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

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

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

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

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

Военная связь;

Интеллектуальные транспортные системы;

Локальные сети;

Сенсорные сети;

Обо всех этих направлениях — в следующих статьях.

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

1. Bluetooth

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

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

Достоинства сетей на базе Bluetooth:

возможность быстрого развертывания;

сравнительно малое энергопотребление абонентских устройств;

широкий спектр поддерживающих эту технологию устройств.

Недостатки сети:

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

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

нехватка частотного ресурса.

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

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

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

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

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

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

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

Проблемы пропускной способности;

Проблемы масштабируемости сетей.

3. ZigBee

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

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

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

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

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

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

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

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

Вы когда-нибудь, пробовали создать сеть между двумя ноутбуками, и Вы не имели при этом сетевого кабеля? Как оказалось, можно создать одноранговую сеть с помощью беспроводной сетевой карты. Вы можете использовать эту сеть для передачи любых файлов между двумя ноутбуками, как если бы они были в нормальной сети. Если вам любопытно узнать, как это работает и как это можно сделать в Windows 7, не стесняйтесь, прочитайте этот урок. Руководство будет разделено на три части: создание ad hoc беспроводной сети, подключение других компьютеров к ней, и совместное использование файлов и папок во вновь созданной сети.

Примечание: Перед выполнением любого из этих шагов, убедитесь, что беспроводной адаптер включен на компьютерах, между которыми вы собираетесь создать ad-hoc сеть.

Шаг 1: Создание Ad Hoc беспроводной сети

Вы увидите новое окно, в котором описывается, что можно делать с беспроводной ad hoc сетью. Прочитайте содержимое окна и нажмите кнопку Далее .

Теперь пришло время настроить сеть. Во-первых, введите имя сети, а затем выберите тип безопасности, который вы хотите использовать. Для большей безопасности, я рекомендую вам выбрать WPA2-Personal. Это обеспечивает лучшее шифрование и гораздо труднее взломать, чем WEP. Затем введите пароль, который вы хотите использовать, и, в случае, если вы хотите использовать эту сеть в других случаях, установите флажок «Сохранить параметры сети» . Когда всё будет готово, нажмите Далее .

Мастер начнёт создавать сеть. Эта деятельность должна занимать не более нескольких секунд.

Когда мастер закончит установку сети, вы получите уведомление о том, что сеть была создана и готова к использованию. Убедитесь, что Вы не забудете пароль, а потом нажмите на Закрыть .

Ваш ноутбук будет теперь в эфире в этой вновь созданной сети и он будет ждать, пока другие компьютеры к нему подключиться.

Шаг 2: Подключение других компьютеров к сети

Теперь пришло время для подключения других компьютеров к этой вновь созданной сети. На клиентском компьютере, щёлкните значок сети в области уведомлений, и вы увидите список доступных сетей. Выберите ad hoc сеть, которую вы только что создали и нажмите на Подключение .

Вам будет предложено ввести пароль. Когда закончите, нажмите на ОК .

Windows 7 теперь будет занимать несколько секунд, чтобы подключиться к сети.

Когда всё будет готово, появится окно, показанное выше, и тем самым будет покончено с подключением и теперь можно приступить к использованию сети.

Шаг 3: Общий доступ к файлам и папкам по сети

После настройки ad hoc компьютера к компьютерной сети и подключение всех клиентских компьютеров, можно было бы предположить, что такие функции, как обмен файлами, сетевые discovery и другое, будут работать и вы сможете начать совместное использование необходимо Вам контента. К сожалению, это не тот случай. После того, как клиент подключен, он будет тратить несколько секунд для идентификации сети. Когда это произойдёт, окно будет выглядеть, как показано на скриншоте ниже.

Это означает, что вы должны вручную изменить имя сети и параметры общего доступа для сети общественного профиля. Убедитесь, что вы включили все функции, которые Вам необходимы для общественного профиля сети на всех компьютерах, которые являются частью вашей сети.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ: при отключении от сети ad hoc, убедитесь, что вы сбросили сетевые параметры общего доступа для сети общественного профиля. Если оставить их без изменений, в следующий раз, когда вы подключаетесь к другой публичной сети, ваш компьютер может быть в опасности, позволяя обеспечить доступ к вашим файлам и папкам. Так что обязательно убедитесь, что вы сбросили эти настройки к их значениям по умолчанию.

Вывод

Плохая часть в этом заключается в том, что кажется невозможным, чтобы легко изменить профиль сети присвоенный этому типу подключения. В большинстве случаев Вы будете застревать в общественных сетях и вам нужно будет вручную изменить сетевые параметры общего доступа сетевого профиля. Это, как уже говорилось выше, может привести к проблемам безопасности в случае, если вы подключитесь к другим по-настоящему общедоступным сетям.

Беспроводные ad hoc сети.

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

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

Рисунок 1. Инфраструктурный режим

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

Рисунок 2. Режим Ad hoc

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

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

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

Рисунок 3. Примерный вид Ad hoc сети

Особенности беспроводных Ad hoc сетей:

Общая среда передачи данных;

Все узлы сети изначально равноправны;

Сеть является самоорганизующейся;

Каждый узел выполняет роль маршрутизатора;

Топология сети может свободно меняться;

В сеть могут свободно входить новые и выходить старые узлы.

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

Прямая видимость между подключаемыми компьютерами.

