Безпровідна мережа Wi-Fi, її будування

2



	Анотація

	

	У даному рефераті виконано проектування локальної безпровідної мережі Wi-Fi. Визначено основні параметри для побудови підсистеми Wi-Fi доступу до локальної мережі кафедри МБЕП, її надійність та вартість. Було проведено розрахунок числа базових станцій, потужності передавачів базових станцій, кількості абонентів, що обслуговуватиме базова станція.

	

	Анотация

	

	В этом реферате выполнено проектирование локальной беспроводной сети Wi-Fi. Определено основные параметры для построения подсистемы Wi-Fi доступа к локальной сети кафедры МБЕП, её надежность и стоимость. Было проведено расчет числа базовых станций, мощности передатчиков базовых станций, количество абонентов, которых будет обслуживать базовая станция.

	

	Annotation

	

	In this undergraduate work made design wireless LAN Wi-Fi network. Detected main parameters for building subsystems Wi-Fi access to the LAN department MBEI, its reliability and cost. It was held the calculation of the number of base stations, transmitters power of base stations, number of subscribers, that serve the base station.


ВСТУП



Безпровідне мережне устаткування призначене для передачі по радіоканалам інформації (даних, телефонії, відео та інше) між комп'ютерами, мережними та іншими спеціалізованими пристроями. Першими такими пристроями, що працюють у топології точка-точка були радіорелейні станції, які використовують традиційну амплітудну або частотну модуляцію радіосигналу. Радіорелейні станції в основному використовуються для організації телефонних каналів зв'язку, по яких за допомогою мультиплексорів також можливо передавати дані. З початку 1990-х років стали активно застосовуватися пристрої з кодовою (цифровою) модуляцією радіосигналу. Кодова модуляція радіосигналу приводить до розширення його спектру і зниженню його амплітуди до рівня шумів. Тому такі пристрої отримали назву широкосмугових шумоподібних систем (ШПС). Технологія широкосмугового беспроводового зв'язку гарантує високу якість і надійність комунікацій, стійкість до індустріальних перешкод і погодних умов.

Так склалося, що в нашій країні великого поширенння одержали районні Ethernet мережі, що вимагають протягування в квартиру витої пари. Коли вдома всього один комп'ютер, питань із підключенням кабелю звичайно не виникає. Але коли з'являється бажання користуватись Інтернетом з комп'ютера, лептопа чи КПК із можливістю бездротового підключення, задумуєшся про те, як все це грамотно здійснити. Розділити один Інтернет-канал на всіх користувачів нам допомагають багатофункціональні роутери[1].

Потреба в створенні вдома персональної Wi-Fi мережі зазнає, напевно, будь-який власник ноутбука або КПК. Звичайно, можна купити точку доступу й організувати бездротовий доступ через неї. Але куди зручніше мати пристрій «все в одному», адже роутери справляються із цією функцією нітрохи не гірше точок доступу. Головне, на що варто звертати увагу, це підтримувані стандарти Wi-Fi. Тому що в останні кілька років серед виробників з'явилася тенденція випускати пристрої з підтримкою ще не існуючих стандартів. Безумовно, у цьому є певна користь. Ми одержуємо більшу продуктивність wi-fi при використанні обладнання від одного виробника. 

Звичайно бездротові мережні технології групуються в три типи, що розрізняються по масштабі дії їхніх радіосистем, але всі вони з успіхом застосовуються в бізнесі.

PAN (персональні мережі) - короткодіючі, радіусом до 10 м мережі, які зв'язують ПК і інші пристрої - КПК, мобільні телефони, принтери й т.п. За допомогою таких мереж реалізується проста синхронізація даних, усуваються проблеми з достатком кабелів в офісах, реалізується простий обмін інформацією в невеликих робочих групах. Найбільш перспективний стандарт для PAN - це Bluetooth.

WLAN (бездротові локальні мережі) - радіус дії до 100 м. З їхньою допомогою реалізується бездротовий доступ до групових ресурсів у будинку, університетському корпусі й т.д. Звичайно, такі мережі використовуються для продовження провідних корпоративних локальних мереж. У невеликих компаніях WLAN можуть повністю замінити провідні з'єднання. Основний стандарт для WLAN - 802.11.

WWAN (бездротові мережі широкої дії) - бездротовий зв'язок, що забезпечує мобільним користувачам доступ до їхніх корпоративних мереж і Інтернету. 

На сучасному етапі розвитку мережних технологій, технологія бездротових мереж Wi-Fi є найбільш зручною в умовах потребуючої мобільності, простоти установки й використання. Wi-Fi (від англ. wireless fidelity - бездротовий зв'язок) - стандарт широкосмугового бездротового зв'язку сімейства 802.11 розроблений в 1997 р. Як правило, технологія Wi-Fi використовується для організації бездротових локальних комп'ютерних мереж, а також для створення так званих гарячих точок високошвидкісного доступу в Інтернет. 

Безпровідні локальні мережі мають багато переваг над кабельними мережами, а саме [2]: 

- Необмежене переміщення в області покриття безпровідних локальних мереж, зберігаючи доступ до корпоративних інформаційних ресурсів.

- Інсталяція безпровідної локальної мережі у випадках, коли встановлення звичайної кабельної мережі є ускладненим або взагалі неможливим процесом.

- Створення мобільних пересувних локальних відкритих мереж.

- Висока швидкість розгортання безпровідних локальних мереж.

- Близька до нуля вартість експлуатації безпровідних локальних мереж.

- Об’єднання територіально віддалених комп’ютерів.

Як і в усіх системах, існують і недоліки безпровідних локальних мереж, які потрібно вирішувати і над вирішенням яких займаються провідні спеціалісти у цій галузі. 

До недоліків безпровідних мереж передачі даних відносять [2]:

- Низька безпека і захищеність даних і самих мереж Wi-Fi (Wireless Fidelity).

- Досить високе в порівнянні з іншими стандартами споживання енергії, що зменшує час життя батарей і підвищує температуру пристрою.

Метою даної роботи є проектування локальної безпровідної мережі на базі стандартів IEEE 802.11b/g. Для цього потрібно розв’язати такі задачі:

- виконати літературний огляд по принципах реалізації і апаратній частині стандартів IEEE 802.11b та IEEE 802.11g;

- виконати техніко-економічне обґрунтування впровадження мережі стандартів IEEE 802.11b/g;

- описати принципи побудови мережі, ефірного інтерфейсу стандарту і навести структурні схеми адаптерів IEEE 802.11b/g.


1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД СТАНДАРТІВ РУХОМОГО ЗВ'ЯЗКУ



За останні десятиліття локальні та безпроводові мережі передачі інформації стали одним із основних напрямків розвитку телекомунікаційної індустрії. Вони проникли у всі сфери людської діяльності, включаючи економіку, науку, культуру, освіту, промисловість та ін.. Зараз існує велика кількість різних видів рухомого зв’язку, зокрема транкінговий радіозв’язок, супутниковий, стільниковий та інщі. 

