Беспроводные сети

1.

БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ
ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТЫ БИ-19: ПОПКОВ Д., НИКОЛАЕНКО Е., ДОРЖИЕВ В.,
БАРЛУКОВ Н., ХАШИМОВ Ж.

2.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1.
Введение
2.
История развития
беспроводных сетей
3.
Зарождение
беспроводных сетей
Технологии беспроводных сетей
ИК - технологии
WPAN
WLAN
Bluetooth
4. Преимущества
беспроводных сетей
WI-FI
История Bluetooth
История Wi-Fi
1970-е годы: первые
беспроводные сети
Принцип работы Bluetooth
Принцип работы Wi-Fi
Стандарты Bluetooth
Стандарты WI-FI
1980-е годы: рынок услуг
беспроводной связи
начинает развиваться
Плюсы и минусы Bluetooth
Плюсы и минусы Wi-Fi
Безопасность Bluetooth
Безопасность Wi-Fi
Оборудование Bluetooth
Оборудование WI-FI
1990-е годы: позиция
беспроводных сетей на
рынке укрепляется
Середина 1990-х годов:
появление новых
беспроводных сетей
Конец 1990-х годов:
появление беспроводной
Internet-связи
ZigBee
WMAN
История ZigBee
Принцип работы ZigBee
История WiMAX
Стандарты ZigBee
Принцип работы WiMAX
Плюсы и минусы ZigBee
Стандарт WiMAX
Безопасность ZigBee
Плюсы и минусы WiMAX
Оборудование ZigBee
Безопасность WiMAX
Оборудование WiMAX
WiMAX
5. Недостатки
беспроводных сетей
6. Перспективы развития
беспроводных сетей
Bluetooth
ZigBee
Wi-Fi
WiMAX
Starlink

3.

ВВЕДЕНИЕ
• Сложно представить жизнь современного
человека без интернета. Просмотр почты,
ведение деловой и личной переписки, чтение
новостей, просмотр фильмов и телепередач,
стало возможным с появлением компьютерных
сетей. А с появлением мобильных устройств,
таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки
появилась возможность обмена информации
практически в любом месте, где бы человек не
находился. Это стало возможным с появлением
беспроводных сетей.

4.

ВВЕДЕНИЕ
• Беспроводные сети — элементы
информационных технологий,
предназначенные для передачи данных
между приемником и отправителем на
большие или малые расстояния без
применения проводов. Для передачи данных
могут использоваться разные технологии, к
примеру, радиоволны, оптические,
инфракрасные и лазерные системы.

5.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

6.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
Чтобы лучше представлять себе перспективы развития беспроводного
рынка, надо проследить историю его возникновения и развития.
В 1895 году появился первый аппарат, который был способен принимать
радиосигналы (через азбуку Морзе). Изобретателем его стал русский
ученый Александр Попов. Но, надо сказать, что его авторство по сей
день находится под вопросом. Основным конкурента его считается
итальянский предприниматель и радиотехник Гульельмо Маркони. В
1896 году он представил общественности схожий аппарат, принцип
действия которого был аналогичным. Тогда же он получил первый
патент в отрасли радио. Уже после смерти Александра Попова Маркони,
а еще немецкий инженер Карл Брауни, получил Нобелевскую премию
за работу над созданием беспроволочного телеграфа.
История беспроводных технологий берет свое начало в конце XIX века,
когда получил свое развитие телеграф Маркони. Запатентованная в 1896
году в Англии, эта технология обеспечивала передачу радиоволн без
проводов на большие расстояния. Однако телеграф Маркони мог
передавать только точки и тире азбуки Морзе, а не живой голос. На
первом этапе его применение было ограничено связью «кораблькорабль» или «корабль-берег».
После того как изобретение телеграфа продемонстрировало потенциал
беспроводной связи, компании и индивидуальные пользователи стали
активно искать аналогичные способы передачи голоса. Повторяя успех
Маркони, американский изобретатель Реджинальд Фессенден (Reginald
Fessenden) осуществил первую полноценную радиотрансляцию в 1906
году — с этого момента мы уже можем говорить о технической
революции.

7.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
• В 1920 году такие компании, как General Electric (GE),
AT&T и вновь созданная Radio Corporation of America
(RCA) включились в создание беспроводной индустрии —
АМ-радио. Результаты были совершенно потрясающими;
что-то похожее наблюдалось лишь семьюдесятью годами
позже в связи с ростом Internet.
• Беспроводные технологии распространялись, даже
несмотря на глобальную депрессию 1930-х годов и
появление таких новшеств, как радио с частотной
модуляцией (FM) и телевидение. Вторая мировая война
только ускорила развитие беспроводной связи, поскольку
военные вкладывали в это значительные ресурсы.

8.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
• После Второй мировой войны развитие беспроводных
технологий массового применения затормозилось.
Ветер перемен подул только после запуска советского
спутника в 1957 году. Сразу после этого США и СССР
начали соперничество за освоение космоса, вкладывая
огромные финансовые и человеческие ресурсы в новые
космические технологии. Однако связь с космическими
кораблями требовала современных беспроводных
коммуникационных систем, и на их создание были
брошены немалые силы. Это оказало существенное
влияние на будущее беспроводных систем.

9.

1970-Е ГОДЫ: ПЕРВЫЕ БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ
• Первые беспроводные телефонные системы появились в США
в 1970-е годы. Основанные на технологии, разработанной в
лабораториях Белла компании АТ&Т, эти системы были
аналоговыми, работали в ограниченном диапазоне частот и
могли одновременно обрабатывать только небольшое число
вызовов. Их использовали в основном для обеспечения
безопасности и усиления силовых структур. Основной
недостаток таких систем состоял в том, что они не могли
поддерживать связь непрерывно при перемещении абонента
от одной базовой станции к другой.
• Самой большой помехой на пути дальнейшего развития сети
была легитимность частоты. Изначально правительства
разных стран планировали использовать радио для военных
целей и обеспечения безопасности. Как беспроводной спектр
регулировался государством, для общества оставалось
тайной. Сталкиваясь со стремительным развитием
беспроводных технологий во всем мире, правительственные
круги были вынуждены разрабатывать правила выделения
беспроводного спектра для его использования широкими
слоями населения.

10.

1980-Е ГОДЫ: РЫНОК УСЛУГ БЕСПРОВОДНОЙ
СВЯЗИ НАЧИНАЕТ РАЗВИВАТЬСЯ
• В 1980-е годы США и остальные страны мира приняли разные стратегии
распространения новых беспроводных сетей. В Европе и Азии было
решено развивать единый стандарт беспроводной передачи голоса (Global
System for Mobile communications — GSM), а в США действовали
конкурирующие стандарты. Эта ситуация будет подробно обсуждаться в
следующем разделе. В то время на существование двух принципиально
разных путей развития не обращали внимания ни политики, ни технологи.
Только в XXI веке разница стратегий проявилась в полной мере, поскольку
из за повсеместного распространения мобильной связи возникла
потребность в глобальной беспроводной сети. К сожалению, оказалось, что
быстро решить возникшие проблемы не удастся.
• Перед американской Федеральной комиссией по телекоммуникациям
(Federal Communications Commission, FCC) была поставлена задача
выработать процедуру лицензирования радиоспектра для удовлетворения
запросов рынка. Весной 1981 года FCC огласила свое намерение выделить
полосу частот в 40 МГц в главных промышленных и городских регионах
США. Это был очень существенный шаг в плане развития
коммуникационной емкости. Такая полоса спектра давала возможность
организации 666 каналов сотовых коммуникаций в каждом регионе. По
сравнению с имеющимися до тех пор 44 каналами это был настоящий
«квантовый скачок» в сторону увеличения емкости. Изначально FCC
стремилась обеспечить мобильной сотовой связью крупные города США,
но в конечном счете такая сеть должна была охватывать все 300
промышленных регионов страны.

11.

1980-Е ГОДЫ: РЫНОК УСЛУГ БЕСПРОВОДНОЙ
СВЯЗИ НАЧИНАЕТ РАЗВИВАТЬСЯ
• С 1983 года FCC начала выдавать лицензии на
разворачивание сетей в основных регионах
США. В октябре того же года Ameritech — одна
из семи компаний, образовавшихся после
раздела АТ&Т, запустила первую
коммерческую систему сотовой связи в Чикаго
и очень быстро привлекла 3000 абонентов (см.
James В. Murray. Wireless Nation. — Cambridge,
Massachusetts: Perseus Publishing, 2001, р. 70).
Первые сети были аналоговыми; благодаря
вышеупомянутой политике невмешательства
со стороны FCC развитию совместимых сетей
практически не уделялось внимания.

12.

1990-Е ГОДЫ: ПОЗИЦИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
НА РЫНКЕ УКРЕПЛЯЕТСЯ
• В течение 1990-х годов беспроводные технологии наконец-то
завоевали достойное место на рынке. В начале 60-х годов
один из основателей компании Intel Гордон Мур (Gordon
Moore) предсказал, что число транзисторов, располагаемых
на одном чипе, будет возрастать вдвое примерно каждые 18
месяцев. Со временем оказалось, что это предсказание
выполняется на удивление точно. В 1990-е годы действие
«закона Мура» привело к появлению быстрых и недорогих
чипов для персональных компьютеров и сотовых телефонов;
дешевели и другие компоненты телефонов. Кроме того, сети
продолжали расширяться, улучшалось качество передачи и
приема сигнала. Аппараты, которые прежде стоили более
3000 долларов и свидетельствовали о принадлежности их
владельца к элите, теперь стали достоянием масс.
• В 1991 году стала предлагать свои услуги первая
коммерческая GSM-сеть в Скандинавии. Первый оператор за
пределами Европы, а именно в Австралии, появился через
год. GSM и другие сетевые стандарты (TDMA, CDMA, а также
PDC- Personal Digital Communication, «персональная цифровая
коммуникациях») известны сегодня как сети второго
поколения (2G).

13.

СЕРЕДИНА 1990-Х ГОДОВ: ПОЯВЛЕНИЕ
НОВЫХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
• Вдобавок к расширяющимся сетям, которые передают голос, в 90-е
годы появились многочисленные беспроводные сети,
ориентированные только на передачу текстовых данных, в частности
пейджинговые системы. Они существовали с 60-х годов, но их
использование ограничивалось некоторыми вертикальными рынками,
например в областях охраны правопорядка и медицины. Подобные
системы были односторонними и могли посылать только сигнал типа
звонка. Начиная с начала 90-х годов операторы стали активно
совершенствовать такие сети, расширять их функциональность,
обеспечивая возможность двусторонней связи и передачу буквенных
и цифровых сообщений. Как и в случае с мобильной голосовой связью,
на рынке пейджинга быстро образовались два конкурирующих
стандарта: один— европейский (Ermes), а второй — для остального
мира (FLEX). Главное различие между ними заключалось в том, что
Ermes был сформирован по типу GSM в результате сотрудничества
многих операторов по всей Европе, а FLEX задумывался и
разрабатывался американским гигантом — Motorola.