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

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

Стандарт беспроводных адаптеров.

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

Количество подключенных компьютеров.

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 4. Wi-Fi адаптеры.

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

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

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

Используемые материалы:

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

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

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

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

Беспроводная сеть ad hoc – это два или более устройства, объединенные в самоорганизующуюся беспроводную сеть, например, через WLAN или Bluetooth. Обмен данными происходит напрямую и без центральной точки доступа. Сети подобного рода находя применение преимущественно среди сотовых телефонов, КПК и ноутбуков.

Ad-hoc-сети обеспечивают мобильную передачу данных. С помощью них можно обмениваться целыми файлами без использования проводов.

Беспроводная сеть ad hoc – это...

Любые устройства, оснащенные беспроводным сетевым адаптером или интерфейсомBluetooth и находящиеся в пределах действия радиосигнала, можно объединить друг с другом через сеть Ad hoc. Ad-hoc-сеть, таким образом, оптимально подходит для спонтанного обмена данными между сотовыми телефонами, КПК или ноутбуками, которые необходимо локально и лишь на некоторое время соединить друг с другом.

Простые Ad-hoc-сети через мобильные телефоны

Некоторые владельцы сотовых телефонов уже наверняка использовали беспроводную сеть ad hoc – например, чтобы передать другу мелодию для звонка. Для этого оба участника просто активируют функцию Bluetooth, создают через нее соединение между телефонами и обмениваются файлами – "ad hoc", "для данного случая", т.е. напрямую и без какого-либо промежуточного звена. Так называемая пиринговая (англ. Peer-to-Peer), или одноранговая, коммуникация не требует наличия инфраструктуры локальной сети или прочих "распределителей" и конфигурируется самостоятельно.

Сети ad hoc для ПК и ноутбуков

Если объединение в сеть ad hoc двух сотовых телефонов через Bluetoothосуществляется очень просто, то для создания сети из двух компьютеров потребуются произвести некоторые настройки. Главным условием является наличие соответствующего интерфейса, т.е. сетевой карты WLAN или USB-адаптера для беспроводных сетей.

В сетевых настройках компьютера сначала следует выбрать режим: "802.11 Ad Hoc" или "Ad Hoc". На всех станциях беспроводной сети ad hoc должен быть выбран тот же режим. Номер канала и SSID (Service Set Identifier, идентификатор набора служб) каждой станции также должны совпадать, при этом поиск каналов, как правило, происходит автоматически.
После создания подключения все компьютеры в сети получают одинаковые права и имеют доступ друг к другу. Так, можно совместно использовать базы данных и каталоги, или, например, оснащенный соответствующим интерфейсом принтер.
В операционной сети Windows начиная с версии 95 уже не требуется дополнительной программы для настройки сети ad hoc. На компьютерах Apple под управлением OS X сеть ad hoc также просто создается через сетевые настройки. При этом можно даже использовать iPhone в качестве пульта дистанционного управления для компьютераMac.

Профессиональные виды сетей ad hoc

В профессиональных беспроводные сети ad hoc используются для объединения нескольких конечных устройств в одну информационную систему на больших расстояниях. Так, протоколы маршрутизации, основанные на позиционировании, могут использовать, например, технологию GPS для определения наилучшего маршрута к узлу на основе сведений о фактическом местоположении устройств.

Принципиально различают проактивные, реактивные и гибридные протоколы маршрутизации профессиональных ad-hoc-сетей. Проактивные протоколы рассчитывают информацию еще до получения запроса и предоставляют ее в виде пакета данных, реактивные же протоколы предоставляют информацию только по запросу. Проактивные протоколы, таким образом, работают быстрее, однако требуют передачи большего количества данных и, следовательно, больше энергии по сравнению с более медленными реактивными протоколами. Гибридные протоколы позволяют использовать черты обоих типов маршрутизации в зависимости от целей применения.

Применяются два основных вида сетей WLAN : режим ad-hoc и инфраструктурный режим

Режим ad-hoc

Простейшая беспроводная сеть создается посредством объединения двух или более беспроводных клиентов в одноранговой сети. Беспроводная сеть, построенная таким образом, называется сетью ad-hoc (эд хок, децентрализованная) и в ней нет ни одной точки доступа. Все клиенты внутри сети ad-hoc равноправны. Зона покрытия этой сети называется независимым базовым набором услуг (IBSS ). Простая сеть ad-hoc позволяет организовать обмен файлами и информацией между устройствами без затрат и сложностей, связанных с приобретением и настройкой точки доступа.

Инфраструктурный режим

Несмотря на то, что режим ad-hoc может быть достаточным для небольших сетей, в более крупных сетях требуется единое устройство, управляющее обменом данных в пределах беспроводной соты. Если в сети имеется точка доступа, то она берет эти функции на себя: определяет, какие узлы и в какое время могут устанавливать связь. Такой режим называется инфраструктурным режимом беспроводной связи; чаще всего они используется в домашних условиях и в условиях бизнеса. При такой форме организации сетей WLAN отдельные STA-устройства не могут взаимодействовать между собой напрямую. Чтобы эти устройства могли взаимодействовать между собой, им необходимо разрешение от точки доступа. Точка доступа управляет всеми взаимодействиями и обеспечивает равный доступ в среду всем STA-устройствам. Зона покрытия одной точки доступа называется базовым набором услуг (BSS) или сотой.