Специальная сеть, или независимая базовая зона обслуживания (IBSS), возникает, когда отдельные устройства–клиенты формируют самоподдерживающуюся сеть без использования отдельной точки доступа (AP – Access Point). При создании таких сетей не разрабатывают какие–либо карты места их развертывания и предварительные планы, поэтому они обычно невелики и имеют ограниченную протяженность, достаточную для передачи совместно используемых данных при возникновении такой необходимости.

Поскольку в IBSS отсутствует точка доступа, распределение времени (timing) осуществляется нецентрализованно. Клиент, начинающий передачу в IBSS, задает сигнальный (маячковый) интервал (beacon interval) для создания набора моментов времени передачи маячкового сигнала (set of target beacon transmission time, TBTT). Когда завершается ТВТТ, каждый клиент IBSS выполняет следующее:

Приостанавливает все несработавшие таймеры задержки (backoff timer) из предыдущего ТВТТ;

Определяет новую случайную задержку;

Базовые зоны обслуживания (BSS)

BSS – это группа работающих по стандарту 802.11 станций, связывающихся одна с другой. Технология BSS предполагает наличие особой станции, которая называется точка доступа AP (Access Point). Точка доступа – это центральный пункт связи для всех станций BSS. Клиентские станции не связываются непосредственно одна с другой. Вместо этого они связываются с точкой доступа, а уже она направляет кадры к станции–адресату. Точка доступа может иметь порт восходящего канала (uplink port), через который BSS подключается к проводной сети (например, восходящий канал Ethernet). Поэтому BSS иногда называют инфраструктурой BSS. На рисунке 4 представлена типичная инфраструктура BSS.

1. Инфраструктура локальной беспроводной сети bss

Расширенные зоны обслуживания (ESS)

Несколько инфраструктур BSS могут быть соединены через их интерфейсы восходящего канала. Там, где действует стандарт 802.11, интерфейс восходящего канала соединяет BBS с распределительной системой (Distribution System, DS). Несколько BBS, соединённых между собой через распределительную систему, образуют расширенную зону обслуживания (ESS). Восходящий канал к распределительной системе не обязательно должен использовать проводное соединение. На рисунке 5 представлен пример практического воплощения ESS. Спецификация стандарта 802.11 оставляет возможность реализации этого канала в виде беспроводного. Но чаще восходящие каналы к распределительной системе представляют собой каналы проводной технологии Ethernet.

Инфраструктурное соединение

Данная модель используется когда необходимо соединить больше двух компьютеров. Сервер с точкой доступа может выполнять роль роутера и самостоятельно распределять интернет–канал.

Точка доступа, с использованием роутера и модема

Точка доступа включается в роутер, роутер – в модем (эти устройства могут быть объединены в два или даже в одно). Теперь на каждом компьютере в зоне действия Wi–Fi , в котором есть адаптер Wi–Fi, будет работать интернет.

1. Расширенная зона обслуживания ess беспроводной сети

Клиентская точка

В этом режиме точка доступа работает как клиент и может соединятся с точкой доступа работающей в инфраструктурном режиме. Но к ней можно подключить только один МАС–адрес. Здесь задача состоит в том, чтобы объединить только два компьютера. Два Wi–Fi–адаптера могут работать друг с другом напрямую без центральных антенн.

Соединение мост

Компьютеры объединены в проводную сеть. К каждой группе сетей подключены точки доступа, которые соединяются друг с другом по радио каналу. Этот режим предназначен для объединения двух и более проводных сетей. Подключение беспроводных клиентов к точке доступа, работающей в режиме моста невозможно.