Особливостями транкінгових систем є: досить незначний час встановлення зв'язку між абонентами, можливість здійснення групового виклику, встановлення безпосереднього зв'язку між терміналами абонентів без використання базових станцій мережі і т. д. Обладнання для транкінгових систем зв'язку випускається багатьма фірмами Європи та США. Принцип транкінгового радіозв'язку полягає у вільному доступі абонентів до декількох радіоканалів. При цьому конкретна лінія зв'язку надається абоненту автоматично по певному протоколу. В нинішній час існує декілька транкінгових протоколів, які розроблювались фірмами-виробниками радіоустаткування. Всі ці протоколи закриті для широкого використання і не є стандартними. Тому абонентське устаткування фірм-виробників не сумісних одне з іншим, і в цьому є великий недолік таких систем.	

Вельми перспективним напрямком розвитку рухомого зв'язку загального користування є створення супутникових систем. Такі системи дозволяють забезпечити зв'язком обширні регіони з низькою щільністю населення, в яких створення наземних стільникових систем рухомого зв'язку є економічно невиправданим. Вони почали розвиватися в останні два десятиліття XX століття і, без сумніву, отримають в XXI столітті досить широке поширення, тому що дозволяють забезпечити глобальний рухомий зв'язок (сухопутний, в тому числі у важкодоступних районах з низькою щільністю населення, морський і повітряний). Однією з перших подібних систем була створена в 1967 році в США дослідна система "TATS". 

Важливою особливістю створення цих систем є те, що реалізація багатьох з них здійснюється при міжнародній кооперації фінансових, промислових і інтелектуальних ресурсів.

Стільниковий зв'язок — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих базових станцій. Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон (бджолиних стільників). Мережу становлять рознесені в просторі прийомо-передавачі (трансівери), що працюють у тому самому частотному діапазоні, і комутувальне устаткування, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухливих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного прийомо-передавача в зону дії іншого.



Головні параметри і характеристики технології Wi-Fi



Wi-Fi (Wireless Fidelity) - це сучасна технологія бездротового доступу в інтернет, що найбільше динамічно розвивається. Доступ в інтернет за технологією Wi-Fi здійснюється за допомогою спеціальних радіо-точок доступу. 

Ядром бездротової мережі Wi-Fi є так звана точка доступу (AP), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналів Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Точка Доступу - це "прозорий" міст, доступ, що надає безпровідний доступ станціям, обладнаним безпровідними мережевими картами до комп'ютерів, об'єднаних в мережу за допомогою проводів. За допомогою точок доступу безпровідні робочі станції можуть бути дуже швидко об'єднані в мережу. 

Точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

При декількох підключеннях до однієї точки смуга пропускання, наприклад 11 Мбіт/с (стандарт 802.11b) ділиться на кількість підключених користувачів. Наприклад, троє підключених користувачів до DWL-1000AP отримають по 3,67 Мбіт/с (11/3=3,67). Теоретично обмежень на кількість підключень немає, але на практиці варто обмежитися 10-15 користувачами.

Для того, щоб підключитися до точки доступу власнику ноутбуку або мобільного пристрою із Wi-Fi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп'ютерів і мобільних пристроїв проводять автоматично. Якщо користувач одночасно потрапляє в декілька Wi-Fi зон, то підключення здійснюється до точки доступу, що забезпечує найсильніший сигнал.

Підключитися до мережі Wi-Fi можна за допомогою ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, оснащених спеціальним устаткуванням. На сьогоднішній день практично всі сучасні портативні та кишенькові комп'ютери є Wi-Fi-сумісними. Однак і власники не нових мобільних ПК також можуть легко використати цю зручну технологію, установивши в PCMCIA-слоти своїх комп'ютерів спеціальні Wi-Fi-картки, або підключивши зовнішній Wi-Fi-пристрій через USB-порт.

Історія розвитку Wi-Fi починається з середини 1990 рр. Дана технологія передачі інформації по радіоканалу була розроблена і застосована в основному в локальних мережах крупних корпорацій і компаній Силіконової долини США. Зв'язок з мобільним абонентом (звичайно це був співробітник компанії, забезпечений ноутбуком з безпровідним мережевим адаптером) був організований через «точки доступу», підключені до кабельної інфраструктури компанії. При цьому в радіусі дії кожної такої точки (декілька десятків метрів) могло знаходитися до 20 абонентів, що одночасно використовують ресурси мережі. Спочатку термін «Wi-Fi» використовувався тільки для позначення технології, що забезпечує зв'язок в діапазоні 2,4 ГГц і що працює за стандартом IEEE 802.11b (швидкість передачі інформації – до 11 Мбіт/с). Проте в даний час цей термін все частіше використовується і стосовно інших технологій безпровідних локальних мереж.

На фізичному рівні стандарт передбачає два типи радіоканалів і один інфрачервоного діапазону. У основу стандарту 802.11 покладена стільникова архітектура. Мережа може складатися з однієї або декількох осередків (стільник). Кожна стільника управляється базовою станцією, званою точкою доступу. Точка доступу, що знаходиться в межах радіусу її дії утворює базову зону обслуговування (Basic Service Set, BSS). Точки доступу багатостільникової мережі взаємодіють між собою через розподільну систему (Distribution System, DS), що є еквівалентом магістрального сегменту кабельних ліній зв’язку. Вся інфраструктура, що включає точки доступу і розподільну систему, утворює розширену зону обслуговування (Extended Service Set). Стандартом передбачений також одностільниковий варіант бездротової мережі, який може бути реалізований і без точки доступу, при цьому частина її функцій виконується безпосередньо робочими станціями. 

Основними перевагами безпроводових локальних мереж перед кабельними мережами є: 

- Можливість необмеженого переміщення в області покриття безпроводових локальних мереж, зберігаючи доступ до корпоративних інформаційних ресурсів.

- Можливість інсталяції безпроводової локальної мережі у випадках, коли встановлення звичайної кабельної мережі здійснити важко або взагалі неможливо.

- Можливість створення мобільних пересувних локальних відкритих мереж.

- Висока швидкість розгортання безпроводових локальних мереж.

- Близька до нуля вартість експлуатації безпроводових локальних мереж.

- Об’єднання територіально віддалених комп’ютерів.

Недоліками безпроводових мереж передачі даних є:

- Низька безпека і захищеність даних і самих мереж Wi-Fi.

- Швидка витрата батарейок через постійну роботу передавача в оснащених Wi-Fi мобільних пристроях.



Огляд стандартів технології Wi-Fi



В наш час існує ряд стандартів сімейства IEEE 802.11, зокрема 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11c, 802.11d, 802.11e і багато інших. Але на практиці найбільше часто використаються всього три, що визначені Інженерним інститутом електротехніки й радіоелектроніки (IEEE), це: 802.11b, 802.11g і 802.11a [1,2].

IEEE802.11 — початковий стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Підтримує обмін даними з швидкістю до 1 — 2 Мбіт/с. Прийнятий в 1997 році.

IEEE802.11а — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 5 ГГц. Діапазон роздільний на три непересічні піддіапазони. Максимальна швидкість обміну даними складає 54 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 48, 36, 24, 18, 12, 9 і 6 Мбіт/с.

IEEE802.11b — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Він був прийнятий в 1999 році в розвиток прийнятого раніше стандарту IEEE 802.11. У всьому діапазоні існує три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи один на одного, можуть працювати три різні бездротові мережі. У стандарті передбачено два типи модуляції — DSSS і FHSS. Максимальна швидкість роботи складає 11 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 5,5, 2 і 1 Мбіт/с. Стандартом 802.11b передбачене автоматичне зниження швидкості при погіршенні якості сигналу[3]. Продукти стандарту IEEE 802.11b, що поставляються різними виготівниками, тестуються на сумісність і сертифікуються організацією Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), яка в даний час більше відома під назвою Wi-Fi Alliance. 

