Drahtloses Netzwerk

Drahtlose Ikone

A drahtloses Netzwerk ist ein Computernetzwerk Das verwendet drahtlose Datenverbindungen zwischen Netzwerkknoten.[1]

Drahtloses Netzwerk ist eine Methode, mit der Häuser, Häuser, Telekommunikationsnetzwerke und Geschäftsinstallationen vermeiden den kostspieligen Prozess der Einführung von Kabeln in ein Gebäude oder als Verbindung zwischen verschiedenen Geräten.[2] Admin -Telekommunikationsnetzwerke werden im Allgemeinen implementiert und verwaltet Funkkommunikation. Diese Implementierung findet auf physischer Ebene (Ebene) der OSI -Modellnetzwerkstruktur statt.[3]

Beispiele für drahtlose Netzwerke umfassen Handy -Netzwerke, drahtlose lokale Netzwerke (WLANs), kabellos Sensor Netzwerke, Satellitenkommunikationsnetzwerke und terrestrische Mikrowelle Netzwerke.[4]

Geschichte

Drahtlose Netzwerke

Das erste professionelle drahtlose Netzwerk wurde unter der Marke entwickelt Alohanet 1969 an der University of Hawaii und wurde im Juni 1971 in Betrieb. Das erste kommerzielle drahtlose Netzwerk war das Wavelan Produktfamilie, entwickelt von von Ncr 1986.

  • 1973 - Ethernet 802.3
  • 1991 – 2g Handy -Netzwerk
  • Juni 1997 - 802.11 "W-lan"Protokoll Erste Veröffentlichung
  • 1999 - 803.11 Voip Integration

Zugrunde liegende Technologie

Fortschritte in der Mosfet (MOS -Transistor) Die drahtlose Technologie ermöglichte die Entwicklung von Digital drahtlose Netzwerke. Die breite Einführung von RF CMOS (Radiofrequenz CMOs), Power MOSFET und Ldmos (laterale diffuse MOS) Geräte führten in den neunziger Jahren zur Entwicklung und Verbreitung digitaler drahtloser Netzwerke, wobei die MOSFET -Technologie weiterentwickelt wurde, was zu zunehmendem Anstieg führte Bandbreite in den 2000er Jahren (Edholms Gesetz).[5][6][7] Die meisten der wesentlichen Elemente von drahtlosen Netzwerken sind aus MOSFets, einschließlich des Mobilfunks Transceiver, Basisstation Module, Router, HF -Leistungsverstärker,[6] Telekommunikationsschaltungen,[8] RF -Schaltungen, und Radio Transceiver,[7] in Netzwerken wie z. 2g, 3g,[5] und 4g.[6]

Drahtlose Links

Computer werden sehr oft mit Netzwerken mit drahtlosen Links verbunden, z. WLANs
  • Landmikrowelle -Die terrestrische Mikrowellenkommunikation verwendet erdbasierte Sender und Empfänger, die Satellitengerichten ähneln. Terrestrische Mikrowellen befinden sich im niedrigen Gigahertz-Bereich, was alle Kommunikation auf Sichtlinien einschränkt. Relaisstationen sind ungefähr 48 km voneinander entfernt.
  • Kommunikationssatelliten - Satelliten kommunizieren über Mikrowellen -Funkwellen, die von der Erde nicht abgelenkt werden Atmosphäre. Die Satelliten sind im Weltraum stationiert, typischerweise in Geosynchrone Umlaufbahn 35.400 km (22.000 mi) über dem Äquator. Diese Erdorbitsysteme können Sprach-, Daten- und Fernsehsignale empfangen und weiterleiten.
  • Zell- und PCS -Systeme Verwenden Sie mehrere Funkkommunikationstechnologien. Die Systeme teilen die Region in mehrere geografische Gebiete. Jedes Bereich verfügt über einen Sender mit geringer Leistung oder Funkantenne, um Anrufe von einem Bereich in den nächsten Bereich weiterzuleiten.
  • Radio und breites Spektrum Technologien -Wireless lokale Netzwerke verwenden eine hochfrequente Radio-Technologie, die der digitalen Mobilfunk und einer niederfrequenten Radio-Technologie ähnelt. Wireless LANs verwenden Spread Spectrum -Technologie, um die Kommunikation zwischen mehreren Geräten in einem begrenzten Bereich zu ermöglichen. IEEE 802.11 definiert einen gemeinsamen Geschmack der drahtlosen Radio-Wave-Technologie mit offener Ständer W-lan.
  • Freiraum optische Kommunikation Verwendet sichtbares oder unsichtbares Licht für die Kommunikation. In den meisten Fällen, Sichtlinienausbreitung wird verwendet, was die physische Positionierung von Kommunikationsgeräten einschränkt.

