Попередній вибір базової мережевої технології
На основі аналізу Вашого завдання необхідно - більш-менш точно підрахувати планову кількість можливих підключень з урахуванням розширення або додавання різного роду серверів та іншого обладнання.
Далі, беручи до уваги отриману кількість підключень, потрібно приблизно визначити трафік Р0, який створюватиметься в мережі при використанні наявного і передбаченого в майбутньому програмного забезпечення.
Щоб отримати цю приблизну цифру (Р0), можна використати наступний спосіб: визначте максимальний розмір реально документа (Sд), з яким працює користувач (або швидкість з’єднання необхідну для нормальної роботи програми Sp), і помножте його (її) на кількість користувачів N.
Р0= Sд *N/c +Sp*N , Мбіт/с (2.1)
Допустимо, максимальний розмір документа становить 300 Кбайт, а в мережі планується робота 30 користувачів. У результаті отримуємо:
Р0= (300*30)/с + 0 * 30 = 9000 Кбайт/с = 9Мбайт/с = 72 Мбіт/с.
Якщо допустити, що всі користувачі одночасно захочуть отримати доступ до своїх документів, то цією дією вони створять трафік 72 Мбіт / с. Звичайно, підрахунок дуже приблизний, проте на цю цифру цілком можна орієнтуватися при попередньому виборі базової мережевої технології. Таким чином, можна зробити висновок: щоб користувачі мережі не відчували незручностей від «сусідства» один з одним, а також могли працювати з необхідним набором програмного забезпечення, швидкість мережі повинна бути не менше 72 Мбіт / c.
Якщо мережа не однорідна, тобто поділена на сегменти (фізичні складові) то вище перелічені дії необхідно провести для кожної частини.
Після підрахунків, маючи два основні параметри, а саме кількість майбутніх підключень і приблизний трафік даних, можна приступити до вибору потрібного мережевого стандарт (опис стандартів приведений нижче та в таб.1). Але при виборі необхідно звертати увагу на фізичну можливість впровадження вибраного стандарту та побажання замовника.
Надайте пояснення зробленого вибору
Wi-Fi, WiFi (від англ. Wireless Fidelity) — торгова марка, що належить Wi-Fi Alliance. Загальновживана назва для стандарту бездротового (радіо) зв'язку передачі даних, який об'єднує декілька протоколів та ґрунтується на сімействі стандартів IEEE 802.11 (Institute of Electrical and Electronic Engineers — міжнародна організація, що займається розробкою стандартів у сфері електронних технологій). Найвідомішим і найпоширенішим на сьогодні є протокол IEEE 802.11g, що визначає функціонування бездротових мереж.
Установка Wireless LAN рекомендувалась там, де розгортання кабельної системи було неможливо або економічно недоцільно.
Зазвичай схема Wi-Fi мережі містить не менш однієї точки доступу та може легко масштабуватись.
Також можливо підключення двох клієнтів в режимі точка-точка (Ad-hoc), коли точка доступу не використовується, а клієнти з'єднуються за участю мережевих адаптерів «напряму». Точка доступу передає свій ідентифікатор мережі (SSID) з допомогою спеціальних сигнальних пакетів на швидкості 0,1 Мбіт/с кожні 100 мс. Тому 0,1 Мбіт/с — найменша швидкість передачі даних для Wi-Fi. Знаючи SSID мережі, клієнт може вияснити, чи можливо підключення до даної точки доступу. При потраплянні в зону дії двох точок доступу з ідентичними SSID приймач може вибирати між ними на основі даних про рівень сигналу. Стандарт Wi-Fi дає клієнту повну свободу при виборі критеріїв для з'єднання.