IEEE802.11b+ — покращена версія стандарту 802.11b у виконанні окремих виробників, що забезпечує підвищення швидкості обміну даними. У інтерпретації компанії Texas Instruments відрізняється від оригінального варіанту модуляцією PBCC (Packet Binary Convolutional Coding), подвоєною максимальною швидкістю (до 22 Мбіт/с). Також анонсувалися рішення з продуктивністю, збільшеною до 44 Мбіт/с.

ІЕЕЕ802.11e – головне призначення даного стандарту пов'язане з використанням засобів мультимедіа. Він обумовлює механізм призначення пріоритетів різним видам трафіка - таким, як аудіо- і відеододатків. Вимога якості запиту, необхідне для всіх радіо інтерфейсів IEEE WLAN.

IEEE802.11g — стандарт бездротових локальних мереж, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Він є більш новим стандартом в порівнянні з 802.11b. Максимальна швидкість передачі даних у бездротових мережах IEEE 802.11g становить 54 Мбіт/с. Діапазон розділений на три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи одна на одну, можуть працювати три різні бездротові мережі. Для збільшення швидкості обміну даними при ширині каналу, схожій з 802.11b, застосований метод модуляції з ортогональним частотним мультиплексуванням (OFDM - Ortogonal Frequency Division Multiplexing), а також метод двійкового пакетного згорткового кодування PBCC (Packet Binary Convolutional Coding). У числі переваг 802.11g треба відзначити низьку споживану потужність, більшу дальність дії й високу проникаючу здатність сигналу. Можна сподіватися й на розумну вартість обладнання, оскільки низькочастотні пристрої простіші у виготовленні.

IEEE802.11i — стандарт, що знімає недоліки в області безпеки попередніх стандартів. 802.11i вирішує проблеми захисту даних канального рівня і дозволяє створювати безпечні бездротові мережі практично будь-якого масштабу.

IEEE802.11е (QoS, Quality of service) — додатковий стандарт, що дозволяє забезпечити гарантовану якість обміну даними шляхом перестановки пріоритетів різних пакетів; необхідний для роботи таких потокових сервісів як VoIP або IP-TV.

IEEE802.11n — стандарт бездротових локальних мереж останнього покоління, заснований на бездротовій передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. Стандарт 802.11n значно перевищує за швидкістю обміну даними попередні стандарти 802.11b і 802.11g, забезпечуючи швидкість на рівні Fast Ethernet; зворотньо сумісний з 802.11b і 802.11g. Основна відмінність від попередніх версій Wi-Fi — додавання до фізичного рівня (PHY) підтримки протоколу MIMO (multiple-input multiple-output). 



Таблиця 1.1 – Порівняння основних характеристик стандартів IEEE 802.11а, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n[2].

Стандарт



IEEE

802.11a

IEEE

802.11b

IEEE

802.11g

IEEE

802.11n

діапазон

частот, ГГц

5.15-5.25

5.67-5.85



 2.4-2.483



2.4-2.483

2.4-2.483

5.15-5.25

5.67-5.85

Доступ до радіоканалу

CSMA-СА

CSMA-СА

CSMA-СА

CSMA-СА

Кількість абонентів на

один канал

50

10

50

більше

100

Максимальна швидкість

обміну даними

54Мбіт/с

11 Мбіт/с

54Мбіт/с

480 Мбіт/с

Метод модуляції

OFDM

DSSS, FHSS

OFDM

BPSK, QPSK,

Дальність дії в приміщенні

10-20

20-100

20-50

10-20




2. ОПИС ЕФІРНОГО ІНТЕРФЕЙСУ СТАНДАРТУ Wi-Fi



Стандарт IEEE 802.11 визначає порядок організації бездротових мереж на рівні управління доступом до середовища (MAC- Medium Access Control) і фізичному (PHY – Physical Transport protocol) рівні. Фізичний рівень поділяється на два таких підрівня:

- PLCP (Physical Layer Convergence Protocol – конвергентний протокол фізичного рівня); 

- PMD (Physical Medium Dependent – залежний від фізичного носія). На рисунку 2.1 показана протокольна архітектура стандарту 802.11 [4].

Основними задачами керування рівнем PHY є настройка каналів.



2.1 МАС-рівень стандартів IEEE 802.11b та 802.11g



Стандарти IEEE 802.11b та 802.11g визначають один тип протоколу доступу до середовища MAC-рівня і три різних протоколи для фізичних (PHY) каналів.

Кожен з фізичних рівнів (PHY layer) має свої переваги, що дозволяє користувачам обирати оптимальну для свого випадку реалізацію безпроводової мережі у межах стандарту. Недоліком наявності різних фізичних рівнів в IEEE 802.11 є те, що користувачі повинні додатково погоджувати тип і швидкість своїх мережних засобів, щоб досягти сумісності. 

Стандарт IEEE 802.11 передбачає передачу сигналу одним з двох методів - прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) і частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), які розрізняються способом модуляції, але використовують одну і ту ж технологію розширення спектру. Основний принцип технології розширення спектру (Spread Spectrum, SS) полягає в тому, щоб від вузькосмугового спектру сигналу, що виникає при звичайному потенційному кодуванні, перейти до широкосмугового спектру, що дозволяє значно підвищити завадостійкість переданих даних. 

Метод FHSS передбачає зміну несучої частоти сигналу при передачі інформації. Для підвищення завадостійкості потрібно збільшити спектр переданого сигналу, для чого несуча частота міняється по псевдовипадковому закону, і кожен пакет даних передається на своїй несучій частоті. При використанні FHSS конструкція приймача виходить дуже простою, але цей метод застосовний тільки якщо пропускна спроможність не перевищує 2 Мбіт/с, так що в доповненні IEEE 802.11b залишився один DSSS. З цього виходить, що спільно з пристроями IEEE 802.11b може застосовуватися тільки те устаткування стандарту IEEE 802.11, яке підтримує DSSS, при цьому швидкість передачі не перевищить максимальної швидкості в "вузькому місці" (2 Мбіт/с)[5]. 

В основі методу DSSS лежить принцип фазової маніпуляції (тобто передачі інформації стрибкоподібною зміною початкової фази сигналу). Для розширення спектру переданого сигналу застосовується перетворення переданої інформації в так званий код Баркера, що є псевдовипадковою послідовністю. При передачі інформації цим методом у мережі IEEE 802.11 розширення досягається за допомогою послідовності (+1, -1, -1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1), що називається кодом Баркера. На кожен переданий біт виділяється 11 біт в послідовності Баркера. Розрізняють пряму і інверсну послідовності Баркера. Одиничні біти передаються прямим кодом Баркера, а нульові - інверсним. Найголовнішою особливістю даного методу є стійкість до завад і нечутливість до багатопроменевого розповсюдження [5].

