Was ist ein Ad-hoc-Netzwerk? Ad-hoc-Terminal-Interaktionsszenarien. Technologien, die beim Aufbau drahtloser selbstorganisierender Netzwerke verwendet werden

Infrastrukturmodus:

Für ein drahtloses Netzwerk im Infrastrukturmodus ist ein Zugangspunkt erforderlich. Der Access Point verwaltet die drahtlose Verbindung und bietet mehrere wichtige Vorteile gegenüber einem Ad-hoc-Netzwerk. Beispielsweise unterstützt ein Netzwerk im Infrastrukturmodus ein höheres Maß an Sicherheit, höhere Datenraten und die Integration kabelgebundener Netzwerke.

Müssen wir bei einem „traditionellen“ drahtlosen Netzwerk eine oft teure Infrastruktur von Basisstationen aufbauen, so reichen bei selbstorganisierenden Netzwerken ein oder mehrere Access Points aus.

Der Kern selbstorganisierender Netzwerke besteht darin, dem Teilnehmer die Möglichkeit zu geben, auf verschiedene Netzwerkdienste zuzugreifen, indem er „seinen“ Datenverkehr über benachbarte Teilnehmer sendet und empfängt.

Selbstorganisierende Kommunikationsnetzwerke sind Netzwerke mit einer veränderbaren dezentralen Infrastruktur. Im Allgemeinen bieten diese Netze die Vorteile einer breiten Abdeckung und einer theoretisch breiten Teilnehmerbasis ohne eine große Anzahl teurer Basisstationen und erhöhter Signalleistung.

Vereinfacht ausgedrückt besteht die Struktur des einfachsten selbstorganisierenden Netzwerks aus einer großen Anzahl von Teilnehmern in einem bestimmten Gebiet, das einfach als Netzabdeckungsgebiet bezeichnet werden kann, und einem oder mehreren Zugangspunkten zu externen Netzwerken. Jedes Teilnehmergerät hat je nach Leistung seinen eigenen Aktionsbereich. Wenn ein Teilnehmer, der sich „an der Peripherie“ befindet, ein Paket an einen Teilnehmer sendet, der sich in der Mitte des Netzwerks oder an einen Zugangspunkt befindet, erfolgt der sogenannte Multi-Hop-Prozess der Übertragung des Pakets über Knoten, die sich entlang des Pfads eines befinden Es erfolgt eine vordefinierte Route. Wir können also sagen, dass jeder neue Teilnehmer, der seine Ressourcen nutzt, die Reichweite des Netzwerks erhöht. Daher kann die Leistung jedes einzelnen Geräts minimal sein. Dies bedeutet sowohl niedrigere Kosten für Teilnehmergeräte als auch bessere Indikatoren für Sicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit.

Derzeit gibt es ein breites Forschungs- und Anwendungsspektrum zu selbstorganisierenden Netzwerken in folgenden Bereichen:

Militärische Kommunikation;

Intelligente Transportsysteme;

Lokale Netzwerke;

Sensornetzwerke;

Alle diese Bereiche werden in den folgenden Artikeln besprochen.

Derzeit gibt es mehrere „Kern“-Technologien für selbstorganisierende Netzwerke:

1.Bluetooth

Auf Bluetooth basierende selbstorganisierende Geräte bestehen aus Master- und Slave-Geräten (diese Rollen können kombiniert werden) und können Daten sowohl im synchronen als auch im asynchronen Modus übertragen. Der synchrone Übertragungsmodus beinhaltet die direkte Kommunikation zwischen Master- und Slave-Geräten mit einem zugewiesenen Kanal und Zugriffszeitschlitzen. Dieser Modus wird bei zeitlich begrenzten Übertragungen verwendet. Im asynchronen Modus erfolgt der Datenaustausch zwischen einem Master und mehreren Slave-Geräten mittels Paketdatenübertragung. Wird zum Organisieren von Pikonetzen verwendet. Ein Gerät (sowohl Master als auch Slave) kann bis zu 3 synchrone Verbindungen unterstützen.