14.

СЕРЕДИНА 1990-Х ГОДОВ: ПОЯВЛЕНИЕ
НОВЫХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
• В 1990-е годы появились и другие сети, ориентированные
только на передачу данных. В 1992 году США начали создавать
новую беспроводную пакетную сеть для передачи данных под
названием CDPD (Cellular Digital Packet Data — сотовые
цифровые пакетные данные). CDPD обеспечивала достаточно
высокую скорость передачи (до 19,2 Кб/с) и использовала
протокол ТСР/IP (Transmition Control Protocol/Internet Protocol),
обеспечивающий прямую совместимость с Internet. CDPD была
разработана с тем расчетом, чтобы можно было работать на
оборудовании AMPS-сети, поэтому инфраструктура для CDPD
обходилась недорого.
• Кроме создания беспроводных сетей передачи данных на
дальние расстояния, предпринимались попытки сформировать
стандарты беспроводной связи на средних (менее 100 м) и
коротких расстояниях. Еще до конца 1990-х годов эти замыслы
воплотились в стандартах беспроводных LAN и Bluetooth.

15.

КОНЕЦ 1990-Х ГОДОВ: ПОЯВЛЕНИЕ
БЕСПРОВОДНОЙ INTERNET-СВЯЗИ
• В самом разгаре революции беспроводной связи вышла на
сцену еще одна технология, «подрывающая традиции», —
World Wide Web, Всемирная паутина. На первом этапе своего
коммерческого развития Паутина управлялась компанией
Netscape Communication Corp. среди пользователей
разгорелись такие страсти, каких еще не видела история.
Обитатели Internet были в восторге от того, что можно
получать доступ к необъятным хранилищам информации и
устанавливать связь с другими людьми по всей планете —
впрочем, только при наличии очень мощного компьютера.
• Далеко не сразу появилась идея работы в Сети при помощи
беспроводных устройств. Одним из новаторов в этой области
была компания Unwired Planet, основанная в 1995 году и
получившая в декабре того же года патент США на
реализацию интерактивного доступа в Internet с
применением беспроводного устройства.

16.

КОНЕЦ 1990-Х ГОДОВ: ПОЯВЛЕНИЕ
БЕСПРОВОДНОЙ INTERNET-СВЯЗИ
• Задумка была крайне проста: подобно тому как компания Netscape открыла Сеть миллионам людей при помощи
своего браузера, Unwired Planet собиралась использовать собственный браузер. В течение двух лет удалось
убедить фирмы Ericsson, Nokia, Motorola создать WAP-форум и перевести в коммерческое русло концепцию
беспроводного доступа к Сети с мобильного устройства. К концу 1997 года более 90 компаний присоединились к
WAP-форуму. Это был не просто комитет по разработке технологии, а промышленно-торговая ассоциация, в цель
которой входили продвижение и развитие беспроводной Internet-связи. Первая спецификация стандарта WAP 1.0
была выпущена в конце 1997 года и окончательно утверждена в середине 1998 года.
• Как и сети беспроводной передачи голоса десять лет назад, беспроводные Internet-технологии очень медленно
привлекали пользователей. На самом раннем этапе развития WAP эту услугу Pocket Net стала предлагать
компания АТ&Т Wireless, но абоненты пользовались ею крайне неохотно. Работала дилемма «что раньше: курица
или яйцо? Использование услуг WAP требовало новых терминалов и инфраструктуры, но производители
терминалов и сетевые операторы не стремились вкладывать средства в их изготовление, пока спрос на новые
услуги не станет достаточно высоким. А повышение спроса было очень сложно прогнозировать, так как
потребители не могли определить своего отношения к новым услугам, не имея в распоряжении терминалов.

17.

ТЕХНОЛОГИИ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

18.

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
• Беспроводные сети в зависимости от дальности
действия делятся на 4 группы:
WPAN — Wireless Personal Area Networks
(Беспроводные персональные сети)
WLAN — Wireless Local Area Networks
(Беспроводные локальные сети)
WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks
(Беспроводные городские сети)
WWAN — Wireless Wide Area Network
(Беспроводные глобальные сети)
• Мы рассмотрим первые три группы, так как
WWAN входит в тему сотовых сетей. А также
рассмотрим отдельно взятые технологии каждой
из групп.

19.

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

20.

WPAN
БЕСПРОВОДНЫЕ
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ
СЕТИ

21.

WPAN
• Беспроводные персональные сети WPAN - это
беспроводная сеть низкого диапазона,
покрывающая область в нескольких десятков
метров.
• Сеть такого рода используется, как правило, для
подключения периферийных устройств (таких как
принтеры, мобильные телефоны и бытовые
приборы) или КПК к компьютеру, или пары
находящихся рядом компьютеров без
использования проводного соединения.
• Для создания персональных беспроводных сетей
существует ряд технологий: Основной является
Bluetooth, созданная Ericsson в 1994 году и
предоставляющая максимальную пропускную
способность в 1 Мбит/с на максимальном
расстоянии примерно 30 метров. Bluetooth, также
известная как IEEE 802.15.1, имеет преимущество
низкого энергопотребления, что делает данную
технологию особенно удобной для использования в
небольших устройствах

22.

ИКТЕХНОЛОГИИ

23.

ИСТОРИЯ ИК-ТЕХНОЛОГИИ
• Концепция передачи данных на основе
использования инфракрасных (ИК) каналов
прорабатывалась в течение многих лет и интерес к
ней в настоящее время только расширяется в связи c
возрастающими потребностями в
высокоскоростных беспроводных каналах связи.
• Еще в конце 60-х годов в Москве проводились
испытания передачи данных на базе Российского
оборудования беспроводной инфракрасной связи,
которое было установлено между МГУ и Зубовской
площадью. Потом проводился ряд экспериментов в
начале 70-х годов в различных регионах страны. В
целом, испытания были успешными, но на тот
момент у специалистов сложилось достаточно
прохладное мнение об этой технологии и сводилось
оно к тому, что плохие погодные условия делают
использование беспроводных инфракрасных
каналов неприемлемым и бесперспективным
направлением.
Коммерческие ИК-cистемы передачи трафика для локальных сетей или
внутрикорпоративных систем стали появляться на рынке в начале 90-х
годов. Одним из самых активных первопроходцев была канадская
компания A.T.Schindler, но она была не единственной. Заметную
активность проявляли фирмы Jolt и SilCom. Системы, предложенные
этими компаниями, с обычными сетевыми интерфейсами Ethernet, Token
Ring обеспечивали передачу данных на дистанциях до 500 метров и
использовали в передающем устройстве инфракрасные
полупроводниковые излучающие диоды. Системы текоммуникационного
применения получили свое развитие лишь к 1998 г., когда уровень
развития лазерной технологии позволил освоить в массовом
производстве лазерные полупроводниковые диоды мощностью 100мВт и
более, с высоким показателем параметра наработки на отказ (MTBF) —
более 50 000 часов — тот минимальный уровень, который требуется для
надежного функционирования телекоммуникационной коммерческой
системы.
Значительный опыт, приобретенный в результате большого количества
инсталляций систем передачи информации на основе оптоволоконных
каналов с инфракрасными приемопередатчиками, позволил довести эту
технологию до совершенства. При этом был обеспечен высокий уровень
безопасности данных и достигнута оптимальная стоимость, так как в
данном случае отпадала необходимость в использовании дорогих в
прокладке арендуемых кабельных каналов связи.

24.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ИК-ТЕХНОЛОГИИ
• Сигналы входного интерфейса системы используются для модуляции сигнала в открытом оптическом
канале. Сама технология передачи основывается на передаче данных модулированным излучением в
инфракрасной части спектра через атмосферу. Передатчиком служит полупроводниковый излучающий
диод. В качестве приемника используется высокочувствительный фотодиод. Излучение воздействует на
фотодиод, вследствие чего регенерируется исходный модулированный сигнал. Далее сигнал
демодулируется и преобразуется в сигналы выходного интерфейса. С обеих сторон используется
система линз, на передающей стороне — для получения коллимированного луча, а на приемной
стороне — для фокусирования принятого излучения на фотодиод. Для дуплексной передачи
организуется точно такой же обратный канал.

25.

ИК-ТЕХНОЛОГИИ
• Теперь инфракрасный порт (IrDA: Infrared Data
Association) используется далеко не для передачи
информации, новое назначение — дистанционное
управление всевозможной бытовой электроникой
(телевизор, принтер и т.д.). С приобретением
смартфона, оборудованного ИК-портом, в руки
пользователя попадает универсальный пульт. С его
помощью можно парой касаний дисплея
переключить канал телевизора, отрегулировать
температуру кондиционера, запустить кофеварку и
так далее.
ИК-порт в современных телефонах

26.

BLUETOOTH

27.

ИСТОРИЯ BLUETOOTH
• А почему "Синий зуб"?
• Так как центром разработки изначально была
шведская компания, название имеет яркие
скандинавские корни. "Синий зуб" — такое
прозвище носил король Харальд I,
объединивший земли Дании и Норвегии.
Создаваемая технология была призвана
объединить различные протоколы связи в
единый стандарт.
• Всё началось в 90-е годы двадцатого века.
Именно тогда инженеры ведущих
технологических компаний объединились, чтобы
создать новый стандарт беспроводной связи на
малых расстояниях.

28.

ИСТОРИЯ BLUETOOTH
• В 1994 году шведская компания Ericsson задалась
целью разработать интерфейс, который без
проводов соединял бы сотовый телефон и
гарнитуру. По замыслу разработчиков новый
интерфейс должен был быть универсальным,
недорогим, небольшим и, желательно, не очень
энергоемким. Для проекта была создана
специальная группа, к которой в 1998 году
подключились специалисты Nokia, IBM, Toshiba,
Intel. К этому времени технология уже имела свое
название, но еще не имела всех своих
возможностей.
• В 1999 году была описана и представлена первая
спецификация Bluetooth, Bluetooth 1.0. Создатели
сразу уточнили, что это недоработанный прототип и
нужно время и дополнительные проверки, чтобы
интерфейсом было вполне удобно пользоваться.
• В 2002 году была опробована и утверждена
спецификация Bluetooth 1.1. В ней исправили
недостатки прошлой версии, а именно: стал
отображаться уровень сигнала, появилась
возможность соединять между собой устройства
разных фирм и т.д.