Таблиця 2.1 - Порівняння основних мережевих стандартів
| Мережевий стандарт | Середовище передачі | Шв. пер., Мбіт/с | Макс. кільк. підключень | Макс. відст. з’вязку, м |
| 802.11a | Радіохвилі | |||
| 802.11b | Радіохвилі | |||
| 802.11g | Радіохвилі | |||
| 802.11n | Радіохвилі | |||
| 10Base-5 | Коаксіальний кабель | |||
| 10Base-2 | Коаксіальний кабель | |||
| 10Base-T | “Вита пара” | |||
| 10Base-F | Оптоволокно | |||
| 100Base-TX | “Вита пара” | |||
| 100Base-T4 | “Вита пара” | |||
| 100Base-FX | Оптоволокно | |||
| 1000Base-T | “Вита пара” | |||
| 1000BaseLX | Оптоволокно | |||
| Bluetooth 3.1 | Радіохвилі | |||
| HomePNA 3.1 | Телефонні лінії, коаксіальний кабель | |||
| HomePlug AV | Електролінії | |||
| v.90 | Телефонна лінія | 56,4 | ||
| xDSL | Телефонна лінія | 62 / 26 | 7,5 |
Однак, стандарт не описує всі аспекти побудови безпровідних локальних мереж Wi-Fi. Тому кожен виробник устаткування вирішує цю задачу по-своєму, застосовуючи ті підходи, які він вважає за якнайкращі з тієї або іншої точки зору. Тому виникає необхідність класифікації способів побудови безпровідних локальних мереж.
За способом об'єднання точок доступу в єдину систему можна виділити:
· Автономні точки доступу (децентралізовані)
· Централізовані точки доступу (під управлінням контролера)
· Безконтролерні, але не автономні (керовані без контролера)
За способом організації і управління радіоканалами можна виділити безпровідні локальні мережі:
· Із статичними налаштуваннями радіоканалів
· З динамічними (адаптивними) налаштуваннями радіоканалів
· З «шаруватою» або багатошаровою структурою радіоканалів
Наявність Wi-Fi-зон (точок) дозволяє користувачу підключитися до точки доступу (наприклад, до офісної, домашньої або публічної мережі), а також підтримувати з'єднання декількох комп'ютерів між собою.
Максимальна дальність передачі сигналу у такій мережі становить 100 метрів, однак на відкритій місцевості вона може досягати до 300—400 м. Дальність залежить від потужності передавача (яка в окремих моделях обладнання регулюються програмно), наявності та характеристики перешкод, типу антени.
Окрім 802.11b, ще є бездротовий стандарт 802.11a, який використовує частоту 5 ГГц та забезпечує максимальну швидкість 54 Мбіт/с, а також 802.11g, що працює на частоті 2,4 ГГц і також забезпечує 54 Мбіт/с. Крім цього, наразі ведеться розробка стандарту 802.11n, який у майбутньому зможе забезпечити швидкості до 320 Мбіт/с.
Ядром бездротової мережі Wi-Fi є так звана точка доступу (Access Point), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналів Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.
Для того, щоб підключитися до точки доступу та відчути всі переваги бездротової мережі, власник 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.
Wi-Fi Direct (раніше відомий як Wi-Fi Peer-to-Peer) дозволяє комп'ютерам і портативним ґаджетам зв'язуватися один з одним безпосередньо за існуючим протоколом Wi-Fi без використання маршрутизаторів і точок доступу. Тобто з'єднання встановлюється так само просто, як через Bluetooth. Важливим моментом є те, що для організації прямого з'єднання досить, щоб тільки один з пристроїв відповідало стандарту Wi-Fi Direct. Іншими словами, до сертифікованої апаратури може бути підключено будь-яке сучасне обладнання з підтримкою Wi-Fi.
Переваги Wi-Fi:
- Дозволяє розвернути мережу без прокладки кабеля, що може зменшити вартість розгортання і/або розширення мережі. Місця, де не можна прокласти кабель, наприклад, поза приміщеннями і в будівлях, що мають історичну цінність, можуть обслуговуватися безпровідними мережами.
- Дозволяє мати доступ до мережі мобільним пристроям.
- Wi-Fi пристрої широко поширені на ринку. Гарантується сумісність устаткування завдяки обов'язковій сертифікації устаткування з логотипом Wi-Fi.
- Випромінювання від Wi-Fi пристроїв у момент передачі даних на два порядки (у 100 разів) менше, ніж біля стільникового телефону.
Недоліки Wi-Fi:
- Частотний діапазон і експлуатаційні обмеження в різних країнах неоднакові. У багатьох європейських країнах дозволено два додаткові канали які заборонені в США; У Японії є ще один канал у верхній частці діапазону, а інші країни, наприклад Іспанія, забороняють використання низькочастотних каналів. Більш того, деякі країни, наприклад Росія, Білорусь і Італія, вимагають реєстрації всіх мереж Wi-Fi приміщень, що працюють зовні, або вимагають реєстрації Wi-Fi-оператора.