Під бездротові комп'ютерні мережі в діапазоні 2,4 ГГц відведений досить вузький "коридор" шириною 83 МГц, розділений на 14 каналів. Для виключення взаємних перешкод між каналами необхідно, щоб їх смуги стояли один від одного на 25 МГц. Нескладний підрахунок показує, що в одній зоні одночасно можуть використовуватися тільки три канали. У таких умовах неможливо вирішити проблему відбудови від перешкод автоматичною зміною частоти, от чому в бездротових локальних мережах використовується кодування з високою надмірністю. При ситуації, коли і цей метод не дозволяє забезпечити задану достовірність передачі, швидкість з максимального значення 11 Мбіт/с послідовно знижується до одного з наступних фіксованих значень: 5,5; 2; 1 Мбіт/с. Зниження швидкості відбувається не тільки при високому рівні перешкод, але і якщо відстань між елементами бездротової мережі достатньо велика.



Таблиця 2.1 - Порівняння методів DSSS и FHSS [6] 

DSSS

FHSS

Більша швидкість (на одну точку доступу) 

Вища сумарна швидкість передач в одній соті 

Більша стійкість до завад 

Обладнання дешевше і простіше в установці 

Менша потужність, менше завад іншим пристроям 

Добре підходить для схем з великою кількістю незалежних передач „точка-точка” 

Краще забезпечує схему „точка - багато точок” 

Менша дальність 



Добре підходить для побудови корпоративних та комерційних мереж 

Більше шумить, менше завадостійкість 

–

Краще підходить для роботи всередині приміщень 



На МАС-рівні визначаються базові складові архітектури мережі і перелік послуг, що надаються цим рівнем. Він специфікує „правила доступу” до середовища і складається з декількох функціональних блоків. Вони складаються з механізмів для конкурентного (contention) і вільного від конкуренції (contention-free) доступу на різних фізичних середовищах. Функції, що виконуються у рамках МАС, не залежать від швидкості передачі даних або фізичних характеристик середовища передачі даних.

МАС є варіантом CSMA (carrіer sense multіple access – стандарт, що використовує єдине середовище передачі) множинного доступу з виявленням несучої і відомий під назвою – розподілена функція координації (DCF, dіstrіbuted coordіnatіon functіon). Стандартом запропоновано дві версії DCF: - основний доступ (basіc access), що базується на двосторонній процедурі встановлення зв'язку;

- доступ RTS/CTS (request-to-send/clear-to-send), що базується на чотирьохканальній процедурі встановлення зв'язку (рис. 1). При чому, ймовірність конфліктів для безпроводових вузлів мінімізується шляхом попередньої відправки всім вузлам короткого повідомлення (request to send, RTS) про адресат і тривалість передачі, що має відбутися. Вузли затримують передачу на час, рівний оголошеній тривалості повідомлення. Приймальна станція відповідає на RTS посилкою (CTS – clear to send), по якій передавальний вузол взнає, чи вільне середовище і чи готовий вузол до приймання. Після приймання пакету даних вузол передає підтвердження (АСК) безпомилкового приймання. Якщо АСК не отримано, пакет даних буде переданий повторно [8].

В обох випадках тільки перший пакет повинен боротися за середовище. Доступ станцій до середовища ґрунтується на двох періодах часу (часових інтервалах): перший – DІFS (DCF іnterframe space), тобто DCF міжкадровий інтервал, другий – SІFS (short іnterframe space), тобто короткий міжкадровий інтервал. DІFS – міжкадровий інтервал, що використовується, як мінімальна затримка для асинхрон-них кадрів, які змагаються за доступ. SІFS – мінімальний міжкадровий інтервал, що використовується для усіх негайних відповідей у каналі. Причому, SІFS< DІFS.





Рисунок 2.1 - Успішне встановлення зв'язку для методу RTS/CTS 



Передбачена стандартом специфікація приписує розбиття даних на пакети, що містять контрольну і адресну інформацію. Стандарт рекомендує використовувати пакети довжиною 400 байт для фізичного каналу типу FHSS і 1500 або 2048 для каналу DSSS [].

На рисунку 2.2 представлений кадр фізичного рівня при використанні схеми DSSS. Кадр складається з наступних частин – PLPC (попередня комбінація бітів і заголовок) та корисне навантаження. Для передачі PLPC завжди використовується швидкість 1 Мбіт/с, корисне навантаження (тобто дані MAC) може передаватись на швидкості 1 або 2 Мбіт/с. 





Рисунок 2.2 – Формат кадру фізичного рівня IEEE 802.11 при використанні методу передачі DSSS



На рисунку зображений пакет рівня MAC в стандарті IEEE 802.11 [].





Рисунок 2.3 – Структура пакету IEEE 802.11



- Керування кадром. Поле довжиною 2 байти складається з декількох підполей, що несуть інформацію про версію протоколу, тип кадру (керуючий, перевірний, дані), про фрагментацію пакету, що передається, інформацію про конфіденційність і 2-бітового поля системи розподілення (distribution system – DS), що вказує значення чотирьох адресних полів кадру.

- Ідентифікатор тривалості. Поле використовується для схеми віртуального резервування каналу з використанням RTS/CTS і містить значення, що вказує період планованого зайняття середовища.

- Адресні поля. Чотири адресних поля довжиною 48 біт кожне.

- Керування почерговістю. Може статися так, що кадр буде продубльований (внаслідок використання механізму підтвердження приймання). Таким чином, дане поле призначене для виявлення і відсіву дублюючих фрагментів.

- Поле даних. Кадр MAC може містити довільні дані (до 2312 байт), що передаються від відправника одержувачу (одержувачам).

- Контрольна сума (CRC). 32-бітовий код CRC для перевірки безпомилкової передачі пакету. Кадри рівня MAC можуть передаватися між мобільними станціями, між мобільними станціями і між точкою доступу і точками доступу.


3. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ Wi-Fi



Для стандартів IEEE 802.11b та IEEE 802.11g доступно використання всенаправлених і вузьконаправлених антен. Всенаправлена антена гарантує зв’язок для відстаней до 50 метрів, а вузьконаправлена – до 45 км. При швидкості 1 Мбіт/с відстань надійного зв’язку може досягати декілька сотень метрів. Гранично можлива швидкість обміну визначається автоматично. Одночасно може обслуговуватись до декількох сотень клієнтів. Швидкість, яка буде доступна абонентам буде обернено-пропорційна їх кількості. Важливою особливістю є можливість роботи з мобільними клієнтами[9].

Типологічно локальні мережі IEEE 802.11b/g будуються навколо базової станції. Але можливі і схеми з декількома базовими станціями. Базові станції можуть працювати на одних і тих же або на різних частотних діапазонах. Для організації сумісної роботи базових станцій використовуються сигнальні кадри (beacon), які слугують для цілей синхронізації.

Якщо для організації хот-спота або безпровідної мережі в малому офісі достатньо встановити одну безпровідну точку доступу, то при створенні крупних корпоративних мереж з великою кількістю клієнтів і базових станцій виникає необхідність у використанні більш складного обладнання.

Перераховані проблеми легко розв’язуються використанням безпровідних комутаторів або маршрутизаторів. В мережі, де встановлюється безпровідний комутатор, функції шифрування і аутентифікації переходять від точок доступу до комутатора і адмініструються централізовано. У підсумку задача точки доступу обмежується транзитом даних до користувача і від нього.

Ще одна важлива перевага мережі на базі безпровідного комутатора у тому, що користувач, знаходячись у ній, при переході від однієї точки доступу до іншої не втрачає з’єднання з мережею і аутентифікацію заново не проходить. 