29.

ИСТОРИЯ BLUETOOTH
• В 2004 выходит Bluetooth 2.0, которая позволила
передавать данные со скоростью 2,1 Мбит/сек.
Её усовершенствовали в 2008 до версии 2.1+EDR.
Теперь была повышена безопасность передачи
данных и снижено энергопотребление.
• В течение последующих четырех лет Bluetooth 4.0
получил еще два обновления: 4.1 — с акцентом на
совместимость с сетями LTE и 4.2 — с увеличенной
пропускной скоростью (в 2,5 раза) и улучшенной
безопасностью.
• На излете нулевых появилась Bluetooth 3.0.
Теперь с помощью беспроводного интерфейса
стало реально передавать аудио- и видеофайлы,
а скорость передачи почти сравнялась с
возможностями Wi-Fi.
• В 2016 году SIG анонсировала новую спецификацию
Bluetooth 5.0. По сравнению с предыдущей версией
было в 4 раза увеличена скорость передачи данных,
двукратное увеличение дальности действия
сигнала, уменьшенное энергопотребление по
сравнению с Wi-Fi модулями.
• В 2010 году, была выпущена Bluetooth 4.0. Эта
версия нашла широкое применение в планшетах,
смартфонах, умных часах и фитнес-гаджетах.
Вместо постоянной активности, он включается
лишь в момент отправки или приема данных,
существенно экономя заряд аккумулятора
устройства. Радиус действия увеличен до 100
метров, скорость передачи данных, в угоду
энергоэффективности, снижена 1 Мбит/с.
• Далее в версиях 5.1 и 5.2 у пользователей появилась
возможность определять местоположение и
направление с максимальной точностью.
Повысилась безопасность использованием в
протоколе атрибутов шифрованного соединения,
позволили устройствам динамически
оптимизировать мощность для связи между
подключенными устройствами.

30.

ПРИНЦИП РАБОТЫ BLUETOOTH
• Принцип действия Bluetooth основан на использовании
радиоволн. При включении Bluetooth активируется
радиопередатчик, который работает в ограниченном
диапазоне частот в районе 2,4 ГГц. Эта часть спектра
называется ISM — Industry, Science and Medicine — и
используется в различных бытовых приборах и
беспроводных сетях. После активации радиопередатчик
начинает отслеживать все сигналы в этом диапазоне.
Второе устройство делает то же самое. После того, как
устройства обнаружили друг друга, первое берет на себя
роль передатчика, а второе становится приемником.
• При этом данные передаются по специальному алгоритму
FHSS, который обеспечивает устойчивость к
широкополосным помехам. Согласно этому алгоритму,
частота сигнала Bluetooth скачкообразно меняется 1600 раз
в секунду, перепрыгивая с одной из доступных 79 частот на
другую. Последовательность переключения между
частотами для каждого соединения является
псевдослучайной и известна только передатчику и
приёмнику, которые каждые 625 микросекунд синхронно
перестраиваются с одной частоты на другую.

31.

ПРИНЦИП РАБОТЫ BLUETOOTH
• Таким образом, если рядом работают несколько пар
приёмников-передатчиков, то они не мешают друг
другу. Этот алгоритм также является частью системы
защиты передаваемой информации.
• Перед отправкой по Bluetooth данные разбиваются на
специальные блоки, именуемые пакетами, с
инструкциями по составлению из них исходного файла.
Процессор приемника обрабатывает пакеты, создает
из них передаваемый файл и помещает его в
постоянную память устройства.
• При передаче цифровых данных и аудиосигнала
используются различные схемы кодирования:
аудиосигнал не повторяется, а цифровые данные в
случае утери пакета информации передаются
повторно.

32.

СТАНДАРТЫ BLUETOOTH
Технология
Стандарт
Использование
Пропускная
способность
Радиус действия
Частоты
Bluetooth 1.1
802.15.1
WPAN
до 0.7 Мбит/с
до 10 м
2,4 ГГц
Bluetooth 2.0
802.15.3
WPAN
до 3 Мбит/с
до 100 м
2,4 ГГц
Bluetooth 3.0 +
HS
802.11
WPAN
от 3 до 24
Мбит/с
до 100 м
2,4 ГГц
Bluetooth 4.0 –
4.2
802.11
WPAN
до 25 Мбит/с
до 100 м
2,402 – 2,485 ГГц
Bluetooth 5.0 –
5.2
802.11
WPAN
до 48 Мбит/с
до 300 м
2,402 – 2,485 ГГц

33.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ BLUETOOTH
+
• Использование технологии Bluetooth – один из
самых простых способов соединения двух
устройств. Для организации связи между
устройствами необходимо лишь наличие у них
Bluetooth-адаптера. Что касается переносных
компьютеров, то все сводится к настройке
программной части, так как наличие Bluetoothадаптера у них является практически стандартом.
При этом Bluetooth позволяет достигать скорости до
2–3 Мбит/с при максимальном расстоянии в 150 м.
• Также для связи устройств совершенно не требуется
прямой видимости — устройства начинают
«видеть» друг друга будучи сближенными на
определенное расстояние.
• К преимуществам следует отнести низкое
энергопотребление и стоимость, а также
относительную универсальность.
• Относительная универсальность является как
преимуществом, так и недостатком Bluetooth. Во-первых,
не все адаптеры поддерживают все профили. Во-вторых,
в некоторых ситуациях эта самая универсальность может
оказаться излишней (например, могут возникнуть
трудности при нахождении устройства в сети с большим
числом подключений).
• Одним из главных недостатков сетей Bluetooth является
обеспечиваемый уровень безопасности. Это вызвано
тем, что современная bluetooth-технология не предлагает
никакого средства опознания пользователя, что делает
bluetooth-устройства особенно уязвимыми к так
называемым spoofing-нападениям
(радиодезинформации) и неправильному применению
опознавательных устройств. Особенно слабым аспектом
bluetooth является процесс «спаривания» (pairing)
устройств, при котором происходит обмен ключами в
незакодированных каналах.
• Также к недостаткам стоит отнести низкую скорость
передачи данных.

34.

БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТЯХ BLUETOOTH
• Безопасность является важной проблемой в любой
беспроводной системе. Bluetooth предоставляет
несколько компонентов, обеспечивающих безопасные
беспроводные соединения. Во-первых, на самом высоком
уровне само приложение может обеспечивать
аутентификацию и шифрование, что обязательно
используется в наиболее важных приложениях. Вовторых, спецификация Bluetooth обеспечивает
аутентификацию и гибкое шифрование на уровне базовой
полосы. Третий уровень безопасности основан на
характеристиках передатчика с низкой мощностью и
скачкообразной перестройкой частоты, что помогает
обойти случайные подслушивающие устройства.

35.

BLUETOOTH ОБОРУДОВАНИЕ
• Наибольший интерес, естественно, вызывают
устройства, обеспечивающие переход с уже
существующих интерфейсов на Bluetooth. Одним из
них стало Industrial Bluetooth Serial Port Adapter
шведской компании connectBlue. Как видно из
названия, это устройство предназначено для
промышленного применения и позволяет подключать
к Bluetooth любые приборы, оборудованные
последовательным портом (см. рисунок)
• Типичным вариантом использования может стать,
например, конфигурирование промышленных
установок при помощи ноутбука.
• Характеристики:
• дальность действия - до 10 м,
• скорость передачи - 300-115200 Кбит,
• напряжение питания - 9-30 Вольт

36.

BLUETOOTH ОБОРУДОВАНИЕ
• Компания Belkin, знаменитая, в частности, своими
продуктами для шины USB, представила целый
набор устройств Bluetooth:
• Эта карта формата PCMCIA Type II позволяет всем
устройствам, имеющим подобный слот, получить
Bluetooth интерфейс со скоростью до 721
Кбит/сек. Дальность действия - 10 м.
• Здесь мы видим отличное USB решение для
настольных (и не только) компьютеров:
характеристики те же, что и в предыдущем
случае, к тому же это устройство позволяет
обмениваться данными по голосовым каналам.

37.

BLUETOOTH ОБОРУДОВАНИЕ
• Распространенным вариантом является подключение стандартных устройств ввода через Bluetooth,
например, вот так:

38.

BLUETOOTH ОБОРУДОВАНИЕ
• Чип с Bluetooth и 802.11n на плате смартфона
Google Nexus One
• Адаптер USB Bluetooth 5.0

39.

ZIGBEE

40.

ИСТОРИЯ ZIGBEE
• Потребность в обслуживании низкоскоростных
устройств, доступных, как правило, только через
беспроводные радиосети, возникла еще в начале
1990-х годов. Многие компании вели собственные
работы в направлении создания цифровых сетей
радиосвязи (ad-hoc digital radio networks), которые,
однако, не привели к глобальному успеху в силу
довольно высокой сложности и неразвитости
необходимых технологий. Индустрия двигалась в
первую очередь в сторону высокой пропускной
способности, что способствовало появлению
стандарта WiFi, который, впрочем, оказался не самым
удачным решением для устройств, работающих на
батарейках и не имеющих высокопроизводительных
процессоров. В 2001 году была сформирована
рабочая группа, по разработке протокола ZigBee,
которая начала свою деятельность в рамках комитета,
занимавшегося стандартом беспроводной связи IEEE
802.15.4. Наконец 13 июня 2005 года ZigBee Alliance
объявил о выходе первой (версия 1.0) спецификации
протокола ZigBee, которая на рынке впоследствии
получила распространение под названием ZigBee
2004 Specification. Первые продукты, выполненные в
полном соответствии с этой спецификацией, вышли
на рынок в 2006 году.