- Найпопулярніший стандарт шифрування WEP може бути відносно легко зламаний навіть при правильній конфігурації (через слабку стійкість алгоритму). Не зважаючи на те, що нові пристрої підтримують досконаліший протокол шифрування даних WPA і WPA2, багато старих точок доступу не підтримують його і вимагають заміни.
Комерційний доступ до сервісів на основі Wi-Fi надається в таких місцях, як інтернет-кафе, аеропорти і кафе по всьому світу, зазвичай ці місця називають Wi-Fi-кафе (Укртелеком в Україні надає послуги Wi-Fi («ОГО! Wi-Fi») у всіх містах країни. Покриття поширюється не лише на центри міст, великі готелі, ресторани, кафе, вокзали аеропорти, але і на бібліотеки, відділення «Телекомсервіс» тощо).
Ethernet (езернет, від лат. aether — етер) — базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.
Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet).
На фізичному рівні станції Ethernet спілкуються між собою за допомогою передачі одна одній пакетів — невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально. Кожна Ethernet-станція має свою MAC-адресу, яка використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакету. Мережні карти, як правило, не сприймають пакетів, що адресовані іншим Ethernet-станціям. Унікальна МАС-адреса записується в контролер кожної мережної карти.
Ethernet — архітектура мереж, що грунтується на логічній топології шини, за фізичною реалізацією розрізняють:
· 10BASE5 — Thick («товстий») Ethernet;
· 10Base2 — Thin («тонкий») Ethernet;
· 10BaseT — Twisted-pair Ethernet (Ethernet на витій парі);
· 10Broad36 —на широкосмуговому 75-Омному коаксіальному кабелі;
· 10BaseF — кілька варіантів мережі на оптоволоконному кабелі.
Перший елемент в умовному позначенні архітектури — швидкість передавання в Мбіт/с; другий елемент позначає спосіб передавання: Base — пряме немодульоване передавання, Broad — використання широкосмугового кабелю з частотним ущільненням каналів; третій елемент — середовище передавання (T — вита пара, F — оптоволокно) або довжина сегмента кабелю в сотнях метрів (сучасні мережні адаптери дають змогу збільшувати довжину сегмента, наприклад для 10Base2, до 250–300 метрів)
Fast Ethernet (Швидкий Ethernet) — термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с.
Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні. Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2.
Мережі Fast Ethernet завжди мають ієрархічну деревоподібну структуру, побудовану на концентраторах/комутаторах, як і мережі l0-Base-T/l0Base-F. Основною відмінністю конфігурацій мереж Fast Ethernet є скорочення діаметра мережі приблизно до 200 м.
При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати в повнодуплексному режимі, який немає обмеження на загальну довжину мережі, а залишаються тільки обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер — комутатор чи комутатор — комутатор). Тому при створенні магістралей локальних мереж великої довжини технологія Fast Ethernet також активно застосовується, але тільки в повнодуплексному варіанті, разом з комутаторами.
Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм такі назви:
· l00Base-TX для двопарного кабелю на неекранованій витій парі UTP категорії 5 чи екранованій витій парі STP;
· 100Base-T4 для кабелю з чотирьох пар на неекранованій витій парі UTP категорії 3, 4 чи 5;
· l00Base-FX для багатомодового оптоволоконого кабелю, використовуються два волокна.
Всього в наш час визначено 5 різних режимів роботи, що можуть підтримувати пристрої l00Base-TX чи 100Base-T4 на витих парах:
· l0Base-T — 2 пари категорії 3;
· l0Base-T full-duplex — 2 пари категорії 3;
· l00Base-TX — 2 пари категорії 5 (STP);
· 100Base-T4 — 4 пари категорії 3;
· l00Base-TX full-duplex — 2 пари категорії 5 (чи Type 1A STP).
Режим l0Base-T має найнижчий пріоритет у переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-T4 — найвищий.
Gigabit Ethernet (GbE) була наступним кроком, збільшуючи швидкість до 1000 Мбіт/с. Первинний стандарт на Gigabit Ethernet є стандартизованим, як IEEE 802.3z. 802.3z зазвичай називаються 1000Base-X, де X-посилання на -CX,-SX,-LX або (нестандартних)-ZX.