Arten von drahtlosen Netzwerken

Kabellos PFANNE

Kabellos Persönliche Gebietsnetzwerke (WPANS) Verbinden Sie Geräte in einem relativ kleinen Bereich, der im Allgemeinen in der Reichweite einer Person liegt.[9] Zum Beispiel beides Bluetooth Radio und unsichtbar Infrarot Licht liefert einen WPAN für die Verbindung eines Headsets mit einem Laptop. Zigbee Unterstützt auch WPAN -Anwendungen.[10] Wi-Fi-Pfannen werden zu alltäglich (2010), da Gerätedesigner Wi-Fi in eine Vielzahl von elektronischen Unterhaltungsgeräten integrieren. Intel "Mein wifi" und Windows 7 "virtuell Wi-Fi-Funktionen haben Wi-Fi-Pfannen einfacher und einfacher eingerichtet und konfiguriert gemacht.[11]

WLAN

Wireless Lans werden häufig zur Verbindung zu lokalen Ressourcen und mit dem Internet verwendet

A drahtloses örtliches Gebietsnetzwerk (WLAN) verknüpft zwei oder mehr Geräte über eine kurze Strecke mit einer drahtlosen Verteilungsmethode und bietet normalerweise eine Verbindung über einen Zugriffspunkt für den Internetzugang. Die Verwendung von breites Spektrum oder OFDM Technologien können es Benutzern ermöglichen, sich innerhalb eines lokalen Abdeckungsbereichs zu bewegen und dennoch mit dem Netzwerk verbunden zu bleiben.

Produkte mit dem IEEE 802.11 WLAN -Standards werden unter dem vermarktet W-lan Markenname.Fixed Wireless Technologie implementiert Punkt zu Punkt Verbindungen zwischen Computern oder Netzwerken an zwei entfernten Orten, häufig verwendet Mikrowelle oder moduliert Laserlicht Strahlen über Sichtlinie Wege. Es wird häufig in Städten verwendet, um Netzwerke in zwei oder mehr Gebäuden zu verbinden, ohne einen Kabelverbindung zu installieren. Zu verbinden mit W-lan Mit einem mobilen Gerät kann man ein Gerät wie a verwenden WLAN router oder der Privathotspot Fähigkeit eines anderen mobilen Geräts.

Drahtloses Ad -hoc -Netzwerk

Ein drahtloses Ad -hoc -Netzwerk, auch als als bekannt drahtloses Netznetzwerk oder Mobiles Ad -hoc -Netzwerk (Manet) ist ein drahtloses Netzwerk, das aus Funkknoten besteht, die in einer Mesh -Topologie organisiert sind. Jeder Knoten leitet Nachrichten im Namen der anderen Knoten weiter und jeder Knoten führt Routing durch.[12] Ad-hoc-Netzwerke können "selbstheuert" und automatisch um einen Knoten umgeben, der die Stromversorgung verloren hat. Es sind verschiedene Netzwerkschichtprotokolle erforderlich, um Ad -hoc -Mobilfunknetze zu realisieren, wie z. Assoziativitätsbasiertes Routing, Ad hoc On-Demand Entfernungsvektor -Routing, und Dynamisches Quellenrouting.

Drahtloser Mann

Kabellos Metropolitan Area Networks sind eine Art drahtloser Netzwerk, das mehrere drahtlose Lans verbindet.