Внаслідок того, що більша частина точок доступу підтримує режим живлення PoE (Power over Ethernet), безпровідний комутатор, який може стати для них джерелом живлення, здатний виконувати ще й функції відслідковування ділянок мережі, що відмовили. Таким чином, він компенсує несправність ділянки мережі розширенням числа користувачів точок доступу шляхом збільшення їх потужності. В ідеалі безпровідний комутатор може ефективно розподіляти ще і завантаження каналів, виходячи з інформації про кількість користувачів, пропонуючи більш широку пропускну здатність сегментам мережі, де кількість користувачів у даний момент більша.

Для організації хот-спота або безпровідної мережі в малому офісі достатньо встановити одну безпровідну точку доступу. На рисунку 3.1 зображено архітектуру мережі з однією точкою доступу (АР).





Рисунок 3.1 – Архітектура мережі з однією точкою доступу



При створенні крупних корпоративних мереж з великою кількістю клієнтів і базових станцій виникає необхідність у використанні більш складного обладнання [3,9]. Кількість точок доступу необхідно збільшувати, для того щоб забезпечувати швидкість передачі даних не нижче 1 Мбіт/с. На рисунку 3.2 зображено архітектуру мережі з “n” точками доступу.




Рисунок 3.2 – Архітектура мережі з “n” точками доступу



3.1 Типи з'єднань Wi-Fi мереж



Існують такі типи та різновиди з'єднань[1,8]:

1) З'єднання Ad-Hoc (точка-точка).

Wi-Fi мережа типу Ad-hoc аналогічна звичайній дротяній локальній мережі з топологією "лінія", тобто одноранговій мережі, в якій перший комп'ютер сполучений з другим, другий з третім і так далі. Для організації з'єднання безпровідної мережі такого типу застосовуються вбудовані або встановлювані адаптери Wi-Fi, наявність якого необхідна кожному вхідному в мережу пристрою.

2) Інфраструктурне з'єднання (Infrastructure Mode). 

У режимі Infrastructure Mode станції взаємодіють одна з одною не напряму, а через точку доступу (Access Point), яка виконує в безпровідній мережі роль своєрідного концентратора (аналогічно тому, як це відбувається у традиційних кабельних мережах). 

3) Клієнтська точка. 

У цьому режимі точка доступу працює як клієнт і може з'єднуватися з точкою доступу, яка працює в інфраструктурному режимі. Але до неї можна підключити тільки одну МАС-адресу. Тут завдання полягає в тому, щоб об'єднати тільки два комп'ютери. Два Wi-Fi-адаптера можуть працювати один з одним безпосередньо без центральних антен. 

4) Мостове з'єднання. 

Комп'ютери об'єднані в дротяну мережу. До кожної групи мереж підключені точки доступу, які з'єднуються один з одним по радіо каналу. Цей режим призначений для об'єднання двох і більше дротяних мереж. Підключення бездротових клієнтів до точки доступу, що працює в режимі моста неможливо.

5) Репітер. 

Точка доступу просто розширює радіус дії іншої точки доступу, що працює в інфраструктурному режимі.

Чи безпечний Wi-Fi? Як і будь-яка комп'ютерна мережа, Wi-Fi – є джерелом підвищеного ризику несанкціонованого доступу. Крім того, проникнути в бездротову мережу значно простіше, ніж в звичайну, — не потрібно підключатися до проводів, досить опинитися в зоні прийому сигналу. 

Бездротові мережі відрізняються від кабельних тільки на перших двох - фізичному (Phy) і частково канальному (MAC) - рівнях семирівневої моделі взаємодії відкритих систем. Вищі рівні реалізуються в дротяних мережах, а реальна безпека мереж забезпечується саме на цих рівнях. Тому різниця в безпеці тих і інших мереж зводиться до різниці в безпеці фізичного і MAC - рівнів. Якщо налаштуванню мережі не приділити належної уваги зловмисник може: 

дістати доступ до ресурсів і дисків користувачів Wi-Fi-мережі, а через неї і до - ресурсів LAN; 

підслуховувати трафік, витягувати з нього конфіденційну інформацію;

спотворювати інформацію, що проходить в мережі; 

скористатися інтернет-трафіком; 

атакувати ПК користувачів і сервери мережі; 

упроваджувати підроблені точки доступу; 

розсилати спам, і здійснювати інші протиправні дії від імені вашої мережі. 



3.2 Безпека передачі даних в мережах Wi-Fi



Для захисту мереж 802.11 передбачений комплекс заходів безпеки передачі даних. 

На ранньому етапі використання Wi-Fi мереж таким був пароль SSID (Server Set ID) для доступу в локальну мережу, але з часом виявилось, що дана технологія не може забезпечити надійний захист. 

Головним же захистом довгий час було використання цифрових ключів шифрування потоків даних за допомогою функції Wired Equivalent Privacy (WEP). Самі ключі вдають із себе звичайні паролі з довжиною від 5 до 13 символів ASCII. Дані шифруються ключем з розрядністю від 40 до 104 бітів. Але це не цілий ключ, а тільки його статична складова. Для посилення захисту застосовується так званий вектор ініціалізації Initialization Vector (IV), який призначений для рандомізації додаткової частини ключа, що забезпечує різні варіації шифру для різних пакетів даних. Даний вектор є 24-бітовим. Таким чином, в результаті ми отримуємо загальне шифрування з розрядністю від 64 (40+24) до 128 (104+24) бітів, в результаті при шифруванні ми оперуємо і постійними, і випадково підібраними символами. 

Як показав час, WEP теж виявилася не найнадійнішою технологією захисту. IEEE 802.1X — це новий стандарт, який виявився ключовим для розвитку індустрії бездротових мереж в цілому. За основу узято виправлення недоліків технологій безпеки, вживаних в 802.11, зокрема, можливість злому WEP, залежність від технологій виробника і тому подібне. Стандарт IEEE 802.1X використовує варіант динамічних 128-розрядних ключів шифрування, тобто ключі, які періодично змінюються в часі. Таким чином, користувачі мережі працюють сеансами, після закінчення яких їм присилається новий ключ. Всі ключі є 128-розрядними за замовчанням. 

В кінці 2003 року був упроваджений стандарт Wi-Fi Protected Access (WPA), який суміщає переваги динамічного оновлення ключів IEEE 802.1X з кодуванням протоколу інтеграції тимчасового ключа TKIP, протоколом розширеної аутентифікації (EAP) і технологією перевірки цілісності повідомлень MIC. WPA — це тимчасовий стандарт, про який домовилися виробники устаткування, поки не набув чинності IEEE 802.11i. По суті, WPA = 802.1X + EAP + TKIP + MIC, де: 

WPA — технологія захищеного доступу до бездротових мереж 

EAP — протокол розширеної аутентифікації (Extensible Authentication Protocol) 

TKIP — протокол інтеграції тимчасового ключа (Temporal Key Integrity Protocol) 

MIC — технологія перевірки цілісності повідомлень (Message Integrity Check). 

Стандарт TKIP використовує автоматично підібрані 128-бітові ключі, які створюються непередбачуваним способом і загальне число варіацій яких досягає 500 мільярдів. Складна ієрархічна система алгоритму підбору ключів і динамічна їх заміна через кожних 10 кбайт (10 тис. переданих пакетів) роблять систему максимально захищеною. 

Від зовнішнього проникнення і зміни інформації також обороняє технологія перевірки цілісності повідомлень (Message Integrity Check). Достатньо складний математичний алгоритм дозволяє звіряти відправлені в одній точці і отримані в іншій дані. Якщо відмічені зміни і результат порівняння не сходиться, такі дані вважаються помилковими і викидаються. 