Оборудование, предназначенное для работы в стандарте 802.11, в основном делится на два класса – это клиенты и точки доступа (Access Point). Роль клиентов могут играть настольные компьютеры, ноутбуки, КПК, телефоны, принтеры, игровые приставки и прочая портативная и стационарная бытовая техника, оборудованная Wi–Fi–модулем. Если в ПК или КПК изначально отсутствует поддержка беспроводных сетей, то в большинстве случаев это можно с легкостью восполнить приобретением соответствующего адаптера, который может быть реализован в форме практически любой платы расширения. Точки доступа обычно выполнены в виде отдельного внешнего устройства, подключаемого непосредственно к кабелю проводной сети Ethernet или к любому другому совместимому источнику широкополосного доступа в Интернет. Иногда точки доступа комбинируют с каким–либо другим устройством, например, весьма распространены ADSL–модемы, совмещенные с точкой доступа Wi–Fi. На точку доступа возлагается львиная часть работы по обслуживанию беспроводной сети: она должна не только поддерживать радиопередачу со всеми клиентами и связывать сеть с внешним миром, но и регулировать трафик, обрабатывать данные и совершать массу других операций. Также в некоторых случаях может потребоваться и дополнительное оборудование: например, при недостаточном уровне сигнала нужны антенны, а при необходимости соединения между собой двух сетей – мосты.

Оборудование

Для построения беспроводной ЛВС необходимо оборудование следующих типов:

Точки доступа (Access Point, AP), используются для подключения пользователей к ЛВС по радиоканалу;

Беспроводные мосты (Wireless Brigde), используются для объединения двух и более ЛВС по радиоканалу;

Внешние антенны, используются для усиления радиосигнала и/или для изменения направления распространения сигнала;

Сетевые радио–карты для клиентов (Wireless Netcard), используются для подключения компьютера клиента к АР;

Контроллеры беспроводной сети (Wireless LAN Controllers), используются для централизованного управления всей беспроводной сетью предприятия.

Точки доступа подразделяются на автономные (Autonomous) и упрощенные (Lightweight).

Отличие упрощенных точек доступа заключается в необходимости использования контроллера беспроводной сети. В этом случае весь интеллект сосредотачивается в контроллере, а точка доступа выступает только в роли радиоприемника/передатчика. Контроллер обеспечивает:

Автоматическое получение точками доступа текущей конфигурации;

Автоматический выбор канала и мощности каждого передатчика для обеспечения оптимальной зоны покрытия и предотвращения помех, вызванных перекрытием зон покрытия передатчиков с одинаковым радиоканалом;

Централизованное применение политик безопасности и качества обслуживания (QoS);

Обеспечение роуминга мобильных пользователей.

Применять упрощенные точки доступа целесообразно в сетях с большим количеством точек доступа и зоной охвата сложной геометрической формы.

Автономные точки доступа обычно применяются в случаях, когда их число невелико, например для организации радиоканала между зданиями или для беспроводных сетей с небольшой зоной покрытия, для обеспечения которой достаточно 1–2 точек.

Беспроводные ad hoc сети.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы беспроводной локальной сети (WLAN): Режим Ad hoc и режим Инфраструктуры.

Инфраструктурный режим (infrastructure mode) применяется для подключения беспроводных клиентов к существующей проводной сети с помощью специального устройства, называемого беспроводной точкой доступа (wireless access point).

Рисунок 1. Инфраструктурный режим

Одноранговый режим (Ad hoc mode) применяется для построения одноранговых беспроводных сетей без применения точки доступа. Одноранговая беспроводная сеть может содержать до 9 компьютеров, каждый из которых непосредственно связывается с остальными компьютерами.

Рисунок 2. Режим Ad hoc

В режиме Ad Hoc абонентские станции взаимодействуют непосредственно друг с другом без использования точки доступа или Wi-Fi роутера. Этот режим также называют также IBSS (Independent Basic Service Set) или режим Peer to Peer (равный с равным). При такой конфигурации не требуется создания какой-либо сетевой инфраструктуры. При этом создается только одна зона обслуживания, не имеющая интерфейса для подключения к проводной локальной сети. Любые устройства, оснащенные беспроводным сетевым адаптером или интерфейсом Bluetooth и находящиеся в пределах действия радиосигнала, можно объединить друг с другом через сеть Ad hoc. Она оптимально подходит для быстрого обмена данными между несколькими компьютерами, сотовыми телефонами, КПК или ноутбуками, которые необходимо локально и лишь на некоторое время соединить друг с другом.