41.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ZIGBEE
• ZigBee — протокол верхнего уровня, базирующийся на
беспроводном стандарте IEEE 802.15.4. Передача данных в
рамках сети осуществляется по радиоканалу. Используемые
частоты зависят от региона: для Европы выбрано значение
868 МГц, для США и ряда других стран — 915 МГц. Кроме
того, стандарт предусматривает работу на частоте 2,4 ГГц —
она не имеет привязки к географическому положению. Сеть
ZigBee – самоорганизующаяся, и ее работа начинается с
формирования. Устройство, назначенное при
проектировании координатором персональной сети (PAN
координатор), определяет канал, свободный от помех, и
ожидает запросов на подключение. Устройства,
пытающиеся присоединиться к сети, рассылают
широковещательный запрос. .Устройство, получившее ответ
на широковещательный запрос, обменивается с
присоединяющим устройством сообщениями, чтобы
определить возможность присоединения. Возможность
определяется способностью присоединяющего
маршрутизатора обслужить новые устройства в дополнение
к ранее подключенным .Вступление в сеть
(присоединение):

42.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ZIGBEE
Существует два способа присоединения:
1.
МАС ассоциация
2.
МАС ассоциация доступна любому устройству ZigBee и
осуществляется на МАС уровне. Механизм МАС ассоциации
следующий: Устройство, позволяющее присоединиться к нему,
выставляет на МАС уровне разрешение на присоединение.
Устройство, вступающее в сеть, выставляет на МАС уровне
запрос на присоединение и передает широковещательный
запрос маячка. Получив маячок от устройств, готовых
подключить присоединяемое устройство, последнее определяет,
в какую сеть и к какому устройству оно желает присоединиться,
и выставляет на МАС уровне требование о вступлении с
флажком «повторное присоединение» в значении FALSE. Затем
вступающее устройство направляет на выбранное для
присоединения устройство запрос присоединения и получает
ответ с присвоенным ему сетевым адресом.
Повторное сетевое присоединение.
Повторное сетевое присоединение вопреки названию может
применяться и при первичном присоединении. Оно выполняется
на сетевом уровне. При этом, если вступающее устройство знает
текущий сетевой ключ, обмен пакетами может быть
безопасным. Ключ может быть получен, например, при
настройке. При повторном подключении присоединяющееся
устройство выставляет на сетевом уровне запрос присоединения
и обменивается с подключающим устройством пакетами
«запрос присоединения» – «ответ на запрос присоединения».

43.

СТАНДАРТЫ ZIGBEE
• IEEE 802.15.4 — стандарт, который определяет физический слой и управление доступом к среде для
беспроводных персональных сетей с низким уровнем мощности сигнала и скоростями до 480 Мбит/с.
Стандарт поддерживается рабочей группой IEEE 802.15. Аппаратура, построенная на базе данного
стандарта, относится к устройствам малого радиуса действия. Является базовой основой для
протоколов ZigBee, WirelessHART, MiWi, ISA100.11, Thread, каждый из которых, в свою очередь,
предлагает решение для построения сетей посредством постройки верхних слоёв, которые не
регламентируются стандартом. В качестве альтернативы он может быть использован совместно со
стандартом 6LoWPAN и стандартными протоколами Интернета для построения встроенного
беспроводного Интернета.

44.

СТАНДАРТ ZIGBEE В СРАВНЕНИИ
Стандарт
802.15.4 Zigbee
802.15.1 Bluetooth
802.11 b Wi-Fi
Приложения
Мониторинг, управление
Голос, данные
Данные, видео
Частота, ГГц
0.868
0.915
2.4
Преимущества
Цена, энергосбережение,
Цена, передача голоса
размеры
Скорость, гибкость
Макс.скорость
20 кбит/с
40 кбит/с
250 кбит/с
Дальность, м
10-100, 1000
100
100
Чувствительность, дБм
(сред).
-92
-70
-76
Размер стека , кБайт
>250
>1000
Срок службы батареи,
дней
100-1000
1-7
0,5-1

45.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ZIGBEE
+
1. Благодаря ячеистой (mesh) топологии сети и
использованию специальных алгоритмов
маршрутизации сеть ZigBee обеспечивает
самовосстановление и гарантированную доставку
пакетов в случаях обрыва связи между отдельными
узлами (появления препятствия), перегрузки или
отказа какого-то элемента
2. Устройства ZigBee отличаются низким
электропотреблением, в особенности конечные
устройства, для которых предусмотрен режим
«сна», что позволяет этим устройствам работать до
трех лет от одной обычной батарейки АА и даже
ААА
3. Устройства ZigBee компактны и имеют
относительно невысокую стоимость
4. Простота развертывания и легкость
масштабирования путем простого присоединения
дополнительных устройств
1. Будучи одноканальным решением, ZigBee
далеко не всегда может эффективно бороться с
помехами, которые часто встречаются в
перегруженной полосе 2,4 ГГц, совместно
используемой протоколом с такими
вездесущими технологиями, как Wi-Fi или
Bluetooth.
2. Максимальная пропускная способность 259 кб/с.
3. Устройства ZigBee от разных производителей
часто не совместимы друг с другом.

46.

БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТЯХ ZIGBEE
• Основным механизмом обеспечения
конфиденциальности в сетях ZigBee является надлежащая
защита всех ключевых данных. Спецификация ZigBee
регламентирует безопасность на уровнях NWK и APS и
опирается на базовую структуру безопасности,
регламентированную стандартом IEEE 802.15.4.
• Ключи являются краеугольным камнем архитектуры
безопасности ZigBee. Их защита имеет первостепенное
значение, и ключи никогда не должны передаваться по не
защищенным каналам. Кратковременное (и
единственное) исключение из этого правила имеет место
только в момент присоединения к сети ранее не
настроенного устройства.

47.

ZIGBEE ОБОРУДОВАНИЕ
• Протокол беспроводной связи ZigBee может
применяться для решения множества задач,
среди которых значится и автоматизация домов.
• Центром «Умного дома» может стать устройство
SONOFF ZigBee Bridge, которое позволяет
удаленно управлять подключенными
устройствами и датчиками через протокол
ZigBee, а также позволяет создавать различные
автоматизации и сценарии, позволяющие умным
устройствам, взаимодействовать друг с другом

48.

ZIGBEE ОБОРУДОВАНИЕ
• Датчик температуры и влажности SNZB-01 позволяет
измерять температуру и влажность в режиме
реального времени, что можно использовать для
включения вентилятора или увлажнителя.
• Выключатель беспроводной двухклавишный Aqara
Wireless Remote Switch (Double Rocker). Такой
выключатель можно положить там, где он чаще
пригодится — на тумбу у кровати, в прихожей, на
стол в кабинете. Любую команду из приложения
Aqara, можно привязать к одному из девяти
действий с выключателем. Выключатель передаст
сигнал на Aqara Hub, а тот выполнит инструкцию.
• Примеры инструкций:
Одинарное нажатие левой клавиши уменьшит
яркость умной лампы до 50%;
Одинарное нажатие правой клавиши сделает теплым
температуру света умной лампы;
Одинарное нажатие обеих клавиш сделает яркость
умной лампы максимальной, а температуры света —
холодной;

49.

WLAN
БЕСПРОВОДНЫЕ
ЛОКАЛЬНЫЕ
СЕТИ

50.

WLAN
• Беспроводная локальная сеть (WLAN) объединение беспроводных устройств в сеть
происходит без использования кабелей,
передача данных осуществляется через
радиоэфир. Наиболее распространенной сетевой
технологией для построения беспроводных
локальных сетей является Wi-Fi. Данная
технология обеспечивает необходимое покрытие
помещений для работы конечных пользователей,
например, добавлением в сеть дополнительных
точек доступа.
• WLAN сеть может быть транслирована по всей
площади, как небольших офисов, так и целых
городов. Чаще всего, точка доступа WLAN,
предоставляет доступ в радиусе до 20–200 м.

51.

WI-FI

52.

ИСТОРИЯ WI-FI
В большинстве исследовательских источников указано, что
появился Вай-Фай в 1998 году в лаборатории
радиоастрономии CSIRO, в австралийском городе
Канберра. Протокол для обмена данными «по воздуху»
был создан инженером Джоном О`Салливаном. Им же ещё
в 1991 году была разработана первая версия протокола WiFi, которая была фундаментом для дальнейшего
совершенствования первого беспроводного оборудования.
Имеются сведения, что история создания Вай-Фай имеет
свои истоки ещё в 1985 году. Тогда в Федеральном
агентстве по связи США (Federal Communications
Commission) одобрили возможность нелицензированного
использования определённых частот радиоспектра любым
желающим пользователям. Такому законодательному
начинанию в США последовали государственные структуры
других государств. Поэтому во всём мире приступили к
активной разработке соответствующих устройств для
беспроводных сетей.
Лишь в 1991 году голландские компании NCR Corporation и
AT&T подготовили версию готовой для использования
технологии беспроводной передачи данных. У их
совместного продукта было наименование «WaveLAN». Он
был предназначен для того, чтобы оптимизировать работу
кассовых систем за счёт беспроводного соединения.

53.

ПРИНЦИП РАБОТЫ WI-FI
• Wi-Fi – это беспроводная технология передачи
данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). В
принцип работы Wi-Fi положена передача
зашифрованных сигналов посредством СВЧ-волн
(сверхвысокочастотные волны) на небольшие
(десятки метров) расстояния. Схема сети состоит
минимум из двух элементов: точка доступа и
клиент.
• Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя
сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в
секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически
наименьшая пропускная способность
беспроводного канала.
• Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в
зону действия и обнаружении сигнала устройствоклиент делает вывод о возможности подключения к
ней (разность технологий может стать тому
помехой). Передатчик может и не передавать свой
идентификатор, тогда сеть будет невидимой для
клиентов. Подключиться к ней можно только
посредством ввода SSID и пароля, если она
защищена.

54.

ПРИНЦИП РАБОТЫ WI-FI
• Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является
преимущественно беспроводной маршрутизатор
– роутер. Он и клиенты должны работать в одном
режиме (частота, модуляция сигнала).
Рассмотрим на примере раздачи интернета в
частном доме.
• Роутер получает трафик через сетевой кабель,
преобразовывает его в радиоволны и
распространяет их «по воздуху» в виде
радиосигналов сверхвысокой частоты с
определёнными параметрами. Приёмник
«ловит» эти волны и декодирует их
(расшифровывает, извлекает из них
информацию, которая кодируется несущей
частотой).
• Алгоритмы «упаковки» данных описаны в
соответствующих стандартах и отличаются от
версии к версии. Аналогичным образом
осуществляется и передача цифровых данных.
Принцип Wi-Fi технологии схож с работой
мобильной связи, если не вдаваться в
технические подробности.

55.

ПРИНЦИП РАБОТЫ WI-FI
• Wi-Fi на данный момент использует два
популярные частоты: 2,4 и 5 ГГц.
• 2,4 ГГц – более распространенный стандарт.
Волны имеют меньшую частоту, но и бьют
дальше чем 5 ГГц. Аналогично имеет меньшую
затухаемость от препятствий. Максимальная
скорость при передаче до 300 Мбит в секунду. Из
минусов можно отметить маленькое количество
каналов – их всего 11. Вообще их 13, но 12 и 13
канал не используются.
• 5 ГГц – имеет колоссальную скорость, которую
можно разогнать до нескольких Гигабит (=почти
1000 Мбит) в секунду. Имеет 165 каналов, что
помогает не иметь пересечений с другими
роутерами. Имеет меньший радиус покрытие, а
также волны сильнее подвержены затуханию от
препятствий.

56.