Drahtloser Wan

Drahtlose Weitnetzwerke sind drahtlose Netzwerke, die in der Regel große Gebiete wie zwischen benachbarten Städten und Städten oder Stadt und Vorstadt abdecken. Diese Netzwerke können verwendet werden, um Niederlassungsämter des Geschäfts oder als öffentliches Internetzugangssystem zu verbinden. Die drahtlosen Verbindungen zwischen Zugangspunkten sind normalerweise Punkt zu Punkt Mikrowellenverbindungen Verwendung Parabolgerichte im 2,4 -GHz- und 5,8 -GHz -Band und nicht auf omnidirektionale Antennen verwendet mit kleineren Netzwerken. Ein typisches System enthält Basisstationstate, Zugangspunkte und drahtlose Überbrückungsrelais. Andere Konfigurationen sind Mesh -Systeme, bei denen jeder Zugriffspunkt auch als Relais fungiert. In Kombination mit erneuerbaren Energiesystemen wie Photovoltaik -Sonnenkollektoren oder Windsystemen können sie allein sein.

Mobilfunk

Beispiel für den Frequenz -Wiederverwendungsfaktor oder Muster 1/4

A Mobilfunk oder Mobilfunknetz ist ein Funknetzwerk, das über Landbereiche verteilt ist, die als Zellen bezeichnet werden und jeweils von mindestens einer festgelegten Lokalisierung serviert werden Transceiver, bekannt als a Zellstelle oder Basisstation. In einem zellulären Netzwerk verwendet jede Zelle charakteristischerweise eine andere Reihe von Funkfrequenzen von all ihren unmittelbaren benachbarten Zellen, um Interferenzen zu vermeiden.

Wenn Sie sich diesen Zellen anschließen, bieten die Funkabdeckung über einen weiten geografischen Bereich. Dies ermöglicht eine große Anzahl tragbarer Transceiver (z. B. Mobiltelefone, Pagerusw.) über Basisstationen miteinander und mit festen Transceiver und Telefonen überall im Netzwerk überall im Netzwerk kommunizieren, auch wenn sich einige der Transceiver während der Übertragung mehr als eine Zelle bewegen.

Obwohl ursprünglich für Mobiltelefone mit der Entwicklung von Smartphones, Mobiltelefonnetzwerke Tragen Sie routinemäßig Daten zusätzlich zu Telefongesprächen:

  • Globales System für mobile Kommunikation (GSM): Das GSM -Netzwerk ist in drei Hauptsysteme unterteilt: das Schaltsystem, das Basisstationssystem sowie das Betriebs- und Unterstützungssystem. Das Mobiltelefon stellt eine Verbindung zur Basissystemstation her, die dann mit der Betriebs- und Support -Station verbunden ist. Anschließend wird mit der Schaltstation verbunden, an der der Anruf dorthin übertragen wird, wo er gehen muss. GSM ist der häufigste Standard und wird für eine Mehrheit der Handys verwendet.[14]
  • Persönlicher Kommunikationsdienst (PCS): PCS ist ein Radioband, das von Mobiltelefonen in Nordamerika und Südasien verwendet werden kann. Sprint war der erste Dienst, der PCs eingerichtet hat.
  • D-Amps: Digital Advanced Handy Service, eine aktualisierte Version von AMPs, wird aufgrund der technologischen Weiterentwicklung ausgeschaltet. Die neueren GSM -Netzwerke ersetzen das ältere System.

Private LTE/5G -Netzwerke

Private LTE/5G -Netzwerke verwenden lizenzierte, gemeinsam genutzte oder nicht lizenzierte drahtlose Spektrum dank LTE- oder 5G -Mobilfunkbasisstationen, kleinen Zellen und anderen Funkzugriffsnetzwerk -Infrastrukturen (RAN), um Sprache und Daten an Edge -Geräte (Smartphones, eingebettete Module, Routers und Daten zu übertragen Gateways.

3GPP definiert 5G-private Netzwerke als nicht öffentliche Netzwerke, in denen in der Regel eine kleinere Bereitstellung eingesetzt wird, um den Anforderungen eines Unternehmens nach Zuverlässigkeit, Zugänglichkeit und Wartbarkeit zu erfüllen.

Open Source

Open Source Private Networks basieren auf einer kollaborativen, Community-gesteuerten Software, die auf Peer Review und Produktion beruht, um den Quellcode zu verwenden, zu ändern und zu teilen.