Сеть Ad hoc представляет собой динамически изменяющаяся сеть с произвольной структурой. Каждый узел сети пересылает данные предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу передавать данные, производится динамически, на основании связности сети. Это является их основным отличием от проводных сетей и управляемых беспроводных сетей, в которых задачу управления потоками данных выполняют маршрутизаторы или точки доступа.

Каждое из абонентских устройств, в зависимости от его мощности, обладает своим радиусом действия. Если абонент, находясь «на периферии» посылает пакет абоненту, находящемуся в центре сети, происходит так называемый многоскачковый процесс передачи пакета через узлы, находящиеся на пути заранее проложенного маршрута. Таким образом, каждый новый абонент за счет своих ресурсов увеличивает радиус действия сети. Следовательно, мощность каждого отдельного устройства может быть минимальной. А это предполагает как меньшие стоимости абонентских устройств, так и лучшие показатели безопасности и электромагнитной совместимости.

Рисунок 3. Примерный вид Ad hoc сети

Особенности беспроводных Ad hoc сетей:

Общая среда передачи данных;

Все узлы сети изначально равноправны;

Сеть является самоорганизующейся;

Каждый узел выполняет роль маршрутизатора;

Топология сети может свободно меняться;

В сеть могут свободно входить новые и выходить старые узлы.

Рассмотрим условия успешного построения беспроводной сети в режиме Ad-Hoc:

Прямая видимость между подключаемыми компьютерами.

При подключении в режиме Ad-Hoc очень важным фактором, влияющим на скорость работы сети, является расположение компьютеров в пределах прямой видимости. Это связано с тем, что мощность передатчиков беспроводных адаптеров несколько ниже, чем, мощность точек доступа. Соответственно, радиус действия такой сети примерно вдвое меньше, чем радиус сети, построенной с применением инфраструктурного режима (с использованием точки доступа).

Увеличить радиус действия сети Ad-Hoc можно применяя более мощные антенны. Если между компьютерами существуют преграды, например стены офиса, то радиус работы сети и скорость резко сократится.

Стандарт беспроводных адаптеров.

Как известно, от стандарта, в котором работают сетевые адаптеры, зависит скорость передачи данных в сети. Если на одном компьютере установлено устройство, стандарт которого поддерживает более низкую скорость передачи данных, то скорость работы всей сети будет равна скорости этого адаптера. Поэтому рекомендуется использовать адаптеры единого стандарта.

Количество подключенных компьютеров.

Это связано в первую очередь с особенностями процесса обмена информацией между компьютерами. Для беспроводных сетей, особенно при использовании режима Ad-Hoc, этот фактор является особенно важным. Поэтому для успешного функционирования сети в режиме Ad-Hoc следует ограничить количество подключений (от двух до девяти). Если их количество превышает рекомендуемое, то более выгодным решением в этой ситуации будет использование точки доступа и режима инфраструктуры.

В настоящее время существует несколько «базовых» технологий для построения ad hoc сетей:

Максимальная скорость передачи данных равна 2.1 Мбит/с, радиус действия одного абонентского устройства составляет 1 - 100 м.

Сети на основе Bluetooth применимы лишь на небольшой территории (например, в центрах городов, небольших офисах, магазинах). Так, подобная сеть может служить для организации видеонаблюдения на небольшом объекте.

В тех областях, где основными критериями являются энергопотребление и стоимость, может применяется технология ZigBee. Это недорогой способ организации связи в промышленных системах, не нуждающихся в высокой скорости передачи данных. Скорости передачи данных варьируются от 20 до 250 кбит/с.

Является основной технологией для самоорганизующихся сетей. В сетях WiFi скорость передачи составляет 11 - 108 Мбит/с, что позволяет передавать большие объемы информации в реальном времени (например, видеосигнал).