Таким чином, на сьогоднішній день у звичайних користувачів і адміністраторів мереж є всі необхідні засоби для надійного захисту Wi-Fi, і за відсутності явних помилок завжди можна забезпечити рівень безпеки, відповідний цінності інформації, що знаходиться в такій мережі. 

Сьогодні бездротову мережу вважають захищеною, якщо в ній функціонують три основних складових системи безпеки: аутентифікація користувача, конфіденційність і цілісність передачі даних. Для отримання достатнього рівня безпеки необхідно скористатися рядом правил при організації і настройці приватної Wi-Fi-мережі: 

шифрувати дані шляхом використання різних систем. Максимальний рівень безпеки забезпечить застосування VPN; 

використовувати протокол 802.1X; 

заборонити доступ до налаштувань точки доступу за допомогою бездротового підключення; 

управляти доступом клієнтів по MAC-адресам; 

заборонити трансляцію в ефір ідентифікатора SSID; 

розташовувати антени якнайдалі від вікон, зовнішніх стін будівлі, а також обмежувати потужність радіовипромінювання; 

використовувати максимально довгі ключі; 

змінювати статичні ключі і паролі; 

використовувати метод WEP-аутентификации "Shared Key" оскільки клієнтові для входу в мережу необхідно буде знати WEP-ключ; 

користуватися складним паролем для доступу до налаштувань точки доступу; 

по можливості не використовувати в бездротових мережах протокол TCP/IP для організації папок, файлів і принтерів загального доступу. Організація ресурсів, що розділяються засобами NETBEUI, в даному випадку безпечніша;

не вирішувати гостьовий доступ до ресурсів загального доступу, використовувати довгі складні паролі; 

не використовувати в бездротовій мережі DHCP. Вручну розподілити статичні IP-адреса між легітимними клієнтами безпечніше; 

Так само загрозу мережевій безпеці можуть представляти природні явища і технічні пристрої, проте тільки люди (незадоволені звільнені службовці, хакери, конкуренти) проникають в мережу для навмисного отримання або знищення інформації і саме вони представляють найбільшу загрозу.


4. СТРУКТУРА МОБІЛЬНОГО АПАРАТУ СТАНДАРТУ WI-Fi



Сучасний рівень, на який виходить мобільний телефон, смартфон, комунікатор може вже порівнятись з персональним комп’ютером, ноутбуком та іншими потужними електронними пристроями. В такому апараті обов’язково знайдеться місце і для Wi-Fi модуля. Wi-Fi в найближчому майбутньому стане стандартною функцією для будь-якого мобільного телефону, подібно до функцій SMS, GSM, GPRS, EDGE.

Мобільні апарати стандарту IEEE 802.11b/g мають подібну структуру, за функціональним призначенням, з будь-яким пристроєм рухомого зв’язку. На рисунку 4.1 зображено структуру передавальної частини адаптеру IEEE 802.11b/g[10].





Рисунок 4.1 – Структура передавальної частини мобільного апарату стандарту IEEE 802.11



Згідно даної структури, сигнал надходить на контролер USB (К USB) від пристрою шиною USB (Universal Serial Bus) і поступає на блок ПОС (процесор обробки сигналів), де здійснюється цифрова обробка сигналів (ЦОС). Далі сигнал надходить у радіокомутатор (РК), який комутує частотні канали. Керувальний пристрій (КП), в загальному, виконує функцію керування та слідкує за роботою РК та антенного комутатора (АК). Далі, в блоці ПКБ (попередній кодер Баркера) відбувається кодування на основі коду Баркера. Синтезатор частот (СЧ) є джерелом коливань носійної частоти і утворює дуплексне розділення по частоті. У блоці КФМ відбувається квадратурна фазова модуляція (КФМ). Завершується перетворення сигналів підсиленням сигналу у вихідному підсилювачі потужності (ВПП). Ці сигнали надходять до антенного комутатора (АК), де вони комутуються і, проходячи через смуговий фільтр, поступають у ефір на частотах 2,4 – 2,483 ГГц.

На рисунку 4.2 зображено структуру приймальної частини адаптера IEEE 802.11.

У приймальній частині виконується зворотне перетворення сигналів. Сигнали, які надходять з ефіру на приймальний антенний підсилювач (АП), де здійснюється попереднє підсилення сигналу, поступають у смуговий фільтр зі смугою 2,4 – 2,483 ГГц.





Рисунок 4.2 – Структура приймальної частини мобільного апарату стандарту IEEE 802.11



Послабленні сигнали спочатку підсилюються високочастотним підсилювачем (ВПЧ). У першому і другому трактах проміжної частоти (ПЧ) відбувається перенесення сигналів з високочастотного діапазону на проміжні частоти з підсиленням. Супергетеродинна схема приймача з вхідним підсилювачем та двійним перетворенням частоти забезпечує високу чутливість та вибірність за сусіднім і дзеркальним каналами. Далі отриманий сигнал демодулюється в демодуляторі (ДМ) та декодується відповідно у квадратурно-фазовому демодуляторі та у декодері Баркера (ДК). Отримані сигнали підлягають обробці за алгоритмами ЦОС і через контролер USB (К USB) надходять до пристрою абонента[10].

Звичайно, як і будь-якому пристрою оснащеним Wi-Fi модулем, необхідною умовою використання Wi-Fi на мобільному телефоні є точка доступу. Якщо ж говорити про кількість хот-спотів у світі, то цифри надзвичайно відрізняються і залежать часто навіть не від рівня життя тієї чи іншої країни, а від рівня її відвідуваності іноземцями. На сьогоднішній день у світі налічується майже 200 тисяч «гарячих плям», в зоні дії яких ви з упевненістю зможете скористатися своїм мобільним Wi-Fi модулем. Лідером за кількістю хот-спотів в світі є Лондон і Токіо. Тут їх кількість вже кілька років тому перевищила 1500, в Москві більше 500. А ось в Україні всього приблизно нараховується 500-600 хот-спотів. Проте, зростання кількості хот-спотів настільки велике, що ці дані вже завтра можуть стати неактуальними. Варто зауважити, що мова тут йшла про загальну кількість хот-спотів, а не тільки про точки доступу для мобільної мережі Wi-Fi.

Однак у контексті практично будь-якої теми існує і так звані «темні» сторони. Наприклад, користувачі смартфонів і комунікаторів неодноразово заявляли про те, що використання Wi-Fi модуля в їх апараті надзвичайно швидко «з'їдає» заряд акумуляторної батареї. Причиною тому стало недосконалість самих модулів, особливо це стосується тих мобільних пристроїв, що працюють на базі операційної системи Windows Mobile. На показники енергоспоживання вбудованого Wi-Fi в телефоні впливає також функціональна спрямованість. Наприклад, Nokia запропонувала найостанніші моделі комунікаторів, в які вбудовані Wi-Fi чіпи, що кардинально відрізняються від «архітектури» традиційних модулів. Це значно знижує показник енергоспоживання.