Im synchronen Modus beträgt die maximale Datenübertragungsrate 64 kbit/s. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit im asynchronen Modus beträgt 720 kbit/s.

Vorteile Bluetooth-basierter Netzwerke:

Möglichkeit eines schnellen Einsatzes;

relativ geringer Stromverbrauch der Teilnehmergeräte;

eine breite Palette von Geräten, die diese Technologie unterstützen.

Nachteile des Netzwerks:

geringe Reichweite (die Reichweite eines Teilnehmergeräts beträgt 0,1 - 100 m);

niedrige Datenübertragungsraten (zum Vergleich: in WLAN-Netzwerken sind es 11 – 108 Mbit/s);

Mangel an Frequenzressourcen.

Möglicherweise wird das letztgenannte Problem mit der Veröffentlichung von Bluetooth 3.0-Geräten gelöst, bei denen davon ausgegangen wird, dass alternative Protokolle auf MAC- und physikalischer Ebene zur beschleunigten Übertragung von Bluetooth-Profilen (AMP) verwendet werden können. Insbesondere können 802.11-Standardprotokolle verwendet werden.

Basierend auf dem oben Gesagten können wir den Schluss ziehen, dass Bluetooth-basierte Netzwerke nur an überfüllten Orten (z. B. in Stadtzentren, kleinen Büros, Geschäften) anwendbar sind. Ein solches Netzwerk kann beispielsweise zur Organisation der Videoüberwachung einer kleinen Einrichtung genutzt werden.

802.11-Netzwerke wurden ursprünglich als Ersatz für kabelgebundene Netzwerke konzipiert. Aufgrund relativ hoher Übertragungsgeschwindigkeiten (bis zu 108 Mbit/s) ist es jedoch vielversprechend für den Einsatz in selbstorganisierenden Netzwerken, in denen große Informationsmengen (z. B. Videosignale) in Echtzeit übertragen werden müssen.

Im Jahr 2007 wurde erstmals eine Entwurfsversion des 802.11s-Standards veröffentlicht, die die Hauptmerkmale selbstorganisierender WiFi-basierter Netzwerke definiert.

Im Gegensatz zu herkömmlichen WLAN-Netzwerken, in denen es nur zwei Arten von Geräten gibt – „Zugangspunkt“ und „Terminal“, setzt der 802.11s-Standard das Vorhandensein sogenannter „Netzwerkknoten“ und „Netzwerkportale“ voraus. Knoten können miteinander kommunizieren und verschiedene Dienste unterstützen. Knoten können mit Access Points kombiniert werden, während Portale der Anbindung an externe Netzwerke dienen.

Basierend auf den bestehenden 802.11-Standards ist es möglich, MANET-Netzwerke (mobile selbstorganisierende Netzwerke) aufzubauen, deren Besonderheit ein großer Abdeckungsbereich (mehrere Quadratkilometer) ist.

Probleme, die bei der Weiterentwicklung selbstorganisierender WiFi-basierter Netzwerke besondere Aufmerksamkeit erfordern, lassen sich in folgende Klassen einteilen:

Bandbreitenprobleme;

Probleme mit der Netzwerkskalierbarkeit.

3. ZigBee

Der Standard 802.15.4 (ZigBee) beschreibt Kommunikationsnetzwerke mit niedriger Geschwindigkeit und kurzer Reichweite und Sendegeräten mit geringer Leistung. Die Nutzung von drei Frequenzbereichen ist vorgesehen: 868-868,6 MHz, 902-928 MHz, 2,4-2,4835 GHz.

Das Kanalzugriffsverfahren nutzt DSSS mit unterschiedlichen Sequenzlängen für die Bänder 868/915 und 2450 MHz.

Die Datenraten liegen zwischen 20 und 250 kbit/s.

Gemäß dem Standard unterstützt das ZigBee-Netzwerk die Arbeit mit Stern- und Each-to-Each-Topologien.

Es gibt zwei Arten von Transceivergeräten: voll ausgestattete (FFD) und nicht voll ausgestattete (RFD). Der grundlegende Unterschied zwischen diesen Geräten besteht darin, dass FFDs direkt mit jedem Gerät kommunizieren können, während RFDs nur mit FFDs kommunizieren können.