Для построения сети ad hoc используются адаптеры, подключающееся через слот расширения PCI, PCMCI, CompactFlash. Существуют также адаптеры с подключением через порт USB 2.0. Wi-Fi–адаптер выполняет ту же функцию, что и сетевая карта в проводной сети. Он служит для подключения компьютера пользователя к беспроводной сети. Благодаря платформе Centrino все современные ноутбуки имеют встроенные адаптеры Wi-Fi, которые совместимы со многими современными стандартами. Wi-Fi-адаптерами, как правило, снабжены и КПК (карманные персональные компьютеры), что также позволяет подключать их к беспроводным сетям.

Рисунок 4. Wi-Fi адаптеры.

Основные достоинства режима Ad hoc – быстрое развертывание сети и простота организации (не требуется точка доступа).

К недостаткам такого варианта построения сети относятся малый радиус действия и низкая помехозащищенность.

Режим ad hoc в основном применяется для создания временных сетей передачи данных, например, транспортные, офисные сети, военная связь.

Используемые материалы:

http://www.acorn.net.au/telecoms/adhocnetworks/adhocnetworks.cfm

http://ntrg.cs.tcd.ie/undergrad/4ba2.05/group11/index.html

http://wireless09.livejournal.com/334.html

Пролетарский А. В., Баскаков И. В., Чирков Д. Н. «Беспроводные сети Wi-Fi»

Если в случае «традиционной» беспроводной сети мы должны разворачивать зачастую дорогостоящую инфраструктуру базовых станций, то в случае самоорганизующихся сетей достаточно одной или нескольких точек доступа.

Суть самоорганизующихся сетей — предоставление абоненту возможности доступа к различным сетевым услугам посредством передачи и приема «своего» трафика через соседних абонентов.

Самоорганизующиеся сети связи — сети с изменяемой децентрализованной инфраструктурой. В общем случае данные сети имеют такие преимущества, как широкое покрытие и теоретически широкая абонентская база без большого количества дорогостоящих базовых станций и увеличения мощности излучаемого сигнала.

Если говорить простыми словами, структура простейшей самоорганизующейся сети представляет из себя большое количество абонентов на некоторой площади, которую упрощенно можно назвать площадью покрытия сети, и одну или несколько точек доступа к внешним сетям. Каждое из абонентских устройств, в зависимости от его мощности, обладает своим радиусом действия. Если абонент, находясь «на периферии» посылает пакет абоненту, находящемуся в центре сети или на точку доступа, происходит так называемый многоскачковый процесс передачи пакета через узлы, находящиеся на пути заранее проложенного маршрута. Таким образом можно сказать, что каждый новый абонент за счет своих ресурсов увеличивает радиус действия сети. Следовательно, мощность каждого отдельного устройства может быть минимальной. А это предполагает как меньшие стоимости абонентских устройств, так и лучшие показатели безопасности и электромагнитной совместимости.

На данный момент широким фронтом идут исследования и применения самоорганизующихся сетей в следующих сферах:

Военная связь;

Интеллектуальные транспортные системы;

Локальные сети;

Сенсорные сети;

Обо всех этих направлениях — в следующих статьях.

В настоящее время существует несколько «базовых» технологий для самоорганизующихся сетей:

1. Bluetooth

Самоорганизующиеся на основе Bluetooth состоят из ведущих и ведомых устройств (эти роли могут совмещаться), способных передавать данные как в синхронном, так и в асинхронном режимах. Синхронный режим передачи предполагает прямую связь между ведущим и ведомым устройствами с закрепленным каналом и временными слотами доступа. Данный режим используется в случае ограниченных по времени передач. Асинхронный режим предполагает обмен данными между ведущим и несколькими ведомыми устройствами с использованием пакетной передачи данных. Используется для организации пикосетей. Одно устройство (как ведущее, так и ведомое) может поддерживать до 3-х синхронных соединений.

В синхронном режиме максимальная скорость передачи данных равна 64 кбит/с. Максимальная скорость передачи в асинхронном режиме составляем 720 кбит/с.