IEEE 802.3ab, ратифікований у 1999 році, визначає Gigabit Ethernet передачі неекранованної витої пари (UTP) категорії 5, 5e або 6 кабелів і став відомий як 1000Base-T. При ратифікації 802.3ab, Gigabit Ethernet стала настільною технікою, для організації якої можуть використовувати існуючий мідній кабельної інфраструктури.
Однак у більшості систем не можуть використовувати Ethernet-мережі в повній швидкості через інші проблеми, такі, як затримка, зчитування і запис з диску, або повільніші посилання в загальній мережі.
Існують чотири різних фізичних шари стандартів для Gigabit Ethernet:
- 1000Base-SX, для передачі багатомодові волокна;
- 1000Base-LX, для передачі одномодові волокна;
- 1000Base-CX, для передачі збалансованим мідним кабелем
- 1000BASE-T, для передачі вита пара .
Bluetooth (англ. Bluetooth) — це технологія бездротового зв'язку, в даний час розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), до якої входять також Lucent, Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов'язана з мережними технологіями. Основне призначення Bluetooth — забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.
Інтерфейс Bluetooth дозволяє передавати як голос так і дані. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-чип) дозволяє встановлювати зв'язок у межах 10 або 100 метрів. Різниця у відстані, безумовно, велика, однак з'єднання в межах 10 метрів дозволяє зберегти низьке енергоспоживання, компактний розмір і досить невисоку вартість компонентів. Так, малопотужний передавач споживає всього 0.3 мА в режимі standby і в середньому 30 мА при обміні інформацією. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.
Технологія Bluetooth працює за принципом FHSS (англ. Frequency-hopping spread spectrum). Коротко це можна пояснити так: передавач розбиває дані на пакети і передає їх по псевдовипадковому алгоритму стрибкоподібної перебудови частоти(1600 разів в секунду), або шаблоном (pattern), складеному з 79 підчастот. "Зрозуміти" один одного можуть тільки ті пристрої, які налаштовані на один і той самий шаблон передачі - для сторонніх приладів передана інформація буде звичайним шумом.Основним структурним елементом мережі Bluetooth є так звана "пікомережа" (piconet) - сукупність від 2 до 8 пристроїв, що працюють на одному і тому ж шаблоні. У кожній пікомережі один пристрій працює як master, а інші як slave. Master визначає шаблон, на якому працюватимуть усі slave-пристрої його пікомережі, і синхронізує її роботу. Стандарт Bluetooth передбачає з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою пікомереж (до 10) в так звану "scatternet" (англ. to scatter звучить як "розсіювати"). Для цього кожна пара пікомереж повинна мати як мінімум один спільний пристрій, який буде master(ом) в одній і slave(ом) в інший. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, однак ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же Internet для більш далекого зв'язку. Частотний діапазон Bluetooth в більшості країн вільний від ліцензування, але у Франції, Іспанії та Японії через законодавчі обмеження необхідно використовувати відмінні від зазначених вище частоти.
Основним напрямком використання Bluetooth має стати створення так званих персональних мереж (PAN, або private area networks), які включають такі різнопланові пристрої, як мобільні телефони, PDA, МР3-плеєри, комп'ютери і навіть мікрохвильові печі з холодильниками. Можливість передачі голосу дозволяє вбудовувати інтерфейс Bluetooth в бездротові телефони або, наприклад, бездротові гарнітури для телефонів. Можливості застосування Bluetooth на практиці безмежні: крім синхронізації PDA з настільним комп'ютером або під'єднування до низькошвидкісної периферії на зразок клавіатур або мишей, інтерфейс дозволяє дуже просто і з невеликими витратами організувати домашню мережу. Причому вузлами цієї мережі можуть бути будь-які пристрої, що мають потребу в інформації або володіють необхідною інформацією.
HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance,) — це об'єднана асоціація некомерційних промислових компаній, які просувають і стандартизують технології домашніх мереж за допомогою існуючих в будинках коаксіальних кабелів та телефонних ліній. HomePNA 3.1 — це перший із нового покоління стандартів домашніх мереж, розроблений для нових «розважальних» додатків, таких як IPTV, які передбачають наявність високої та стійкої продуктивності в цілому будинку. Технологія цього типу забезпечує додаткові можливості, такі як гарантована якість обслуговування. HomePNA 3.1 використовує частоти вищі за ті, які використовуються технологіями ADSL, ISDN і телефонними дзвінками на лінії і нижче тих, що використовуються для телетрансляції і супутникової телетрансляції DVB-S по коаксіальному кабелю, тому HomePNA 3.1 може співіснувати з цими сервісами в одних кабелях. HomePNA 3.1 був розроблений як для збільшення функціональності в коаксіальних проводах і розширення їх мережевих можливостей, так і для подолання деяких обмежень телефонних мереж
Вимоги до HomePNA 3.1:
1. Стандартний телефонний або коаксіальний кабель (той, який використовується зараз для цифрового телебачення)
2. Обладнання, сертифіковане HomePNA. Сертифіковані продукти можуть бути знайдені в «членській продукції»
HomePlug AV або PLC (англ. Power Line Communication) — відносно нова телекомунікаційна технологія категорії «остання миля». Так званий «Інтернет з розетки», що базується на використанні внутрішньо-будинкових і внутрішньо-квартирних електромереж для високошвидкісного інформаційного обміну.
У цій технології, заснованої на частотному поділі сигналу, високошвидкісний потік даних розбивається на декілька низько-швидкісних, кожен з яких передається на окремій частоті з подальшим їх об'єднанням в один сигнал. При цьому PLC-пристрої можуть «бачити» і декодувати інформацію, хоча звичайні електричні пристрої — лампи розжарювання, двигуни і т. п. — навіть «не здогадуються» про присутність сигналів мережевого трафіку і працюють у звичайному режимі.
Недоліки:
- Порушення прийому радіохвиль в приміщеннях, де працюють PLC-модеми, особливо на середніх та коротких хвилях, але на дуже невеликій відстані близько 3-5 метрів від модему.
- Пропускна здатність мережі по електропроводці ділиться між усіма його учасниками. Наприклад, якщо в одній Powerline-мережі дві пари адаптерів активно обмінюються інформацією, то швидкість обміну для кожної пари буде складати приблизно по 50% від загальної пропускної здатності.
- На стабільність і швидкість роботи PLC впливає якість виконання електропроводки, наявність стиків з різних матеріалів (наприклад, мідного і алюмінієвого провідника), а також просто кількість з'єднань провідника.
- Не працює через мережеві фільтри і ДБЖ, не обладнані спеціальними розетками «PLC READY».
- На якість зв'язку можуть надавати негативний вплив дешеві енергозберігаючі лампи, імпульсні блоки живлення та зарядні пристрої. Максимальний вплив на швидкість в мережі перераховані прилади роблять при підключенні в безпосередній близькості від PLC-модему.
Комуто́вана лі́нія зв'язку́ (англ. Dial-up link) — лінія зв'язку, встановлювана тільки на час з'єднання пристрою-передавача і пристрою-приймача. Для зв'язку з інтернетом, як правило, в даних лініях використовується модем і телефонна лінія. В комп'ютерних мережах використовуються мережеве обладнання і різні лінії зв'язку.
Стандарт V.90 — це дуплексний асиметричний протокол передачі. Швидкість в прямому напрямку досягає 56 кбіт/с, а у зворотному — 33,6 кбіт/с.
Телефонний зв'язок через модем не вимагає ніякої додаткової інфраструктури, крім телефонної мережі. Підключення до мережі за допомогою модему по звичайній комутованій телефонній лінії зв'язку - єдиний вибір, доступний для більшості віддалених районів, де отримання широкосмугового зв'язку неможливо через низьку щільність населення.
Вартість доступу в Інтернет через комутований доступ часто визначається за часом, проведеним користувачем в мережі, а не за обсягом трафіку. Доступ по телефонній лінії - це непостійний або тимчасовий зв'язок. Провайдери послуг Інтернету найчастіше встановлюють обмеження на тривалість зв'язку і роз'єднують користувача після закінчення відведеного часу, внаслідок чого необхідно повторне підключення.
xDigital subscriber line (DSL, на початку — digital subscriber loop) — родина технологій, що дозволяють значно розширити пропускну здатність абонентської лінії місцевої телефонної мережі шляхом використання ефективних лінійних кодів і адаптивних методів корекції викривлень лінії на базі сучасних досягнень мікроелектроніки і методів цифрової обробки сигналу.
Технології DSL підтримують передачу голосу, високошвидкісну передачу даних і відеосигналів, створюючи при цьому значні переваги як для абонентів, так і для провайдерів. Існуючі типи технології DSL розрізняються за методом модуляції, що використовується для кодування даних, та швидкістю передачі даних.