Ein ZigBee-Netzwerk kann aus mehreren Clustern bestehen, die von FFD-Geräten gebildet werden.

ZigBee-Netzwerke können im Mesh-Modus betrieben werden. Es wird davon ausgegangen, dass jeder Netzwerkknoten (der Netzwerkknoten bildet ein FFD-Gerät, RFDs arbeiten als sogenannte Sensoren) ständig den Zustand benachbarter Knoten überwacht und bei Bedarf deren Routing-Tabellen aktualisiert.

Im Gegensatz zu allen Vorgängerversionen von Ad-hoc-Netzwerken ist ZigBee auf niedrige Datenübertragungsraten ausgelegt und es gibt keine Probleme mit der Möglichkeit, diese zu erhöhen.

Ursprünglich für den Chef geschrieben, der über den Laptop meiner Kollegin Tanya eine Verbindung zum Internet herstellen wollte. Deshalb lasse ich Eigennamen im Artikel.

Auf dem Hauptcomputer (Tanin) Sie müssen ein Ad-hoc-Netzwerk erstellen und dann das sogenannte Internet Connection Sharing einrichten.

Schritt 1

Wir klicken 2 Mal mit der linken Maustaste auf das Symbol und gelangen in das Fenster der verfügbaren drahtlosen Netzwerke.

Schritt 2

Bitte beachten Sie, dass möglicherweise andere Netzwerke erkannt werden. Geschützte Objekte haben ein Vorhängeschloss-Symbol. Es gibt auch offene.

Diese. Für die Verbindung zu ihnen sind keine Passwörter oder Schlüssel erforderlich. Wir werden unser Netzwerk sicher machen.

Klicken Sie auf „Erweiterte Einstellungen ändern“.

Schritt 3

Wählen Sie im sich öffnenden Fenster „Internet Protocol TCP/IP“ und klicken Sie auf die Schaltfläche „Eigenschaften“.

Schritt 4

Wir prüfen, ob die „IP-Adresse“ und die „Subnetzmaske“ eingestellt sind.
Standardmäßig lautet die IP-Adresse 192.168.0.1 und die Subnetzmaske 255.255.255.0 – wir werden also nichts ändern.
OK klicken"

Dieser Schritt ist grundsätzlich nicht notwendig. Wenn Sie keine IP-Adresse angeben, wird der automatische Adressierungsdienst APIPA verwendet.

Nach Abschluss der Schritte 9–21 wird die Adresse jedoch vom Master durch die in der Abbildung ersetzt.

Schritt 5

Aktivieren Sie in diesem Fenster das Kontrollkästchen „Windows zur Konfiguration verwenden“.

und klicken Sie direkt darunter auf die Schaltfläche „Hinzufügen“.

Schritt 6

Geben Sie die folgenden Parameter ein:

• Netzwerkname (SSID) – der Name unseres Netzwerks.
• Authentifizierung – Gemeinsam auswählen
• Datenverschlüsselung - WEP
• Der Schlüssel wird automatisch bereitgestellt. Deaktivieren Sie dieses Kontrollkästchen, andernfalls können Sie Ihren Schlüssel nicht festlegen.
• Netzwerkschlüssel – Sie müssen einen ziemlich langen Schlüssel eingeben, der aus Buchstaben und Zahlen besteht.
• Bestätigung - Taste wiederholen.
• Aktivieren Sie das Kontrollkästchen „Dies ist eine direkte Computer-zu-Computer-Verbindung, Zugriffspunkte werden nicht verwendet.“

Gehen Sie zur Registerkarte „Verbindung“.

Schritt 7

Aktivieren Sie das Kontrollkästchen „Verbinden, wenn das Netzwerk in Reichweite ist“.

OK klicken".

Schritt 8

Klicken Sie erneut auf das Symbol für die drahtlose Verbindung in der Taskleiste und sehen Sie, dass unsere Verbindung in der Liste der verfügbaren Netzwerke angezeigt wird.