Достоинства сетей на базе Bluetooth:

возможность быстрого развертывания;

сравнительно малое энергопотребление абонентских устройств;

широкий спектр поддерживающих эту технологию устройств.

Недостатки сети:

небольшой радиус действия (радиус действия одного абонентского устройства составляет 0.1 — 100 м);

малые скорости передачи данных (для сравнения: в сетях WiFi этот показатель составляет 11 — 108 Мбит/с);

нехватка частотного ресурса.

Возможно, последняя проблема будет решена с выходом устройств Bluetooth 3.0, где предполагается возможность использовать альтернативные протоколы уровней MAC и физического с целью ускоренной передачи данных профилей Bluetooth (AMP). В частности могут быть использованы протоколы стандарта 802.11.

Исходя из вышеприведенного, можно заключить, что сети на основе Bluetooth применимы лишь в местах большого скопления людей (например, в центрах городов, небольших офисах, магазинах). Например подобная сеть может служить для организации видеонаблюдения на небольшом объекте.

Сети стандарта 802.11 изначально были задуманы как способ замены проводных сетей. Однако, относительно высокие скорости передачи (до 108 Мбит/с) делают перспективным возможное применение в тех самоорганизующихся сетях, в которых необходимо передавать большие объемы информации в реальном времени (например, видеосигнала).

2007 году впервые была выпущена черновая версия стандарта 802.11s, определяющего основные характеристики самоорганизующихся сетей на основе WiFi.

В отличии от традиционных сетей WiFi, в которых существует только два типа устройств - «точка доступа» и «терминал», стандарт 802.11s предполагает наличие так называемых «узлов сети» и «порталов сети». Узлы могут взаимодействовать друг с другом и поддерживать различные службы. Узлы могут быть совмещены с точками доступа, порталы же служат для соединения с внешними сетями.

На основе уже существующих стандартов 802.11 можно строить MANET-сети (мобильные самоорганизующиеся сети), отличительной чертой которых можно назвать большую зону покрытия (несколько квадратных километров).

Проблемы, требующие особого внимания при дальнейшем развитии самоорганизующихся сетей на базе WiFi можно разделить на следующие классы:

Проблемы пропускной способности;

Проблемы масштабируемости сетей.

3. ZigBee

Стандарт 802.15.4 (ZigBee) описывает низкоскоростные сети связи малого радиуса действия с маломощными передающими устройствами. Предусмотрено использование трех диапазонов частот: 868-868.6 МГц, 902-928 МГц, 2.4-2.4835 ГГц.

В качестве метода доступа к каналу используется DSSS с различными длинами последовательности для диапазонов 868/915 и 2450 МГц .

Скорости передачи данных варьируются от 20 до 250 кбит/с.

Согласно стандарту сеть ZigBee поддерживает работу с топологиями типа «звезда» и «каждый с каждым».

Существуют два варианта приемопередающих устройств: полнофункциональные (FFD) и неполнофункциональные (RFD). Коренное отличие этих устройств состоит в том, что FFD могут устанавливать прямую связь с любыми устройствами, а RFD — только с FFD.

Сеть ZigBee может состоять из нескольких кластеров, образованных устройствами FFD.

Сети стандарта ZigBee могут работать в режиме mesh. При этом предполагается, что каждый узел сети (узел сети образует устройство FFD, RFD работают в качестве т.н. сенсоров) постоянно следит за состоянием соседних узлов, обновляя при необходимости свои маршрутные таблицы.

В отличии от всех предыдущих вариантов сетей ad hoc, ZigBee рассчитана на низкие скорости передачи данных и проблемы возможности увеличения таковых не существует.

Беспроводные ad hoc сети

Беспроводные самоорганизующиеся сети (другие названия: беспроводные ad hoc сети , беспроводные динамические сети ) - децентрализованные беспроводные сети , не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются «на лету», образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные, предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать данные, производится динамически, на основании связности сети. Это является отличием от проводных сетей и управляемых беспроводных сетей, в которых задачу управления потоками данных выполняют маршрутизаторы (в проводных сетях) или точки доступа (в управляемых беспроводных сетях).