СТАНДАРТЫ WI-FI
• IEEE 802.11a – принят в 1999 году, работает в
частотном диапазоне 5 ГГц (также разделенном
на три непересекающихся поддиапазона) и
обеспечивает максимальную скорость передачи
данных 54 Мбит/с, при этом доступны также
скорости 48, 36, 24, 18, 12, 9 и 6 Мбит/с
• IEEE 802. 11g – принят в 2003 году, является
логическим развитием стандарта 802.11b/b+ и
полностью совместим с ним. Он работает в том
же самом частотном диапазоне 2,4 ГГц, но
обеспечивает максимальную скорость передачи
данных до 54 Мбит/с. Существует также не
сертифицированный IEEE вариант 802.11g+,
который может работать на скоростях вплоть до
140 Мбит/с, однако совместимость
оборудования разных производителей при этом
чаще всего не обеспечивается
• IEEE 802. 11n – был утверждён 11 сентября 2009 года.
Максимальная скорость передачи данных может
достигать 450 Мбит/с за счет технологии
одновременной передачи данных по нескольким
независимым каналам связи MIMO (Multiple-Input
Multiple-Output), благодаря которой также
обеспечивается и гораздо большая зона покрытия
одного передатчика. Технология особенно эффективна в
помещениях в условиях интерференции, когда
существуют различные пути распространения
радиосигнала. Режимы функционирования MIMO
обозначаются как количество каналов, работающих на
передачу и на прием (например, 2x3 MIMO: два канала
на передачу и три – на прием). При этом в устройствах
используется несколько (чаще всего – 2 или 3)
отдельных антенн. Оборудование стандарта 802. 11n
может работать в частотных диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц и
совместимо со стандартным оборудованием
802.11a/b/g.

57.

СТАНДАРТЫ WI-FI
802.11ac - 2014 год, работающий в диапазоне частот 5 ГГц,
Стандарт позволяет существенно расширить пропускную
способность сети, начиная от 433 Мбит/с (устройства с 433 Мбит/с
на канал уже были доступны летом 2014 года) и до 6,77 Гбит/с при
8x MU-MIMO-антеннах.
802.11af (Wi-Fi на частотах эфирного телевиденья), позволяет
использовать беспроводную локальную сеть WLAN в
телевизионном диапазоне ОВЧ и УВЧ 54 и 790 МГц. Стандарт был
утвержден в феврале 2014 года. Система когнитивного радио
используется для передачи по неиспользованным полосам частот
ТВ-канала и со стандартными мерами по ограничению помех для
первичных
пользователей, таких как аналоговое телевидение,
цифровое телевидение и беспроводные устройства передачи
данных.
802.11ad 2016 год (Wi-Fi для скоростной связи периферийных
устройств наподобие мониторов и внешних дисков) частота 60
ГГц, который будет использоваться для соединения устройств,
находящихся в прямой видимости на относительно небольших
дистанциях до 10 м. Скорость передачи данных – до 7 Гбит/с. В
перспективе он призван заменить проводные соединения
компьютерных устройств — в частности, его возможно будет
использовать с принтерами, портативными накопителями,
мониторами и другой периферией.
IEEE 802.11ah — это протокол беспроводной сети,
опубликованный в 2016 году и названный Wi-Fi HaLow
(произносится как «Хей-лоу»), разработанный как дополнение к
стандарту беспроводной сети IEEE 802.11. Этот протокол
работает на нетребующей лицензирования частоте 900 МГц, для
обеспечения расширенного диапазона Wi-Fi сетей, по
сравнению с обычными сетями Wi-Fi, работающими в
диапазонах 2.4 ГГц и 5 ГГц.
IEEE 802.11ax предназначен для работы в уже существующих
спектрах 2,4 ГГц и 5 ГГц, но может включать дополнительные
полосы частот в диапазонах от 1 до 7 ГГц по мере их появления.
В дополнение к использованию технологий MIMO и MU-MIMO
(используется несколько антенн для приёма и передачи), в
стандарте WiFi 6 вводится режим ортогонального частотного
мультиплексирования (OFDMA) для улучшения спектральной
эффективности, и модуляция 1024-QAM для увеличения
пропускной способности.
Стандарт 802.11ay является частью набора стандартов связи IEEE
802.11 для WLAN. Он будет иметь частоту 60 ГГц, скорость
передачи 20-40 Гбит/с и увеличенную дальность передачи в
300—500 метров

58.

СТАНДАРТЫ WI-FI
Стандарт
Год принятия
Частота, ГГц
Максимальная
скорость обмена
данными
Метод
манипуляции
Дальность
действия в
помещении, м
IEEE 802.11a
1999
5
54Мбит/с
OFDM
10-20
IEEE 802.11b
1999
2,4
11Мбит/с
DSSS, FHSS
20-100
IEEE 802.11g
2003
2,4
54Мбит/с
OFDM
20-50
IEEE 802.11n
2009
2,4/5
480Мбит/с
BPSK, QPSK
10-20
IEEE 802.11ac
2014
5
1 Гбит/с
OFDM
300
IEEE 802.11af
2014
2,4/5
26,7 – 568
Мбит/с
OFDM
300
IEEE 802.11ad
2016
2.4/5/60
7 Гбит/с
OFDM
10
IEEE 802.11ah
2016
2,4/5
347 Мбит/с
OFDM
300
IEEE 802.11ax
2019
2,4/5
10 Гбит/с
OFDM, OFDMA
300
IEEE 802.11ay
2019
2.4/5/60
100 Гбит/с
OFDM, OFDMA
300-500

59.

ПЛЮСЫ WI-FI
Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или
расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих
историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.
• Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.
• Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Гарантируется совместимость оборудования
благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi.
• Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на два порядка (в 100 раз) меньше, чем у
сотового телефона.

60.

МИНУСЫ WI-FI
• Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Во многих
европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии
есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают
использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Беларусь
и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют
регистрации Wi-Fi-оператора.
• · Как было упомянуто выше - в России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ,
превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации.
• · Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при
правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые
устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2, многие
старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i
(WPA2) в июне 2004 года сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом
оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются
пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN)
для защиты от вторжения.

61.

БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТЯХ WI-FI
• Что касается безопасности передачи данных, то у Wi-Fi
существует несколько технологий защиты:
WEP (Wired Equivalent Privacy). Самый первый стандарт
защиты. Сегодня фактически не обеспечивает защиту,
поскольку взламывается очень легко благодаря слабости
механизмов защиты.
WPA (Wi-Fi Protected Access). Хронологически второй
стандарт защиты. На момент создания и ввода в
эксплуатацию обеспечивал эффективную защиту WiFi
сетей. Но в конце нулевых годов были найдены
возможности для взлома защиты WPA через уязвимости
в механизмах защиты.
WPA2 (Wi-Fi Protected Access). Последний стандарт
защиты. Обеспечивает надежную защиту при
соблюдении определенных правил. На сегодняшний
день известны только два способа взлома защиты WPA2.
Перебор пароля по словарю и обходной путь, через
службу WPS.

62.

БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТЯХ WI-FI
Правила безопасности при использовании Wi-Fi:
• Измените идентификатор SSID(символьное название беспроводной
точки доступа Wi-Fi) вашей сети
• Не используйте присвоенные по умолчанию пароль и имя
пользователя
• Не давайте никому свой пароль от Wi-Fi
• Используйте на своём роутере шифрование WPA2
• Настройте подключение к VPN на своём роутере
• Не оставляйте Wi-Fi сеть включённой, когда не пользуетесь ей
• Отключите удалённый доступ как можно быстрее
• Установите защиту от вирусов и вредоносных программ для своего
Wi-Fi
• Убедитесь, что фаервол роутера включён
• Не используйте WPS (WiFi Protected Setup – стандарт безопасной
настройки беспроводной сети)
• Держите прошивку роутера в актуальном состоянии
• Используйте фильтрацию MAC-адресов
• Скройте SSID вашей сети

63.

WI-FI ОБОРУДОВАНИЕ
KEENETIC ULTRA KN-1810
Диапазоны: 2.4/5 ГГц;
Стандарт Wi-Fi: 802.11b/a/g/n/ac;
Максимальная скорость: 2533 Мбит/с;
Количество портов LAN: 4;
Скорость портов: 1 Гбит/с;
USB-порт: 1хUSB 3.0 Type A, 1xUSB 2.0 Type A;
Количество антенн и их тип: 4 несъемные;
Оперативная память: 256 МБ DDR3;
Флеш-память: 128 МБ;
• Keenetic Ultra KN-1810 — один из топовых роутеров в
модельном ряде китайского производителя. Главная
отличительная особенность модели — высокая
скорость передачи данных. Этот интернет-центр
подойдет тем пользователям, которым не хватает
функциональных возможностей более дешевых
моделей роутеров. Keenetic Ultra KN-1810 оснащен
высокоэффективным двухъядерным процессором с
мощным гигабитным вайфаем.
• Благодаря специальным усилителям сигнала и
четырём антеннам обеспечивается стабильная работа
сети при высокой скорости доступа к интернету. К сети
интернет роутер может подключаться по кабельной
линии Ethernet или посредством оптического кабеля.
Помимо этого, реализована возможность внешнего
подключения через беспроводную точку доступа.
Благодаря простому и дружелюбному Web-интерфейсу
настройку девайса сможет произвести любой
неискушенный пользователь.

64.

WI-FI ОБОРУДОВАНИЕ
ASUS RT-AX92U
Диапазоны: 2.4/5 ГГц;
Стандарт Wi-Fi: 802.11b/a/g/n/ac/ad/ax;
Максимальная скорость: 6071 Мбит/с;
Количество портов LAN: 4;
Скорость портов: 1 Гбит/с;
USB-порт: 1xUSB 3.0 Type A, 1xUSB 2.0 Type A;
Количество антенн и их тип: 4 несъемные, 2 встроенные с
усилением 2 дБм;
Оперативная память: 512 МБ;
Флеш-память: 256 МБ;
• Трехдиапазонный игровой маршрутизатор ASUS RTAX92U оснащен 4 несъемными антеннами и 2
встроенными. К роутеру можно подключить как 3G,
так и LTE модемы, для этого у него имеются 2 USB
порта с версиями 2.0 и 3.0. Благодаря стандарту Wi-Fi
6 пропускная способность роутера значительно
увеличена, он бесперебойно работает со всеми
подключенными к нему устройствами. Причем к
нему можно подключать как современные гаджеты,
так и выпущенные ранее.
• Роутер оснащен встроенным антивирусом с
широкими возможностями. Он блокирует доступ к
вредоносным сайтам и защищает от кибер-атак. При
подключении инфицированного вирусами устройства
антивирус блокирует отправку с него
конфиденциальной информации сторонним
ресурсам.