Oai[15] Bietet eine Open -Source -Software, die Talente aus der ganzen Welt verwendet, um das drahtlose Mobilfunk -Radio -Access -Netzwerk (RAN) und Core Network (CN) -Technologien (CORE Network) zu erstellen.

Feuerzell[16] Bietet die weltweit ersten Open Source 4G- und 5G Private Network Solutions. Sie sind ein strategisches Mitglied von OAI.

Weltweites Netzwerk

A weltweites Netzwerk (GAN) ist ein Netzwerk, das zur Unterstützung von Mobilgeräten in einer willkürlichen Anzahl von drahtlosen LANs, Satellitenabdeckungsbereichen usw. verwendet wird. Im IEEE -Projekt 802 beinhaltet dies eine Folge von terrestrisch drahtlose Lans.[17]

Space Network

Weltraumnetzwerke sind Netzwerke, die für die Kommunikation zwischen Raumschiffen verwendet werden, normalerweise in der Nähe der Erde. Das Beispiel davon ist die NASAs Space Network.

Verwendet

Einige Beispiele für die Nutzung sind Mobiltelefone, die Teil von alltäglichen drahtlosen Netzwerken sind und einfache persönliche Kommunikation ermöglichen. Ein weiteres Beispiel, interkontinentale Netzwerksysteme, verwenden Radio Satelliten weltweit kommunizieren. Notdienste So nutzt die Polizei drahtlose Netzwerke, um auch effektiv zu kommunizieren. Einzelpersonen und Unternehmen nutzen drahtlose Netzwerke, um Daten schnell zu senden und zu teilen, egal ob in einem kleinen Bürogebäude oder auf der ganzen Welt.

Eigenschaften

Allgemein

Im Allgemeinen bieten drahtlose Netzwerke eine Vielzahl von Verwendungszwecken sowohl von Business- als auch von Heimnutzern.[18]

"Jetzt akzeptiert die Branche eine Handvoll verschiedener drahtloser Technologien. Jede drahtlose Technologie wird durch einen Standard definiert, der einzigartige Funktionen sowohl im physischen als auch in den Datenverbindungsschichten der Daten beschreibt OSI -Modell. Diese Standards unterscheiden sich unter anderem in ihren spezifizierten Signalmethoden, geografischen Bereichen und Frequenzverbrauch. Solche Unterschiede können bestimmte Technologien besser für Heimnetzwerke und andere geeignet sein, um größere Organisationen zu vernetzen. "[18]

Leistung

Jeder Standard variiert im geografischen Bereich, wodurch ein Standard idealer wird als der nächste, je nachdem, was er mit einem drahtlosen Netzwerk erreichen versucht.[18]Die Leistung von drahtlosen Netzwerken erfüllt eine Vielzahl von Anwendungen wie Voice und Video. Die Verwendung dieser Technologie bietet auch Raum für Erweiterungen wie aus 2g zu 3g und, 4g und 5g Technologien, die für die vierte und fünfte Generation von Handy -Mobilfunkstandards stehen. Da die drahtlose Netzwerke alltäglich geworden sind, steigt die Komplexität durch Konfiguration von Netzwerkhardware und Software und wird eine größere Kapazität zum Senden und Empfangen größerer Datenmengen, schneller, erreicht. Jetzt hat das drahtlose Netzwerk auf LTE ausgeführt, einem 4G -Standard -Kommunikationsstandard. Benutzer eines LTE -Netzwerks sollten Datengeschwindigkeiten haben, die 10x schneller sind als ein 3G -Netzwerk.[19]

Platz

Der Raum ist ein weiteres Merkmal der drahtlosen Netzwerke. Wireless Networks bieten viele Vorteile, wenn es um schwer zu verkörpte Gebiete wie die kommunizieren, wie z.[19] Mit drahtlosen Netzwerken können Benutzer einen bestimmten Raum benennen, den das Netzwerk über dieses Netzwerk mit anderen Geräten kommunizieren kann.

In Häusern wird auch Platz geschaffen[20] Diese Technologie ermöglicht eine Alternative zur Installation physischer Netzwerkmedien wie z. TPS, überreden, oder Glasfaseroptik, was auch teuer sein kann.