Jetzt können wir sagen, dass das Netzwerk bereit ist, aber im Moment wird es kaum von Nutzen sein, denn unser Ziel ist der Zugang
mit Ihrem Laptop auf das Internet zugreifen. Klicken Sie dazu im selben Fenster erneut auf „Zusätzliche Einstellungen ändern“.

Schritt 9

Gehen Sie im sich öffnenden Fenster auf die Registerkarte „Erweitert“. Wählen Sie den Punkt „Heimnetzwerk-Assistent“.

Schritt 12

Aktivieren Sie das Kontrollkästchen „Deaktivierte Netzwerkgeräte ignorieren“.
Es ist deaktiviert, da wir unseren Laptop noch nicht daran angeschlossen haben. Weiter klicken.

Schritt 13

Wählen Sie hier die für Sie passende Option aus.
In Ihrem Fall ist dies der 2. Punkt – durch das Gateway.

Schritt 14

Der Einrichtungsassistent fordert Sie auf, eine Internetverbindung auszuwählen.

Wählen Sie den Adapter aus, mit dem Tanyas Computer mit dem Netzwerk verbunden ist, und klicken Sie auf „Weiter“.

Schritt 15

Aktivieren Sie das Kontrollkästchen neben „Drahtlose Netzwerkverbindung“ und klicken Sie auf „Weiter“.

Schritt 16

Hier können Sie frei eingeben, was Sie möchten oder die Parameter Ihrer Region angeben. Kurz gesagt, klicken Sie einfach auf „Weiter“.

Schritt 17

Geben Sie den Namen der Arbeitsgruppe ein (ein beliebiger Name, Sie können den Standardnamen verwenden) und klicken Sie auf „Weiter“.

Schritt 18

Wir wählen „Freigabe deaktivieren“, denn wenn Sie es brauchen,

Schritt 20

Wählen Sie „Einfach den Assistenten abschließen“ und klicken Sie auf „Weiter“.

Schritt 21

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Fertig“. Anschließend werden Sie vom Computer zum Neustart aufgefordert. Sind wir uns einig.

Dann muss Ihr Computer daran angeschlossen werden Anzeige — hoc Netzwerke

Sie müssen Schritt 1 und 2 aus dem vorherigen Teil der Anleitung befolgen.

In diesem Fall sollten Sie das Netzwerk (wie in Schritt 8) sehen, dessen Namen Sie in Schritt 6 angegeben haben.

Hier müssen Sie eine Verbindung herstellen.

Möglicherweise müssen Sie zusätzliche Schritte ausführen, um Ihren Laptop für die Verwendung einer gemeinsamen Internetverbindung zu konfigurieren:

Klicken Sie in der Taskleiste auf die Schaltfläche „Start“ und wählen Sie „Systemsteuerung“.

Klicken Sie in der Systemsteuerung unter „Kategorie auswählen“ auf „Netzwerk- und Internetverbindungen“.

Klicken Sie in diesem Abschnitt oder in der Systemsteuerung auf das Symbol Internetoptionen.

Klicken Sie im Dialogfeld „Internetoptionen“ auf die Registerkarte „Verbindungen“.

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Installieren“.

Der Assistent für neue Verbindungen wird gestartet.

Klicken Sie auf der Seite des Assistenten für neue Verbindungen auf Weiter.

Wählen Sie die Option Internetverbindung und klicken Sie auf Weiter.

Wählen Sie die Option Verbindung manuell einrichten und klicken Sie auf Weiter.

Wählen Sie die Option „Über dauerhafte Breitbandverbindung verbinden“ und klicken Sie auf „Weiter“.

Klicken Sie auf der Seite „Abschließen des Assistenten für neue Verbindungen“ auf „Fertig stellen“.

Schließen Sie das Bedienfeld.

Es scheint alles zu sein. Ich hoffe es klappt.