65.

WI-FI ОБОРУДОВАНИЕ
ASUS GT-AC2900
Диапазоны: 2.4/5 ГГц;
Стандарт Wi-Fi: 802.11 b/a/g/n/ac;
Максимальная скорость: 2917 ГГц;
Количество портов LAN: 4;
Скорость портов: 1 Гбит/с;
USB-порт: 1хUSB 3.0 Type A, 1хUSB 2.0 Type A;
Количество антенн и их тип: 3 съемных, 1 внутренняя;
Оперативная память: 512 МБ;
Флеш-память: 256 МБ;
• ASUS GT-AC2900 – гигабитный игровой
роутер с поддержкой сервиса Nvidia
GeForce Now и возможностью
оптимизации игрового трафика. Корпус
роутера выполнен в характерном для
производителя стиле: черный пластик,
угловатые формы и фирменный логотип
на лицевой панели устройства.
• За счет поддержки технологии AiMesh
существенно расширяется зона покрытия
Wi-Fi. Соединение защищено
технологией Trend Micro. Подсветка Asus
Aura Lighting характерна для геймерских
маршрутизаторов.

66.

WMAN
БЕСПРОВОДНЫЕ
ГОРОДСКИЕ
СЕТИ

67.

WMAN
• WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) —
беспроводные сети масштаба города.
• Реализуется широкополосный доступ к сети через
радиоканал с возможностью передачи звука и видео.
WMAN используется для соединения территориально
распределенных объектов (до 50 км) при помощи
технологии WiMAX.
• К беспроводным сетям масштаба города WMAN
относятся корпоративные сети предприятий и фирм,
филиалы которых разнесены территориально и могут
располагаться в различных частях города, а также сети
образовательных, медицинских и муниципальных
учреждений и организаций. Большинство
существующих в настоящее время сетей WMAN
основано на стандарте IEEE 802.11 либо на фирменных
технологиях.
• В апреле 2002 г. опубликован стандарт IEEE 802.15,
который описывает радиоинтерфейс для
широкополосных беспроводных городских сетей (сети
BWA, WMAN). Под системами широкополосной
передачи данных BWA понимаются системы,
обеспечивающие скорость передачи данных более 100
Кбит/с. Созданием и продвижением этого стандарта
занимается консорциум WiMAX.

68.

WIMAX

69.

ИСТОРИЯ WIMAX
• Для продвижения и развития технологии WiMAX
был сформирован WiMAX-форум на базе
рабочей группы IEEE 802.16, созданной в 1999 году. В форум вошли такие фирмы, как Nokia, Harris
Corporation, Ensemble, Crosspan и Aperto. К маю
2005 года форум объединял уже более 230 участников.
2. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам
информационных и коммуникационных технологий
более половины населения планеты в пределах
своей досягаемости, учитывая при этом, что общее
количество пользователей Интернета в 2005 году
составляло приблизительно 960 млн человек, или
около 14,5 % всего населения Земли.
• Задачи были сформулированы следующим
образом:
• Работа над новым стандартом беспроводной связи
IEEE 802.16 началась в 2001 году. В декабре 2001
года была принята первая версия нового стандарта
широкополосной связи IEEE 802.16-2001.
1. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к
услугам информационных и коммуникационных
технологий для небольших поселений, удаленных регионов, изолированных объектов,
учитывая при этом, что в развивающихся странах
1,5 млн поселений с количеством жителей более
100 человек не подключены к телефонным
сетям и не имеют кабельного сообщения с
крупными городами.
• На сегодняшний день в мире реализованы и
успешно функционируют беспроводные
широкополосные сети на основе Mobile WiMAX, в
том числе первыми в России свои сети развернули
компании "Скартел" - бренд Yota (сети построены в
Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Краснодаре, Сочи,
Никарагуа) и Комстар OTC (сеть в Москве).

70.

ПРИНЦИП РАБОТЫ WIMAX
• Принцип работы приблизительно таков:
абонентское устройство, настроенное на сеть
оператора отправляет запрос на выделение
радиоресурсов, при успешном завершении на
ASN-GW(Access Service Network GateWay)
отправляется запрос на аутентификацию. Он в
свою очередь по имени домена в параметре
login определяет, куда следует перенаправить
запрос. Далее нужный АААсервер(Authentification, Autorization, Accounting
даёт Accept или Reject устройству. Если
аутентификация прошла успешно, модему
назначается IP-адрес, QoS, режим работы и
другие параметры. Всё. Устройство готово к
работе.

71.

ПРИНЦИП РАБОТЫ WIMAX
Небольшие пояснения к схеме:
CPE=Customer Premises Equipment
BS=Base Station
ASN=Access Service Network
ASN-GW=Access Service Network GateWay
CSN=Connection Service Network
AAA=Authentification, Autorization, Accounting
Для сети WiMAX вводится понятие следующих интерфейсов:
R1 — интерфейс между CPE и BS
R2 — виртуальный интерфейс между CPE и CSN
R3 — интерфейс между ASN-GW и CSN
R6 — интерфейс между BS и ASN-GW
Вообще говоря, сетей ASN и CSN может быть и больше.
Например, две сети ASN в разных городах, подключенных к одной
сети CSN или к разным. Картинка. Здесь добавляются интерфейсы
R4 для связи различных ASN и R5 для связи CSN.
Если статья является актуальной и интересной для кого-то, я
напишу несколько подробных статей по функциям каждого узла.
Разумеется, на схеме не показаны такие элементы, как свитчи,
файрволы, не сказано о транспорте до БС, ибо это совсем другая
история.

72.

СТАНДАРТЫ WIMAX
Стандарт
Принят
Полосы частот, ГГц
Мобильность
Технологии
Ширина канала, МГц
802.16
12.2001
11 - 66
нет
Одна несущая (SC)
20, 25, 28
802.16d
06.2004
2 - 11
нет
SC или OFDM (256)
1,75; 3,5; 7; 14; 1,25;
5; 10; 15; 8,75
12.2005
11 - 66
2 - 11 (фикс.)
2-6
(моб.)
есть
SC или OFDM (256),
или SOFDM (128,
512, 1024, 2048)
1,25; 5; 10; 20
802.16k
2007
11 - 66
2 – 11
(моб.)
есть
SC или OFDM (256),
или SOFDM (128,
512, 1024, 2048)
1,25; 5; 10; 20
802.16-2009
2009
Те же
есть
Те же + 802.16i
Та же
802.16j
2009
Те же
есть
Те же +
ретрансляция
Та же
802.16m
2011
Ниже 3,6
есть
SOFDMA
1‒ 20
802.16n
2013
Ниже 3,6
есть
SOFDMA
10 каналов по 6 МГц
802.16.1a
2013
Ниже 3
есть
SOFDMA
10 каналов по 8 МГц
802.16-2017
2017
Ниже 3
есть
SOFDMA
12 каналов по 8 МГц
802.16е

73.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ WIMAX
+
• В первую очередь, это увеличенная пропускная
способность, а во-вторых, большее расстояние
связи. К примеру, размеры сотовой ячейки в
данной сети в десятки раз превосходят
показатели технологии Wi-Fi. WiMax легко
справляется с проблемами, вызванными
ограничением видимости, поэтому раскрутка
сайта и работа в сети будет производиться
бесперебойно. Это возможно по той причине, что
технология основывается на ортогональном
частотном мультиплексировании, имеющем
большое количество несущих.
• В данном случае связь становится практически
односторонней. Проще говоря, в обратных
каналах передается гораздо большее количество
информации, чем в каналах прямой связи. Если
вы работаете с сетью малых размеров, то
перекосы трафика будут просто недопустимо
большими.

74.

БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТЯХ WIMAX
• Безопасность в использовании тех или иных
устройств сегодня волнует многих. Речь идет как
о возможном вредоносном воздействии на
здоровье человека, так и о сохранности
конфиденциальных данных, передаваемых по
сети и хранящихся на ПК. Специалисты спешат
заверить, что уж здесь-то WiMAX чист. Мощность
пользовательских WiMAX-антенн на порядок
меньше, чем у сотового телефона. Кроме того,
телефон мы держим непосредственно у головы,
а устройство для связи с сетью — поодаль.
• Что же касается безопасности передачи данных,
то в стандарт 802.16e включено использование
технологии тройного шифрования по алгоритму
DES 3, в котором длина ключа шифра гораздо
больше стандартного. Поэтому взломать код
будет намного труднее. Помимо сложной
методики шифрования, WiMAX отличается
двойным уровнем сертификации: свои
сертификаты имеют как устройства, так и
производители. В результате перехватить и
использовать передаваемые по WiMAX-каналу
данные будет крайне сложно.

75.

WIMAX ОБОРУДОВАНИЕ
WiMAX оборудование не особо известно в широких кругах, и на
него существует очень ограниченный абонентский спрос.
Большинство технологий устанавливаются с
сертифицированным чипом WiMAX Technology. На рынке
существует множество продуктов подобного типа с
ограничениями разных производителей, например, Yota. Для
данной технологии используют базовые станции, приемники,
антенны и транзитные каналы.
Базовая станция
Базовая станция ВайМакс состоит из внутреннего оборудования
и башни. Общий диапазон составляет до 10 км. Некоторые
производители утверждают, что она может охватывать 50
км или 30 миль, но на практике более достоверными
оказываются цифры 10 км и 6 миль.
Любой узел внутри зоны покрытия будет иметь доступ к
Интернету. Этот девайс работает как уровень управления
доступом к среде передачи данных и распределяет загрузку и
загрузку полосы пропускания в соответствии с требованиями
абонента.
Приемник
Приемник WiMAX — отдельная коробка или карты PCMCIA,
которые расположены на компьютере или ноутбуке. Он также
называется оборудованием для обслуживания клиентов.

76.

WIMAX ОБОРУДОВАНИЕ
• Антенна
• Внешняя или внутренняя антенна ВайМакс также
является автономной коробкой и размещается в
ноутбуке или компьютере. Этот прибор похож на WiFi-сеть, но зона покрытия намного больше, чем у
беспроводной сети ВайФай.
• Антенна используется для улучшения уровня
сигнала пользователя WiMAX с базовой станции.
Внешняя антенна в основном используется в
плотных районах и высоких горных местностях.
WiMAX антенна, подключенная к внутреннему
блоку через провод, обеспечивает более сильные
сигналы.
• Ретранслятор
• Ретранслятор (роутер) на самом деле является
системой ссылок из точки доступа. Он используется
для подключения системы к магистрали.
Пользователь может подключить многочисленные
базовые станции друг к другу с помощью
высокоскоростных каналов обратной связи.

77.

ПРЕИМУЩЕСТВА И
НЕДОСТАТКИ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

78.

ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
Основной плюс беспроводной сети – свобода. Сотрудник может подключить
и полноценно работать с ресурсами компании из любого места, где ловится
сигнал точки доступа, а это расстояние может достигать 30-50 м при хороших
условиях связи. Соответственно, он не привязан к рабочему месту, может
работать с разных устройств (как ПК, так и мобильных). Беспроводное
подключение сильно поднимает удобство работы при большом количестве
совещаний в отдельных комнатах, если сотрудники работают в рабочих
группах, которые часто перетасовываются, и т.д.
Беспроводная связь может работать не только как средство доступа к сети,
но и для доступа к оборудованию – например, технологии Intel Wireless
Docking и Intel WiDi позволяют подключаться к настольной периферии
(клавиатура, мышь и пр.) без проводов, а также проводить презентации на
внешнем мониторе без подключения проводом.
В случае, если в офисе уже развернута беспроводная инфраструктура, то
подключение дополнительного рабочего места не требует практически
никаких дополнительных затрат.
То же можно сказать и об устройствах – например, поставить новый принтер
или МФУ с поддержкой Wi-Fi – дело пары минут. В результате, в некоторых
случаях работа через Wi-Fi оказывается дешевле – особенно если количество
сотрудников и устройств динамически меняется.

79.

НЕДОСТАТКИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
1. Скорость и стабильность. Формально скорость соединения – то, что пишут на коробках – даже превосходит
скорость проводного соединения. Однако реальная скорость работы в этом случае всегда будет гораздо ниже.
• Основные ограничения беспроводных сетей Wi-Fi включают в себя:
заявленная производителем точки доступа скорость подключения делится между всеми клиентами, то есть при большом
количестве клиентов реальная скорость будет значительно ниже заявленной;
Высокая скорость достигается только при применении нескольких антенн. Но даже если у роутера их 8, то у мобильного
устройства вряд ли будет больше двух антенн, соответственно, скорость будет ниже.
Скорость беспроводного соединения зависит от многих факторов: помех, расстояния до точки доступа, количества стен и
других преград между точкой доступа и клиентом и т.д. Для диапазона 5 ГГц влияние этих факторов выше (т.е. дальность
устойчивой работы будет меньше, а скорость при увеличении расстояния или через препятствие падает быстрее).
Беспроводные сети при работе мешают друг другу. В местах, где одновременно работает несколько сетей на одинаковом или
близком канале передачи, скорость обмена данными в каждой из них будет падать.
В соответствии со стандартом IEEE 802.11, работа идет в полудуплексном режиме – это значит, что передача данных может
идти только в одном направлении в конкретный момент времени, а при активном обмене данными на вход и выход скорость
можно делить пополам.
• Таким образом, заявленная и реальная скорость для беспроводных сетей – две большие разницы, причем на них
еще и может влиять множество динамических факторов – которые сегодня есть, а завтра нет.

80.

НЕДОСТАТКИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
2. Безопасность. Беспроводная сеть транслирует свои данные
«наружу», т.е. ее всегда можно увидеть и «подслушать». Весь
обмен трафиком также можно прослушать, иногда даже
находясь вне офисного здания. Шифрование несколько
снижает остроту проблемы, но старые алгоритмы (типа WEP)
легко взламываются, но и новые устойчивы не на 100%.
3. Оборудование. Если у мобильных ПК благодаря стараниям Intel
(и у мобильных устройств примерно по тому же поводу) с
поддержкой Wi-Fi все хорошо, то в ПК адаптеров Wi-Fi
практически никогда нет, их нужно докупать отдельно (в
неттопах и моноблоках, при этом, они почти всегда есть). Но
даже если докупать адаптер отдельно, то дешевые карты как
правило идут с дешевыми же антеннами, которые работают
очень плохо – чтобы получить хотя бы такой же уровень
сигнала (и скорость передачи), как у стоящего рядом ноутбука,
приходится докупать внешнюю антенну. Оборудование для WiFi как правило стоит заметно дороже, чем аналогичное
оборудование для проводной сети.

81.

НЕДОСТАТКИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
Кожный покров человека, точнее, его внешние слои, абсорбирует
(поглощает) радиоволны, вследствие чего выделяется тепло,
которое абсолютно точно можно зафиксировать
экспериментально. Максимально допустимое повышение
температуры для человеческого организма составляет 4 градуса.
Из этого следует, что для серьёзных последствий человек должен
подвергаться продолжительному воздействию довольно мощных
радиоволн, что маловероятно в повседневных бытовых условиях.
Впрочем, отдельные части тела (к примеру, глазные яблоки)
вследствие меньшего снабжения кровью менее приспособлены к
отводу тепла.
Нетепловые эффекты от воздействия радиоволн также часто
указываются в качестве возможных вредных факторов влияния на
здоровье человека. Среди вероятных негативных эффектов
озвучивают ухудшение кровообращения, затруднение
деятельности головного мозга и даже генетические мутации. Коекакие из этих предположений доказаны экспериментально, но
дело заключается в том, что испытания проводились либо на
животных, либо на клеточных культурах. Соответственно, вопрос о
вредности нетермических эффектов от радиоволн для человека
остаётся открытым.

82.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

83.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
• За последние два десятилетия беспроводные
технологии успели вытеснить из обихода
множество традиционных средств связи и
передачи информации. В ближайшие пять лет
ожидается появление новых типов беспроводных
коммуникаций, которые станут основой развития
перспективных технологий, например
робототехники, автономного наземного и
авиатранспорта, медицинских гаджетов.
• Существующие беспроводные решения
совершенствуются и подстраиваются под нужды
разработок нового поколения. В некоторых
случаях, напротив, появление принципиально
новых перспективных технологических
направлений диктует необходимость в
разработке необычных коммуникаций со
специфическими требованиями к мощности,
экономии энергии, программному управлению,
большой автономии.

84.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
BLUETOOTH
Уже сейчас на выставках демонстрируются принтеры с
Bluetooth, которые не надо подключать к компьютеру,
достаточно просто внести его в комнату, включить в розетку,
и можно начинать печатать. То же самое верно и в обратном
порядке, достаточно просто войти в комнату с ноутбуком,
оснащённым Bluetooth в руках, и сразу же можно
пользоваться принтером, войти в локальную сеть для
обмена файлами и документами, воспользоваться Интернет
соединением. RJ-45 розетки для ноутбуков, которые можно
встретить в некоторых самолётах и особо продвинутых
аэропортах скоро должны отойти в прошлое.
Системы handsfree с использованием Bluetooth становятся,
настолько просты в использовании, насколько это только
возможно. Достаточно что бы мобильный телефон с
Bluetooth интерфейсом просто находился где-нибудь внутри
автомобиля, а его подключение к hands free системе
произойдёт автоматически.
Стандартизация, используемая в Bluetooth, позволяет делать
беспроводные мыши, клавиатуры, джойстики и геймпады,
которые будут подходить к любому PC, и что бы начать
работу с любимым девайсом достаточно будет просто
подойти к компьютеру, а не выключать его, и лазать под стол
с проводами.

85.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
BLUETOOTH
В последнее время много говорится о концепции "цифрового дома".
Технология Bluetooth может поднять эту идею на новую высоту. У вас
имеется брелок (браслет, кольцо, да что угодно), с Bluetooth
устройством, способным принимать ваш голос и передавать его на
центральный компьютер в доме. Мощный сервер идентифицирует
голос, распознает звуковую команду, и по тому же Bluetooth даст
команду любой периферии, раскиданной по дому. Таким образом,
голосовые команды можно будет давать всему что угодно в доме,
телевизорам, лампочкам, шторам, кондиционерам, микроволновым
печкам. И при этом не будет никакой необходимости, что бы вся эта
периферия обладала достаточной вычислительной мощью, для
распознания голоса, достаточно, что бы подобной мощью обладал
любимый компьютер, стоящий в доме. Более того, командовать
своим домом можно будет и через мобильный телефон, практически
с любой точки земного шара.
Всё это в перспективе. А сегодня, Bluetooth устройства можно
встретить в основном только на выставках, или же в продаже, но по
ценам, которые никак не могут способствовать их широкому
распространению. Но ведь это только начало, и как сама технология,
так и программное обеспечением будут продолжать
совершенствоваться, и когда-нибудь, может быть даже совсем скоро,
то, что сегодня кажется дикой фантастикой, станет реальностью.

86.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ZIGBEE
• В 2020 году инициативная группа Zigbee Alliance
объявила о том, что запуск её проекта Project Connected
Home over IP, задача которого заключается в создании
универсальной открытой платформы для управления
устройствами умного дома и Интернета вещей,
запланирован на 2021 год. Кроме того, на своём
официальном сайте Zigbee Alliance пояснила, какими
именно вещами сможет управлять универсальный
протокол.
• Проект современного подключённого дома от Zigbee
Alliance был анонсирован в декабре 2019 года. В его
рамках предполагается создание универсального
стандарта, который позволит различным
производителям бытовой техники создавать и управлять
устройствами умного дома посредством
унифицированного протокола. В перспективе платформа
получит поддержку сразу трёх цифровых голосовых
помощников: Alexa от Amazon, Siri от Apple и Google
Assistant. Это упростит задачу по созданию и управлению
современным умным домом.

87.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ZIGBEE
• Как указано на сайте Zigbee Alliance, «черновой вариант»
стандарта будет представлен до конца текущего года, а
полноценный вариант — в 2021-м. Кроме того, альянс
пояснил, о каких электронных приборах, которые получат
функцию управления универсальным протоколом, идёт
речь. Список довольно внушительный. Он включает:
световые и электрические приборы (лампы, светильники,
цифровые модули управления этим освещением, вилки и
розетки и прочее); элементы управления отоплением,
вентиляцией и кондиционированием (термостаты,
различные сенсоры и детекторы, блоки питания и так
далее); дверные замки, гаражные двери; защитные
системы (сенсоры, детекторы, системы безопасности и
камеры); окна, электрические шторы, телевизоры, точки
доступа, коммутаторы и прочее. И это далеко не весь
перечень, поскольку группа продолжает изучение
вопроса интеграции в платформу «дополнительных
потребительских бытовых приборов».