Heim

Für Hausbesitzer ist die drahtlose Technologie eine effektive Option im Vergleich zu Ethernet zum Teilen von Druckern, Scannern und Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen. WLANs können die Kosten für die Installation von Kabelmedien sparen, Zeit vor der physischen Installation sparen und auch Mobilität für Geräte erzeugen, die mit dem Netzwerk verbunden sind.[20] Drahtlose Netzwerke sind einfach und benötigen nur eine einzige WLAN-Zugangspunkt direkt über a mit dem Internet verbunden Router.[18]

Drahtlose Netzwerkelemente

Das Telekommunikationsnetz auf der physischen Schicht besteht auch aus vielen miteinander verbundenen Abläufen Netzwerkelemente (NES). Diese NES können eigenständige Systeme oder Produkte sein, die entweder von einem einzelnen Hersteller geliefert oder vom Dienstanbieter (Benutzer) oder Systemintegrator mit Teilen mehrerer verschiedener Hersteller zusammengestellt werden.

Wireless NES sind die Produkte und Geräte, die von einem Mobilfunkanbieter verwendet werden, um die Unterstützung für die Backhaul Netzwerk sowie a Mobile Switching Center (MSC).

Der zuverlässige drahtlose Service hängt von den Netzwerkelementen in der physischen Ebene ab, um sie gegen alle operativen Umgebungen und Anwendungen zu schützen (siehe GR-3171, Generische Anforderungen für Netzwerkelemente, die in drahtlosen Netzwerken verwendet werden - Physikalische Schichtkriterien).[21]

Besonders wichtig sind die NES, die sich auf dem Zellturm befinden Basisstation (BS) Schrank. Die Befestigungshardware und die Positionierung der Antenne sowie zugehörige Verschlüsse und Kabel müssen angemessene Festigkeit, Robustheit, Korrosionsbeständigkeit und Widerstand gegen Wind, Stürme, Vereisung und andere Wetterbedingungen aufweisen. Die Anforderungen für einzelne Komponenten wie Hardware, Kabel, Anschlüsse und Schließungen berücksichtigen die Struktur, an die sie angebracht sind.

Schwierigkeiten

Interferenz

Im Vergleich zu kabelgebundenen Systemen unterliegen drahtlose Netzwerke häufig gegenüber Elektromagnetische Interferenz. Dies kann durch andere Netzwerke oder andere Arten von Geräten verursacht werden, die Funkwellen generieren, die in den für die Kommunikation verwendeten Funkbändern oder in der Nähe liegen. Interferenz kann das Signal beeinträchtigen oder dazu führen, dass das System fehlschlägt.[4]

Absorption und Reflexion

Einige Materialien verursachen Absorption von elektromagnetischen Wellen, die verhindert, dass er den Empfänger erreicht, in anderen Fällen, insbesondere bei metallischen oder leitenden Materialien, tritt auf. Dies kann tote Zonen verursachen, in denen kein Empfang verfügbar ist. Die thermische Isolierung von Aluminium in modernen Häusern kann leicht in den mobilen Innensignalen um 10 dB reduziert werden, die häufig zu Beschwerden über den schlechten Empfang von ländlichen Zellsignalen von Fernstöcken führen.

Multipath -Verblassen

Im Multipath -Verblassen Zwei oder mehr verschiedene Routen, die vom Signal aufgrund von Reflexionen aufgenommen werden, können das Signal an bestimmten Stellen gegenseitig abbrechen und an anderen Stellen stärker sein (stärker (stärker)Upfad).

Versteckter Knotenproblem

In einem versteckten Knoten -Problemstation A kann mit Station B. Station C kommunizieren, kann auch mit Station B kommunizieren. Die Stationen A und C können jedoch nicht miteinander kommunizieren, aber ihre Signale können sich bei B. stören

Das Versteckter Knotenproblem tritt in einigen Arten von Netzwerken auf, wenn a Knoten ist aus a sichtbar WLAN-Zugangspunkt (AP), aber nicht von anderen Knoten, die mit diesem AP kommunizieren. Dies führt zu Schwierigkeiten in Media Access Control (Kollisionen).

