютер у которого нет встроенного приемопередатчика Wi-FI, а еще 10 лет назад про такую технологию никто и не слышал. Плюс ко всему уме все новые мобильные устройства так же поддерживают эту технологию передачи данных. Wi-FI работает на частоте в 2.4 ГГц.

Для работы Wi-FI было внедрено несколько специальных стандартов шифрования, на данный момент используется лишь один, это метод шифрования - WPA. А первое коммерческое использование термина «Wi-Fi» состоялось в августе 2000 года. [1]

.1 Принцип работы Wi-Fi

Как правило сеть Wi-Fi имеет в своем составе не меньше, чем 1 точку доступа и как минимум одного клиента. Конечно можно подключиться двум клиентам напрямую в режиме точка-точка, тогда они смогут обмениваться данными только друг с другом. Такие сети создаются, как правило, в домашних квартирах или мини офисах.[2]

В этом случае точка доступа не нужна и клиенты подсоединяются друг к другу напрямик. Каждая точка доступа позволяет своим клиентам определить, возможно ли подключение в данные момент. SSID - это специальный идентификатор сети. Если окажется, что клиент может подключиться к нескольким точкам доступа, то клиент сам может выбирать к какой именно стоит сделать подключение. Возможности объединения точек доступа в общую сеть следующие:

точки доступа, какие работают под управлением установленного контроллера, их часто называют централизованными;

точки доступа управляемые без контроллера;

автономные точки доступа или децентрализованные;

По способу организации радиоканала и управления существуют такие беспроводные Wi-Fi сети:

с динамическими или адаптивными настройками;

со статическими настройками;

с многослойной структурой составных радиоканалов.[3]

1.2 Преимущества и недостатки сети Wi-Fi

Главными преимуществами Wi-Fi является возможность сделать сеть без прокладывания кабеля, что непременно уменьшит стоимость развертывания сети интернет. Так же это позволит подключаться к интернету в тех местах, где невозможно физически проложить кабель (горные местности, здания, имеющие историческую ценность). Wi-Fi дает возможность мобильным устройствам подключаться к интернету на большой скорости. Так же все устройства, в которых есть модулю Wi-Fi, гарантируют что он будет функционировать с прочими устройствами, благодаря обязательной спецификации Wi-Fi, где бы он не стоял. Wi-Fi даст вам возможность перемещаться по всему дому, минуя провода. Теперь можно ходить с ноутбуком или планшетником по квартире и у вас везде будет интернет. Излучения от Wi-Fi модулей, как минимум в 10 раз меньше чем от любого мобильника.[4]

Одними из главных недостатков являются: Wi-Fi работает на частоте 2.4 ГГц, на этой же частоте работает и большое количество иных устройств, таких как Bluetooth и даже микроволновки. Все это уменьшает электромагнитную компоненту вместимости. Быстрота передачи данных, которая значится на оборудовании, всегда ниже заявленной из многочисленных накладных расходов, на передачу служебной информации.[4]

2. История появления сотовых систем

Сотовая связь, сеть подвижной связи - один из видов мобильной радиосвязи <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D1%8C>, в основе которого лежит сотовая сеть.

Её ключевая особенность в том, что общая зона покрытия <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%97%D0%BE%D0%BD%D0%B0_%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D1%80%D1%8B%D1%82%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1> делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F> (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть, имеет вид шестиугольных ячеек (сот). [5]

Появлению сетей сотовой подвижной связи (ССПС) предшествовал долгий период эволюционного развития радиотелефонной системы связи (РСС). Идея сотовой связи была предложена в ответ на необходимость развития широкой сети подвижной РСС в условиях ограничений на доступные полосы частот. [6] В середине 40-х годов исследовательский центр Bell Labs американской компании AT&T предложил идею разбиения обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами, (cell - ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Но прошло около 30 лет, прежде, чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне.

В 70-х годах начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для пяти североевропейских стран - Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии, который получил название NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и был предназначен для работы в диапазоне 450 МГц. Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта началась в 1981 г. Сети на основе стандарта NMT-450 и его модифицированных версий стали широко использоваться в Австрии, Голландии, Бельгии, Швейцарии, а также в странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. На базе этого стандарта в 1985 г. был разработан стандарт NMT-900 диапазона 900 МГц, который позволил расширить функциональные возможности и значительно увеличить абонентскую емкость системы.

В 1983 г. в США вступила в эксплуатацию сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Этот стандарт был разработан в исследовательском центре Bell Laboratories.

В 1985 г. в Великобритании был принят в качестве национального стандарт TACS (Total Access Communications System), разработанный на основе американского стандарта AMPS. В 1987 г. была расширена его рабочая полоса частот. Новая версия этого стандарта получила название ETACS (Enhanced TACS). Во Франции в 1985 г. был принят стандарт Radiocom-2000.

В конце 80-х годов приступили к созданию систем сотовой связи (ССС), основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM дала название новому стандарту (позднее GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 г. требования к системе ССС стандарта GSM.

В США в 1990 г. американская Промышленная Ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт более известен под аббревиатурой D-AMPS или ADC.

отличие от Европы, в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с обычным AMPS.

В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM.

В Японии был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.

В 1993 г. в США Промышленная Ассоциация в области связи (TIA) приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была открыта коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.

В 1993 г. в Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800 One-2-One. На этом история стандартов сотовой подвижной не оканчивается. В скором будущем начнет свое шествие по миру технологии сотовой связи поколения 4G.;[7]

.1 Функциональная схема сети сотовой подвижной связи

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих обслуживаемую территорию.

Ячейки обычно схематически изображают в виде правильных шестиугольников.

В центре каждой ячейки находится базовая станция (БС), обслуживающая все подвижные станции (ПС) в пределах своей ячейки. С центра коммутации имеется выход на ТфОП.

На рис. 1. приведена упрощенная функциональная схема, соответствующая описанной структуре системы.

Рис. 1.Состав сети сотовой подвижной связи

Возможна структура системы с несколькими Центрами Коммутации (рис. 2), один из которых условно можно назвать головным, шлюзовым или транзитным.

Рис. 2. - Сеть сотовой связи с двумя центрами коммутации

В простейшей ситуации система содержит один ЦК (рис. 1), при котором имеется домашний регистр, и она обслуживает относительно небольшую замкнутую территорию, с которой не граничат территории, обслуживаемые другими системами. [8]

Если система обслуживает большую территорию, то она может содержать два или более Центра Коммутации (рис. 2). В обоих этих случаях при перемещении абонента между ячейками одной системы происходит передача обслуживания, а при перемещении на территорию другой системы - роуминг. Если система граничит с другой ССС, то при перемещении абонента из одной системы в другую имеет место межсистемная передача обслуживания. [8]

2.2 Подвижная станция

Блок-схема цифровой подвижной станции (ПС) приведена на рис. 3. В ее состав входят: блок управления; приемопередающий блок; антенный блок.

Блок управления включает в себя микротелефонную трубку (микрофон и динамик), клавиатуру и дисплей. Клавиатура служит для набора номера телефона вызываемою абонента, а также команд, определяющих режим работы ПС. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции .Приемопередающий блок состоит из передатчика, приемника, синтезатора частот и логического блока. [10]