Первыми беспроводными самоорганизующимися сетями были сети «packet radio » начиная с 1970-ых годов , финансируемые DARPA после проекта ALOHAnet.

Применение

Минимальное конфигурирование и быстрое развёртывание позволяет применять самоорганизующиеся сети в чрезвычайных ситуациях таких как природные катастрофы и военные конфликты.

В зависимости от критерия беспроводные самоорганизующиеся сети могут быть классифицированы следующим образом:

Иерархия

• одноранговые сети
• беспроводные mesh сети - сети с ячеистой топологией

Применение

• Транспортные ad hoc сети (VANET - Vehicular Ad-hoc NETworks)

Мобильность

• мобильные самоорганизующиеся сети

Безопасность в беспроводных самоорганизующихся сетях

Из-за динамически меняющейся топологии сети и отсутствия централизованного управления, данный вид сетей уязвим для ряда атак. Поэтому аспект безопасности является очень важным в таких сетях.

Технологии, используемые при построении беспроводных самоорганизующихся сетей

• Bluetooth (IEEE 802.15.1)
• WiFi (IEEE 802.11)

См. также

• OpenMesh

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Бесприданница (фильм, 1936)
• Беспроводные компьютерные сети

Смотреть что такое "Беспроводные ad hoc сети" в других словарях:

Беспроводные динамические сети

Беспроводные самоорганизующиеся сети - (другие названия: беспроводные ad hoc сети, беспроводные динамические сети) децентрализованные беспроводные сети, не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать… … Википедия

Беспроводные сети - Беспроводные компьютерные сети это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Содержание 1 Применение 2 Безопасность 3 … Википедия

Беспроводные компьютерные сети - Эту страницу предлагается переименовать в Беспроводная вычислительная сеть. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К переименованию/1 декабря 2012. Возможно, её текущее название не соответствует нормам современного… … Википедия

Беспроводная сеть ad hoc - Беспроводные ad hoc сети децентрализованные беспроводные сети, не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные предназначенные другим узлам. При этом… … Википедия

Беспроводная ad hoc сеть - Беспроводные ad hoc сети децентрализованные беспроводные сети, не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные предназначенные другим узлам. При этом… … Википедия

Ad hoc - У этого термина существуют и другие значения, см. Ad hoc (значения). Ad hoc (лат. Ad hoc «по месту») является латинской фразой, означающей «к этому, для данного случая, для этой цели». Как правило, используется для обозначения решения,… … Википедия

Wi-Fi сети - Беспроводной интернет на пляже Wi Fi (англ. Wireless Fidelity «беспроводная точность») стандарт на оборудование Wireless LAN. Разработан консорциумом Wi Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi Fi» торговая марка «Wi Fi Alliance».… … Википедия

Wi-Fi Direct - (ранее известный как Wi Fi Peer to Peer) стандарт (набор программных протоколов), позволяющих двум и более Wi Fi устройствам общаться друг с другом без роутеров и хот спотов. Содержание 1 О стандарте … Википедия

Ячеистая топология - Ячеистая топология базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция … Википедия

Чем различаются режимы беспроводного соединения "Ad-hoc" (режим прямого соединения) и "Infrastructure" (режим инфраструктуры)?

Режим прямого подключения (Ad-hoc):

В сети Ad-hoc каждое устройство может соединяться друг с другом напрямую. В такой сети отсутствует точка доступа, управляющая подключением устройств. Устройства сети Ad-hoc могут обмениваться данными только с другими устройствами Ad-hoc. Они не могут соединяться с устройствами, подключенными к беспроводной сети в режиме инфраструктуры, или устройствами, подключенными к проводной сети. Кроме того, безопасность режима Ad-hoc менее надёжна по сравнению с режимом инфраструктуры.