Другий момент негативного сприйняття мобільного Wi-Fi - вигода. Те, що вигідно одній стороні, часом зовсім невигідно іншій. Аналогічна ситуація і з впровадженням мобільного Wi-Fi. Склалася ситуація, коли стільникові оператори стали побоюватися того, що мобільні телефони з підтримкою Wi-Fi знизять доходи від голосового зв'язку і передачі даних внаслідок того, що користувачі стануть менше користуватися стільниковими мережами. У цих побоюваннях, безумовно, є раціональне зерно Але ринок диктує свої умови, і оператори змушені йти на зустріч своїм клієнтам. До того ж за законом збереження грошових ресурсів - вивільнення вільних фінансів в одній сфері призводять до їх притоку в іншій.


5. ТЕХНІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ВПРОВАДЖЕННЯ МЕРЕЖ

СТАНДАРТІВ 802.11 b/g



Останніми роками напрям безпровідних комп'ютерних мереж та віддаленого доступу зазнав бурхливого розвитку. Це пов'язано з поширенням блокнотних комп'ютерів, систем пошукового виклику (так званих пейджерів) та появою систем класу «персональний секретар» (Personal Digital Assistant (PDA)), розширенням функціональних можливостей стільникових телефонів. 

Такі системи повинні забезпечити ділове планування, розрахунок часу, зберігання документів та підтримку зв'язку з віддаленими станціями. Девізом цих систем став вислів «anytime and anywhere», тобто надання послуг зв'язку незалежно від місця та часу.

Крім того, безпровідні канали в'язку актуальні там, де неможливе або дороге прокладання кабельних ліній та значні відстані. Донедавна більшість безпровідних комп'ютерних мереж передавали дані зі швидкістю від 1.2 до 14.0 кбіт/с, найчастіше тільки короткі повідомлення (передавання файлів великих розмірів чи довгі сеанси інтерактивної роботи з базою даних були недоступні). Нові технології безпровідного передавання оперують зі швидкостями в декілька десятків мегабітів за секунду. Серед відмінних якостей безпровідних технологій найбільш очевидне – це можливість мобільності. Неможливість під’єднання рухомих абонентів є принципово нездоланним обмеженням провідних мереж. Це надає безпровідним мережам суттєвої технологічної переваги.

Однією з економічних переваг безпровідних мереж є те, що при протяганні кабелю для під’єднання до мережі віддалених абонентів необхідний і час і матеріальні затрати, а це є економічно недоцільно. А при побудові безпровідних мереж такого недоліку немає.

Також слід відзначити, що сучасний бездротовий зв'язок може працювати на швидкостях до 300 Мбіт/с. Це швидкість звичайної дротової локальної мережі. Для більшості офісних додатків швидкості бездротової мережі більш ніж достатньо. Бездротовий зв'язок підкреслює активну позицію бізнесу в інформаційних технологіях, особливо при проведенні переговорів та презентацій. Сьогодні найвідомішими та найбільш розповсюдженими стандартами безпровідних мереж є Bluetooth, Wi-Fi стандарту IEEE 802.11b і IEEE802.11g. До мереж висуваються наступні вимоги [11]:

- швидкість передачі даних;

 - дальність зв’язку;

- апаратурні затрати;

- максимальна кількість вузлів;

- вартість.

Використовуючи перераховані вимоги як критеріїї порівняння, в табл. 5.1 наведено порівняльну характеристику стандартів безпровідних мереж.



Таблиця 5.1 – Порівняльна характеристика Bluetooth, IEEE 802.11b і IEEE 802.11g

Критерій

Bluetooth

IEEE 802.11b

IEEE 802.11g

Швидкість передачі

721 кбіт/с

11 Мбіт/с

54 Мбіт/с

Тип модуляції

FHSS

DSSS

DSSS, OFDM

Дальність зв’язку

до 10 м

до 100 м

до 100 м

Апаратурні затрати

малі

середні

середні

Кількість вузлів

8 пристроїв на одну пікомережу, максмум 10 піко-мереж

декілька сотень пристроїв до однієї точки доступу (теоритично)

декілька сотень пристроїв до однієї точки доступу (теоритично)

Вартість 

низька

середня

середня



Як видно з табл. 5.1 стандарт 802.11b займає проміжне місце по вимогам до безпроводових мереж між стандартами Bluetooth і 802.11g. Недоліками стандарту Bluetooth є мала дальність зв’язку і низька швидкість передачі даних, хоча, враховуючи низькі витрати і апаратурні затрати, цей стандарт актуальний для побудови невеликих мереж.

Стандарти IEEE 802.11b і IEEE 802.11g майже однакові за параметрами. Основна відмінність полягає у вищій швидкості передачі стандарту IEEE 802.11g. Проте майже усі точки доступу підтримують обидва стандарти, тому впровадження мережі стандарту IEEE 802.11b, дає також змогу підключатися до цієї мережі абонентам на більш високій швидкості.

Також, враховуючи те, що більшість сучасних ПК, мобільних пристроїв таких як ноутбуки, кишенькові комп’ютери тощо мають вбудовані адаптери стандарту IEEE 802.11b/g, а ціна на адаптери зараз невисока, то впровадження мережі цього стандарту буде актуальним і перспективним.


Додаток 

(Огляд патентів)



INTEGRATING AND WIFI SERVICE IN MOBILE COMMUNICATION DEVICES

A system that integrates Global System for Mobile Communications (GSM) and Wireless Fidelity (WiFi) wireless local area network (WLAN) services is provided. The system couples among components of a communications service provider and a provider of WiFi services to provide integrated cellular communications and wireless fidelity network services to users of mobile devices. The system monitors communications between the service provider and the mobile devices and automatically gathers identification information of the mobile devices. Upon authentication of the mobile devices via an exchange of information among the service provider infrastructures and the mobile devices, the system controls access of the mobile communication devices to WiFi services via the service provider infrastructure using the identification information[15].

SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING LOCATION-AWARE WI-FI ACCESS FOR A PORTABLE DEVICE

Methods and systems for providing location-aware WiFi access for a portable device include determining an initial location of the portable device and transmitting the initial location to a WiFi location provider, wherein the WiFi location provider comprises locations and WiFi parameters for a plurality of WiFi access points, wherein each WiFi access point has a corresponding wireless range. The locations and the WiFi parameters for a set of WiFi access points are then received from the WiFi location provider, wherein the set of WiFi access points are within a radius of the initial location of the portable device. At least one WiFi access point in the set of WiFi access points is scanned for that contains the portable device within its wireless range. The portable device then connects to the at least one WiFi access point, thereby forming a WiFi connection[16].

METHOD FOR LOCATING VEHICLES BASED ON WI-FI INFRASTRUCTURES

The invention relates to a method for locating vehicles based on Wi-Fi infrastructures, with a plurality of access points physically located in the environment wherein the location is carried out. The vehicle to be located comprises a location Wi-Fi device. According to said method: the different radio channels of the access points (1) are listened to by means of the Wi-Fi device; RSSI values of the intensity of the radio signal for each available access point (1) are obtained and stored for each listening; the RSSI values stored are filtered (14) in order to obtain a single filtered RSSI value, RSSIFILT, for each access point (1); a location message is generated (15) with information from the Wi-Fi device and the RSSIFILT value for each access point; the location message is sent (17) to a location server; and the location server derives the physical positioning co-ordinates of the vehicle (3) from the information included in the location message[17].