Ein Ad-hoc-Netzwerk oder Independent Basic Service Area (IBSS) entsteht, wenn einzelne Client-Geräte ein autarkes Netzwerk bilden, ohne dass ein separater Zugangspunkt (AP) verwendet wird. Bei der Einrichtung solcher Netzwerke werden weder Karten ihres Einsatzorts noch vorläufige Pläne erstellt. Daher sind sie in der Regel klein und verfügen nur über eine begrenzte Ausdehnung, die ausreicht, um bei Bedarf gemeinsame Daten zu übertragen.

Da IBSS über keinen Zugangspunkt verfügt, wird das Timing dezentral verteilt. Ein Client, der die Übertragung in IBSS initiiert, legt ein Beacon-Intervall fest, um einen Satz Ziel-Beacon-Übertragungszeit (TBTT) zu erstellen. Wenn TTTT abgeschlossen ist, führt jeder IBSS-Client Folgendes aus:

Setzt alle nicht ausprobierten Backoff-Timer vom vorherigen TVTT aus;

Definiert eine neue zufällige Verzögerung;

Grundversorgungsbereiche (BSS)

Ein BSS ist eine Gruppe von 802.11-Stationen, die miteinander kommunizieren. Die BSS-Technologie erfordert das Vorhandensein einer speziellen Station namens AP (Access Point). Der Access Point ist der zentrale Kommunikationspunkt für alle BSS-Stationen. Client-Stationen kommunizieren nicht direkt miteinander. Stattdessen kommunizieren sie mit dem Access Point, der die Frames dann an die Zielstation weiterleitet. Der Zugangspunkt verfügt möglicherweise über einen Uplink-Port, über den das BSS eine Verbindung zu einem kabelgebundenen Netzwerk herstellt (z. B. einem Ethernet-Uplink). Daher wird BSS manchmal als BSS-Infrastruktur bezeichnet. Abbildung 4 zeigt eine typische BSS-Infrastruktur.

1. BSS lokale drahtlose Netzwerkinfrastruktur

Erweiterte Servicebereiche (ESS)

Über ihre Uplink-Schnittstellen können mehrere BSS-Infrastrukturen verbunden werden. Wenn der 802.11-Standard in Kraft ist, verbindet die Uplink-Schnittstelle das BBS mit dem Distribution System (DS). Mehrere über ein Verteilungssystem miteinander verbundene BBS bilden einen Extended Service Area (ESS). Der Uplink zum Verteilungssystem muss nicht unbedingt über eine Kabelverbindung erfolgen. Abbildung 5 zeigt ein Beispiel für eine praktische Umsetzung von ESS. Die 802.11-Standardspezifikation lässt die Möglichkeit zu, diesen Kanal als drahtlosen Kanal zu implementieren. In den meisten Fällen handelt es sich bei den Uplinks zum Verteilungssystem jedoch um kabelgebundene Ethernet-Verbindungen.

Infrastrukturanbindung

Dieses Modell wird verwendet, wenn mehr als zwei Computer angeschlossen werden müssen. Ein Server mit Zugangspunkt kann als Router fungieren und den Internetkanal selbstständig verteilen.

Zugangspunkt über einen Router und ein Modem

Der Access Point ist mit dem Router verbunden, der Router ist mit dem Modem verbunden (diese Geräte können zu zwei oder sogar zu einem kombiniert werden). Jetzt funktioniert das Internet auf jedem Computer im WLAN-Abdeckungsbereich, der über einen WLAN-Adapter verfügt.

1. Erweiterter ess-Wireless-Servicebereich

Kundenpunkt

In diesem Modus fungiert der Access Point als Client und kann eine Verbindung zu einem Access Point herstellen, der im Infrastrukturmodus betrieben wird. Es kann aber nur eine MAC-Adresse damit verbunden werden. Hier besteht die Aufgabe darin, nur zwei Computer zu verbinden. Zwei WLAN-Adapter können ohne zentrale Antennen direkt miteinander zusammenarbeiten.

Brückenverbindung

Computer sind mit einem kabelgebundenen Netzwerk verbunden. Jede Netzwerkgruppe ist mit Zugangspunkten verbunden, die über einen Funkkanal miteinander verbunden sind. Dieser Modus dient dazu, zwei oder mehr kabelgebundene Netzwerke zu kombinieren. Drahtlose Clients können keine Verbindung zu einem Access Point herstellen, der im Bridge-Modus betrieben wird.