Exponiertes Anschlussknotenproblem

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Das exponiertes Terminalproblem Wenn ein Knoten in einem Netzwerk aufgrund von nicht senden kann Co-Kanal-Interferenz von einem Knoten, der sich in einem anderen Netzwerk befindet.

Gemeinsames Ressourcenproblem

Das drahtlose Spektrum ist eine begrenzte Ressource und wird von allen Knoten im Bereich seiner Sender geteilt. Bandbreitenzuweisung wird mit mehreren teilnehmenden Benutzern komplex. Oft wissen Benutzern nicht, dass beworbene Zahlen (z. B. für IEEE 802.11 Ausrüstung oder Lte Netzwerke) sind nicht ihre Kapazität, sondern mit allen anderen Benutzern geteilt, und daher ist die einzelnen Benutzerrate weitaus niedriger. Mit zunehmender Nachfrage die Kapazität Crunch ist immer wahrscheinlicher. Benutzer in der Schleife (UIL) kann eine alternative Lösung sein, um jemals auf neuere Technologien für aktualisiert zu werden Überproduktion.

Kapazität

Kanal

Verständnis von Siso, Simo, Miso und Mimo. Die Verwendung mehrerer Antennen und Übertragung in verschiedenen Frequenzkanälen kann das Verblassen verringern und die Systemkapazität erheblich erhöhen.

Shannons Theorem Kann die maximale Datenrate einer einzelnen drahtlosen Verbindung beschreiben, die sich auf die Bandbreite in Hertz und das Rauschen auf dem Kanal bezieht.

Man kann die Kanalkapazität durch Verwendung erheblich erhöhen Mimo Techniken, bei denen mehrere Luftaufnahmen oder mehrere Frequenzen mehrere Pfade zum Empfänger ausnutzen können, um einen viel höheren Durchsatz zu erzielen - um den Produktfaktor der Frequenz und der Luftvielfalt an jedem Ende.

Unter Linux steuert das Central Regulatory Domain Agent (CRDA) die Einstellung von Kanälen.[22]

Netzwerk

Die gesamte Netzwerkbandbreite hängt davon ab, wie dispersiv das Medium ist (mehr dispersives Medium hat im Allgemeinen eine bessere Gesamtbandbreite, da es Interferenzen minimiert), wie viele Frequenzen verfügbar sind, wie laut diese Frequenzen sind, wie viele Luftaufnahmen verwendet werden und ob sich eine Richtantenne befindet Verwenden Sie, ob Knoten Stromkontrolle und so weiter.

Zelluläre drahtlose Netzwerke haben im Allgemeinen eine gute Kapazität aufgrund ihrer Verwendung von gerichteten Antennen und ihrer Fähigkeit, Funkkanäle in nicht-adjazenten Zellen wiederzuverwenden. Zusätzlich können Zellen mit niedrigen Stromversendern sehr gering gemacht werden. Dies wird in Städten verwendet, um Netzwerkkapazität zu ermöglichen, die linear mit der Populationsdichte skaliert werden.[4]

Sicherheit

Die drahtlosen Zugangspunkte sind auch oft dem Menschen nahe, aber der Stromversorgungsabfall ist schnell und folgt dem Inverse-Quadrat-Gesetz.[23] Die Position der Position der Vereinigtes Königreich's Gesundheitsschutzbehörde (HPA) ist, dass "... Funkfrequenz (RF) -Expositionen aus WLAN wahrscheinlich niedriger sind als die von Mobiltelefonen". Es wurde auch "... kein Grund, warum Schulen und andere keine WLAN -Ausrüstung verwenden".[24] Im Oktober 2007 startete die HPA eine neue "systematische" Studie über die Auswirkungen von WLAN -Netzwerken im Namen der britischen Regierung, um die Befürchtungen zu beruhigen, die in der letzten Zeit bis zu diesem Zeitpunkt in den Medien erschienen waren. "[25] Dr. Michael Clark vom HPA, sagt veröffentlichte Forschungen zu Mobiltelefonen und Masten ergibt sich nicht zu einer Anklage gegen WLAN.[26]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Ein neuer Clusterings -Algorithmus für drahtlose Sensornetzwerke".
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Weitere Lektüre

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