INTEGRATING POSITION-DETERMINING AND WI-FI FUNCTIONS

Techniques are described for leveraging position-determining functions and Wi-Fi functions on a device by integrating these functions. In one or more implementations, Wi-Fi data is provided on a electronic device configured with Wi-Fi and position-determining functionality. This Wi-Fi data is then used to facilitate the device accessing a Wi-Fi network available within a geographical region associated with the device. In at least some implementations, the facilitating is associated with identifying and/or selecting one or more potential Wi-Fi networks to access by integrating the Wi-Fi data with received positioning data and map data on the device. In at least some embodiments, the facilitating is associated with communicatively linking to a selected Wi-Fi network[18].

СИСТЕМА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ПЛАТНЫХ УСЛУГ ПРИ ПРОКАТЕ СЕРВИСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Формула полезной модели 1. Система предоставления платных услуг при прокате сервисного оборудования, содержащая подсистему идентификации пользователя и контроля оплаты услуг, отличающаяся тем, что в нее введены мультисервисный контроллер сети в виде необслуживаемого компьютера в защитном корпусе и связанное с этим контроллером комплексное устройство считывания информации, содержащее считыватель информации с метки радиочастотной идентификации и считыватель информации с магнитной карты. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в нее введен, по меньшей мере, один связанный с мультисервисным контроллером сети датчик системы радиочастотной идентификации для защиты от выноса сервисного оборудования. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что сеть указанной системы выполнена в виде беспроводной сети, образованной узлом беспроводного обмена информацией Wi-Fi или Wi-MAX, подключенным к мультисервисному контроллеру сети, и, встроенными в каждую единицу оборудования, меткой радиочастотной идентификации и приемопередатчиком Wi-Fi или Wi-MAX[19].

HYBRID WIMAX AND WI-FI

Embodiments disclosed herein describe a hybrid network comprising of multiple WiMAX base stations, multiple dual technology hybrid wireless nodes, where each hybrid wireless node comprises of a WiMAX Subscriber Station interface to link with WiMAX base stations, multiple Wi-Fi interfaces, multiple Wi-Fi Access Point interfaces and a WiMAX BS interface to link with users who are using WiMAX devices, and a hybrid controller at each backhaul point connecting both WiMAX and Wi-Fi networks to the Internet[20].

A METHOD AND APPARATUS FOR VIRTUAL WI-FI SERVICE WITH AUTHENTICATION AND ACCOUNTING CONTROL

A method of providing virtual Wi-Fi service with accounting and authentication control via a virtual Wi-Fi access network is provided. The method comprises: connecting a subscriber to the virtual Wi-Fi access network, wherein the virtual Wi-Fi access network comprises a plurality of individual Wi-Fi access points in communication with at least one virtual Wi-Fi access server; prompting the subscriber for an account ID and password; performing subscriber authentication at the virtual Wi-Fi access server; where the subscriber has been authenticated, establishing a Wi-Fi session for the subscriber in the virtual Wi-Fi access network and applying an accounting function to the Wi-Fi session; and notifying the virtual Wi-Fi access server when the subscriber exits from the virtual Wi-Fi network[21].


ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ



1. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / Вишневский В. М. [та ін.]. – М. : Техносфера, 2005. – 592 с.

2. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети : пер. с англ. / В. Столлингс. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 640 с.

3. Шиллер Й. Мобильные коммуникации : пер. с англ. / Й. Шиллер. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2002. – 384 с.

4. Сайт компанії «Технотрейд». – 2008. – Режим доступу: http://www.technotrade.com.ua/ (15.10.2010). – Назва з екрану.

5. Свободная энциклопедия «Википедия». – 2002. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi (21.10.2010). – Назва з екрану.

6. Журнал про телекомунікації. – 2005. – Режим доступу: http://www.ukr-net.net/links/view/784/ (04.11.2010). – Назва з екрану.

7. Лисенко Г. Л. Методичні вказівки до оформлення курсових проектів (робіт) у Вінницькому національному технічному університеті / Уклад. Г.Л. Лисенко, А.Г. Буда, Р.Р. Обертюх. – Вінниця: ВНТУ, 2006. – 60 с.

8. Гейер Д. Беспроводные сети. Первый шаг : пер. с англ. / В. Гусева. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2005. – 192 с.

9. Вишневский В. Беспроводные сети широкополосного доступа к ресурсам Интернета / В. Вишневский. – М. : Техносфера, 2003. – 108 с.

10. Sklar B. Rayleigh fading Channels in mobile digital communication systems / B. Sklar. – P. : Prentice-Hall, Sept. 2000. – 146 pp.

11. Ghosh A. Broadband Wireless Access with WiMax/802.16 : IEEE commun. magazine / A. Ghosh, D. Volter, R. Chen. – D. : BAO, Feb. 2005. – 129 pp.

12. Bello P. Characterization of Randomly Time-Variant Linear Channels / P. Bello. – V. : Science, Dec. 2003 – 81 pp.

13. Foschini G. Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas : Bell Labs. Tech. Journal / G. Foscini. – V. Science, May 2004 – 47 pp.

14. Gong Y. An Efficient SpaceFrequency Coded OFDM System for Broadband Wireless Communications / Y. Gong, B. Lataief. – V. Science, Jun. 2003 – 172 pp.

15. Pat. WO/2004/075484 USA, H04L 12/28 (2006.01), H04L 29/06 (2006.01), H04W 12/08 (2009.01), H04W 48/18 (2009.01), H04W 12/06 (2009.01), H04W 84/04 (2009.01), H04W 92/02 (2009.01). INTEGRATING GSM AND WIFI SERVICE IN MOBILE COMMUNICATION DEVICES / Jiang Y. – № PCT/US2004/004318 ; fil. 13.02.2004 ; publ. 02.09.2004.

16. Pat. WO/2009/137718 USA, H04W 88/00 (2009.01). SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING LOCATION-AWARE WI-FI ACCESS FOR A PORTABLE DEVICE / Chara K. – № PCT/US2009/043204 ; fil. 07.05.2009 ; publ. 12.11.2009.

17. Pat. WO/2009/115628 Spain, G01S 5/02 (2006.01). METHOD FOR LOCATING VEHICLES BASED ON WI-FI INFRASTRUCTURES / Caballero M. – № PCT/ES2009/000155 ; fil. 18.03.2009 ; опубл. 24.09.2009.

18. Pat. WO/2009/094474 USA, H04W 64/00 (2009.01), H04W 8/08 (2009.01). INTEGRATING POSITION-DETERMINING AND WI-FI FUNCTIONS / Kelley S. – № 	PCT/US2009/031722 ; fil. 22.01.2009 ; publ. 30.07.2009.

19. Пат. 91454 Российская Федерация, МПК G06F G06Q. Система предоставления платных услуг при прокате сервисного оборудования / К. А. Таргонский, В. В. Выгулярный, Р. К. Эккарт. – № 20001371/09 ; заявл. 04.10.2009 ; опубл. 10.02.2010.

20. Pat. WO/2009/108183 USA, H04B 1/00 (2006.01). HYBRID WIMAX AND WI-FI / Salimath R. – № 	PCT/US2008/054879 ; fil. 25.02.2008 ; publ. 03.09.2009.

21. Pat. WO/2009/099514 USA, H04W 12/06 (2009.01), H04W 4/24 (2009.01). A METHOD AND APPARATUS FOR VIRTUAL WI-FI SERVICE WITH AUTHENTICATION AND ACCOUNTING CONTROL / Cal Y. – № PCT/US2009/000307 ; fil. 16.01.2009 ; publ. 13.08.2009.