Geräte, die für den Betrieb im 802.11-Standard ausgelegt sind, werden hauptsächlich in zwei Klassen unterteilt: Clients und Access Points. Die Rolle von Clients können Desktop-Computer, Laptops, PDAs, Telefone, Drucker, Spielekonsolen und andere tragbare und stationäre Haushaltsgeräte übernehmen, die mit einem Wi-Fi-Modul ausgestattet sind. Sollte es einem PC oder PDA zunächst an Unterstützung für drahtlose Netzwerke mangeln, lässt sich dies in den meisten Fällen problemlos durch die Anschaffung des entsprechenden Adapters ausgleichen, der in Form nahezu jeder Erweiterungskarte realisierbar ist. Access Points sind in der Regel als separate externe Geräte konzipiert, die direkt an ein kabelgebundenes Ethernet-Kabel oder eine andere kompatible Quelle für Breitband-Internetzugang angeschlossen werden. Manchmal werden Zugangspunkte mit einem anderen Gerät kombiniert, beispielsweise sind ADSL-Modems in Kombination mit einem Wi-Fi-Zugangspunkt sehr verbreitet. Der Access Point trägt den Löwenanteil der Arbeit bei der Aufrechterhaltung eines drahtlosen Netzwerks: Er muss nicht nur die Funkübertragung mit allen Clients unterstützen und das Netzwerk mit der Außenwelt verbinden, sondern auch den Verkehr regulieren, Daten verarbeiten und eine Vielzahl anderer Operationen ausführen. In einigen Fällen kann auch zusätzliche Ausrüstung erforderlich sein: Wenn beispielsweise der Signalpegel nicht ausreicht, sind Antennen erforderlich, und wenn zwei Netzwerke verbunden werden müssen, sind Brücken erforderlich.

Ausrüstung

Um ein WLAN aufzubauen, benötigen Sie folgende Gerätetypen:

Zugangspunkte (Access Point, AP) werden verwendet, um Benutzer über einen Funkkanal mit einem LAN zu verbinden;

Drahtlose Brücken (Wireless Brigde) werden verwendet, um zwei oder mehr LANs über einen Funkkanal zu verbinden;

Externe Antennen werden verwendet, um das Funksignal zu verstärken und/oder die Richtung der Signalausbreitung zu ändern;

Netzwerkfunkkarten für Clients (Wireless Netcard), mit denen der Computer des Clients mit dem AP verbunden wird;

Wireless LAN Controller dienen der zentralen Verwaltung des gesamten drahtlosen Unternehmensnetzwerks.

Access Points werden in autonome (Autonomous) und vereinfachte (Lightweight) unterteilt.

Der Unterschied zwischen vereinfachten Zugangspunkten besteht in der Notwendigkeit, einen drahtlosen Netzwerkcontroller zu verwenden. In diesem Fall ist die gesamte Intelligenz im Controller konzentriert und der Access Point fungiert lediglich als Funkempfänger/-sender. Der Controller bietet:

Automatischer Empfang der aktuellen Konfiguration durch Access Points;

Automatische Auswahl von Kanal und Leistung jedes Senders, um einen optimalen Abdeckungsbereich zu gewährleisten und Störungen durch überlappende Abdeckungsbereiche von Sendern mit demselben Funkkanal zu verhindern;

Zentralisierte Anwendung von Sicherheits- und Quality of Service (QoS)-Richtlinien;

Bereitstellung von Roaming für mobile Benutzer.

In Netzwerken mit einer großen Anzahl von Zugangspunkten und einem Abdeckungsbereich mit komplexer geometrischer Form empfiehlt es sich, vereinfachte Zugangspunkte zu verwenden.

Autonome Zugangspunkte werden normalerweise dort eingesetzt, wo ihre Anzahl gering ist, beispielsweise um einen Funkkanal zwischen Gebäuden zu organisieren oder für drahtlose Netzwerke mit einem kleinen Abdeckungsbereich, für den 1-2 Punkte ausreichen.