88.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
WI-FI
Во второй половине 2019-го года в действие вступил новый
стандарт беспроводной передачи данных, получивший кодировку
IEEE 802.11ax. Или попросту «шестой вай-фай». Как изменились
возможности пользователей беспроводных сетей и владельцев
устройств, поддерживающих нововведение?
Основной задачей нового стандарта Wi-Fi было увеличение
производительности вай-фай оборудования в условиях растущего
числа активных хот-спотов. В частности, новый стандарт был
призван «обслуживать» объекты массового посещения (стадионы,
аэропорты, парки и так далее). Была также повышена безопасность
с учетом современных угроз и рисков. И реализована
совместимость с предыдущими версиями 802.11.
Разработчикам удалось повысить ёмкость, продуктивность всей
беспроводной экосистемы, а также сократить задержки и
расширить совместимость с устройствами в широком спектре.
Независимо от бренда. Таким образом, при разработке и
проектировании беспроводных сетей с применением
оборудования поддерживающего новый стандарт Wi-Fi 6 были
решены проблемы с пропускной способностью и значительно
расширены возможности систем передачи данных.
В особенности важно было удовлетворить требования технологий
«умных домов» и промышленного IoT. Так как эти сферы имеют
большой потенциал и быстро развиваются, значительно опережая
возможности предшествующих стандартов Wi-Fi и мобильной
связи, а также оборудования, совместимого лишь с ними.

89.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
WI-FI
В настоящее время активно разрабатывается следующий, стандарт
седьмого поколения Wi-Fi. Его задачей станет еще большее
увеличение пропускной способности частотного канала в типовом
для вай-фай диапазоне около 7 ГГц. Она составит свыше 40 Гбит/сек.
Он будет обеспечен технологией CMU-MIMO, которая позволит
работать с вдвое большим количеством потоков данных – до 16-и.
Кроме двух «классических» полос на 2,4 и 5 ГГц, у него будет
поддержка полосы частот 6 ГГц. Все три полосы смогут
использоваться одновременно. Отличия будут и в плане модуляции
сигнала. Для стандарта передачи данных Wi-Fi 6 (802.11 ax)
применяется метод 1024-QAM. После модернизации в соответствии с
седьмым стандартом модуляция будет производиться по методу
4096-QAM.
Другое, не менее важное усовершенствование коснется поддержки
приложений для онлайн-активности (игровых, виртуальной и
дополненной реальности, для управления роботизированной
техникой).
И третий вопрос – оптимизация взаимодействия с развивающимися
технологиями сотовой связи 4G/5G, 3GPP, которые функционируют в
тех же не облагаемых лицензиями частотных полосах.

90.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
WIMAX
• В настоящее время идет обсуждение вопросов,
связанных с проектированием новых спецификаций
802.16f и 802.16h, предназначенных для работы с MIB
(Management Information Base, базами управляющей
информации) для сетей доступа, а работа мобильных
клиентов будет обеспечена при скорости их движения до
300км/ч. Предполагается, что максимальная скорость
передачи достигнет 10Тб/с.
Еще одной особенностью WiMAX является встроенная
поддержка QoS, что обеспечивает минимальное время
задержки в канале передачи для сервисов типа VoIP,
TDM Voice, оптимальный транспорт VBR (Variable Bit Rate)
трафика, а также возможность приоритезации
передаваемых данных. Отметим, что работа QoS в Wi-Fiсетях предусмотрена только в стандарте 802.11e.
Стандарт предполагает поддержку шифрования
методами 3DES, RSA и AES. Для обеспечения
дополнительного уровня безопасности при
аутентификации пользовательских устройств
предусмотрен обмен сертификатами по протоколу X.509

91.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
WIMAX
• В целом, как отмечают специалисты, технология WiMAX
более надежна в плане безопасности, чем Wi-Fi.
Несмотря на все достоинства, определенные
неудобства может доставить использование
лицензированного спектра частот.
В разработке также находится стандарт для мобильного
доступа к данным IEEE802.20. Согласно
предварительной спецификации, он предназначен для
мобильных подключений на скоростях свыше 1Мб/с в
3-ГГц частотном диапазоне. Таким образом, он
занимает интересное положение среди остальных
стандартов. С одной стороны, его называют ближайшим
конкурентом WiMAX (WMAN, 802.16e), с другой
стороны, он может использоваться в системах сотовой
связи, заменяя GPRS или CDMA2000, а это уже WWAN.
Возможно, в связи с этим, его можно выделить в
отдельный класс беспроводных сетей связи MBWA
(Mobile Broadband Wireless Access).

92.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
STARLINK
• Starlink — глобальная спутниковая система,
разворачиваемая компанией SpaceX для обеспечения
высокоскоростным широкополосным доступом в
Интернет в местах, где он был ненадежным, дорогим
или полностью недоступным.
• Разработка проекта началась в 2015 году, тестовые
прототипы «TINTIN» были успешно запущены 22 февраля
2018 года. К 2017 году SpaceX представила нормативные
документы для запуска в общей сложности почти 12 000
спутников на орбиту Земли к середине 2020-х годов. В
мае 2019 была запущена первая группа из 60 спутниковпрототипов.
• SpaceX планирует предоставить коммерческие услуги
доступа в Интернет в северной части США и Канаде в
2020 году, а к 2021 году по всему миру. Общая сумма
инвестиций для реализации проекта оценивается в $10
млрд. SpaceX также планирует продавать спутники,
использующие эту же систему, для исследовательских и
научных целей.

93.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
STARLINK
В октябре 2020-го года появилась следующая новость:
Бета-тестеры Starlink от SpaceX получили приглашения: подписка на
спутниковый интернет стоит 99$
Заголовок «Better Than Nothing Beta» (лучше, чем ничего) в
официальных письмах от SpaceX направлен на занижение
ожиданий тестеров, которые могут сильно варьироваться на основе
неофициальной информации из сети.
Согласно сообщению, во время бета-тестирования интернет от
Starlink будет работать со скоростью от 50 Мбит/сек до 150
Мбит/сек, а задержка (пинг) должна составить от 20 до 40 мс. При
этом тестировщиков предупреждают, что возможны ситуации, когда
интернета не будет совсем.
Команда Starlink отмечает, что работа интернета будет заметно
улучшаться с выводом новых спутников, запуском новых наземных
станций, работой над программным обеспечением. В частности, к
лету 2021 года ожидается достижение задержки на уровне от 16 до
19 мс.
В сообщении указано, что Starlink будут продавать фазированные
антенные решетки, которые будут лучше, чем установленные на
истребителях. Вместе с ними будут поставляться треноги для
установки и роутер Wi-Fi. Комплект оборудования обойдется
пользователям в $499. Месячная подписка будет стоить $99.

94.

ИСТОЧНИКИ
1. http://spacegrad.ru/wiki/WiMAX
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Infrared_Data_Associati
on
3. https://vc.ru/future/170880-beta-testery-starlink-otspacex-poluchili-priglasheniya-podpiska-nasputnikovyy-internet-oboydetsya-v-99-v-mesyac
4. https://moy-domovoy.ru/z-wave-vs-zigbee-wifithread-bluetooth-ble-vybiraem-protokol-upravleniyaumnym-domom
5. https://habr.com/ru/post/155037/
11. http://osnovy-setei.ru/tipy-besprovodnyx-setej-i-ixgranicy.html
12. https://klaster.ua/novosti-i-sobytiya/novoe-pokolenieperedachi-dannyh-wi-fi-7/
13. https://studopedia.ru/5_29603_besprovodnie-lokalnie-setina-infrakrasnom-izluchenii.html
14. https://www.opennet.ru/docs/RUS/linux_base/node280.ht
ml
15. https://studbooks.net/2270010/informatika/territorialno_ra
spredelennye_seti
16. https://besprovodnik.ru/besprovodnye-seti/
6. http://www.rovdo.com/zigbee-history
17. http://bezprovodoff.com/press-relizy/besprovodnye-seti
7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
18. https://wifigid.ru/poleznoe-i-interesnoe/besprovodnye-seti
8. https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Bluetooth
19. https://xn-----9kcsaocfrhoebd4b4ae5mra.xn--p1ai/wimaxoborudovanie
9. https://gadgetpage.ru/obzori/3011-bluetooth-50vershina-jevoljucii-besprovodnogo-soedinenija.html
10. https://ru.wikipedia.org/wiki/Zigbee
20. https://studbooks.net/2040044/informatika/dostoinstva_ne
dostatki

95.

ВОПРОСЫ
1. В чем заключается принцип работы сетей Wi-FI?
2. В чем заключается принцип работы сетей Bluetooth?
3. В чем заключается принцип работы сетей WiMAX?
4. Классификация беспроводных сетей.
5. Как обезопасить сеть при организации и настройке частной Wi-Fi-сети?
6. Компоненты обеспечивающие безопасность в сетях Bluetooth.
7. Для чего ИК порт используют в современных устройствах?
8. Плюсы и минусы технологии ZigBee.
9. В чем состоит потенциальный риск для здоровья от беспроводных сетей?
10. В каком (или каких) приборе(ах) впервые была применена технология беспроводных
сетей?

96.

ВОПРОСЫ
1.
2.
3.
Беспроводная сеть низкого
диапазона, покрывающая
область в нескольких десятков
метров:
4.
7.
Точка доступа каких сетей
предоставляет доступ в радиусе
до 20–200 м?
Выберите последний стандарт защиты, который обеспечивает
надежную защиту при соблюдении определенных правил.
a)
WEP
b)
WPA-2
c)
WPA
a)
WLAN
WPAN
b)
WPAN
a)
идентификатор зоны обслуживания
c)
WMAN
c)
WMAN
b)
беспроводную распределенную сеть
d)
WWAN
d)
WWAN
c)
зону обслуживания
a)
WLAN
b)
Какая технология работает с
пропускной способностью от 3
до 24 Мбит/с?
a)
Bluetooth 4.0
b)
Bluetooth 2.0
c)
Bluetooth 3.0
d)
Bluetooth 5.0
Какой стандарт относится к
технологии ZigBee?
5.
6.
Какой стандарт реализован на
основе технологии SOFDMA?
a)
802.16j
b)
802.16d
c)
802.16n
d)
802.16
Какой стандарт работает только
на частоте 5 ГГц?
8.
9.
SSID определяет:
Какие сети используются для соединения территориально
распределенных объектов (до 50 км) при помощи технологии WiMAX?
a)
WLAN
b)
WPAN
c)
WMAN
d)
WWAN
10. Для улучшения качества связи следует следовать базовым принципам:
a)
электроприборы, генерирующие радиопомехи, микроволновые печи,
мониторы, электромоторы, ИБП никак не влияют на работу сети
a)
802.16d
a)
802.11ay
b)
как можно больше увеличить число стен и перекрытий между абонентами
b)
802.15.4
b)
802.11b
c)
сократить число стен и перекрытий между абонентами беспроводной
сети
c)
802.15.1
c)
802.11ac
d)
d)
802.11a
d)
802.11g
угол между точками доступа и абонентами сети никак не влияет на
параметры сети
e)
проверить угол между точками доступа и абонентами сети

97.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!