Typy sieci bezprzewodowych

Urządzenia bezprzewodowe w sieciach

Traktuj trzy powyższe typy ról – klientów, punktów dostępowych i węzłów Ad-Hoc – jako elementy składowe dużych sieci. Poniżej przedstawiono kilka przykładów pokazujących, jak można wykorzystać urządzenia skonfigurowane do różnych ról.

Punkt dostępowy – sieć domowa lub biurowa

Sieci bezprzewodowe używane w domu lub biurze są zazwyczaj połączeniem routera i bezprzewodowego punktu dostępowego (AP).

Na powyższym schemacie:

  • 1 reprezentuje połączenie z Internetem (opcjonalnie – sieci mogą funkcjonować bez Internetu).
  • 2 reprezentuje router, który przydziela adresy IP i zapewnia zaporę sieciową między siecią a Internetem.
  • 3 reprezentuje punkt dostępowy, zapewniający bezprzewodowy most między routerem a urządzeniami użytkowników.
  • 4 reprezentuje urządzenia użytkowników, takie jak laptopy, tablety i smartfony.

W wielu sieciach domowych lub małych sieciach biurowych router i punkt dostępowy mogą być połączone w jedno urządzenie. Jest to zazwyczaj nazywane po prostu routerem bezprzewodowym. Może on również posiadać port DSL, kablowy, 3G lub 4G, aby zapewnić połączenie z Internetem. W dużych scenariuszach biurowych, może być kilka urządzeń AP rozłożone w całym budynku, aby zapewnić bardziej równomierne pokrycie bezprzewodowe, podłączone z powrotem do routera przez długie kable Ethernet.

Point to Point link – Long Distance Connections

Sieci bezprzewodowe mogą być używane do łączenia odległych budynków lub obszarów. Zwykle wymaga to bardzo skoncentrowanych anten – takich jak antena talerzowa – które mogą wysyłać wąską wiązkę w określonym kierunku. To jest omówione w Learn Wireless Basics – więc idź tam po więcej szczegółów jak to działa.

Długodystansowe połączenie jest często nazywane „point-to-point”, lub „PtP” link. Nazwa opisuje koncepcję: dwa punkty są połączone razem, i nic więcej. Wymaga to dwóch urządzeń bezprzewodowych: jednego skonfigurowanego jako Access Point; drugiego skonfigurowanego jako Client. W poniższym przykładzie dwa urządzenia bezprzewodowe są skonfigurowane w celu utworzenia połączenia punkt-punkt.

Omnidirectional Access Point and Client Link

  • 1 reprezentuje komputery podłączone kablami Ethernet do urządzeń bezprzewodowych. Komputery te są połączone ze sobą przez łącze Point-to-Point.
  • 2 reprezentuje urządzenie bezprzewodowe skonfigurowane jako punkt dostępowy.
  • 3 reprezentuje urządzenie bezprzewodowe skonfigurowane jako klient, podłączone do punktu dostępowego.

To może wyglądać jak połączenie budynek-budynek, jak pokazano poniżej:

Długodystansowe kierunkowe połączenie Punkt Dostępowy i Klient

Tutaj mamy inny przykład połączenia punkt-punkt, ale gdzie routery mają anteny talerzowe dla większej odległości łącza.

Na powyższym schemacie:

  • 1 reprezentuje komputery podłączone kablami Ethernet do urządzeń bezprzewodowych. Komputery te są połączone ze sobą przez łącze Point-to-Point.
  • 2 przedstawia urządzenie bezprzewodowe skonfigurowane jako punkt dostępowy.
  • 3 przedstawia anteny antenowe, które skupiają sygnał bezprzewodowy, umożliwiając połączenia na duże odległości.
  • 4 przedstawia urządzenie bezprzewodowe skonfigurowane jako klient, połączone z punktem dostępowym.

To może wyglądać jak sieć poniżej, gdzie AP zamontowany na wieży jest w stanie połączyć się z urządzeniem klienckim w domu bardzo daleko, ponieważ anteny są skierowane do siebie.

W obu tych przykładach, są tylko dwa urządzenia bezprzewodowe połączone razem – a anteny określają zasięg, w którym mogą się połączyć. Im bardziej skoncentrowany sygnał, tym dalej może sięgać połączenie punkt-punkt. Wraz ze wzrostem odległości między urządzeniami, coraz ważniejsze staje się skupienie sygnału za pomocą anten na obu końcach połączenia. W przeciwnym razie jeden koniec może słyszeć drugi, ale nie być wystarczająco głośny, aby zostać usłyszanym!

Point to MultiPoint – model bezprzewodowego dostawcy usług internetowych

Jeśli połączymy dwie zasady stosowane w sieciach powyżej – wiele urządzeń klienckich łączących się z punktem dostępowym oraz mocniejsze anteny stosowane dla urządzeń zewnętrznych w celu stworzenia dłuższych łączy – możemy stworzyć sieci Point to Multipoint. Są to sieci Access Point na większą skalę, gdzie jest jedno urządzenie w „centrum”, kontrolujące wszystkich podłączonych do niego klientów i mostkujące te połączenia z Internetem.

Te typy sieci są używane przez bezprzewodowych dostawców usług internetowych (WISPs) do łączenia domów i firm z Internetem. Zamiast prowadzenia kabli wokół dzielnicy lub miasta, umieszczają oni jeden lub więcej potężnych punktów dostępowych na wysokim budynku lub wieży. Poprzez instalację kierunkowych urządzeń bezprzewodowych w roli klienta na innych dachach, i kierując je z powrotem do wysokiego budynku lub wieży, budynki te mogą być podłączone do sieci WISP, a tym samym Internet.

The diagram poniżej demonstruje jeden model, jak to działa. Istnieje potężny Access Point zamontowany na wysokim budynku, a kilka pobliskich budynków z dachowych bezprzewodowych urządzeń klienckich: to tworzy Point-to-Multipoint sieci. Do każdego z urządzeń klienckich podłączony jest wewnętrzny router lub punkt dostępowy, który umożliwia użytkownikom podłączenie komputerów, laptopów, tabletów lub smartfonów do sieci WISP.

Na powyższym schemacie:

  • 1 reprezentuje połączenie z Internetem.
  • 2 reprezentuje punkt dostępowy dostarczający sygnał, z którym łączą się urządzenia klienckie.
  • 3 reprezentuje potężną antenę dookólną (wszystkie kierunki), wysyłającą sygnał bezprzewodowy na duży obszar wokół budynku.
  • 4 reprezentuje bezprzewodowe urządzenia klienckie na dachach innych budynków, łączące się z potężnym punktem dostępowym i mogące połączyć się z Internetem poprzez ten AP.
  • 5 reprezentuje małe punkty dostępowe dystrybuujące usługi bezprzewodowe wewnątrz budynku.

Mesh – Neighbor-to-neighbor Networks

Sieć mesh wykorzystuje zasadę Point-to-Multipoint i rozszerza ją o ideę każdego węzła łączącego się z każdym innym węzłem w zasięgu. W efekcie tworzy to sieć typu „Multipoint-to-Multipoint”. Wymaga to, aby wszystkie urządzenia pracowały w trybie Ad-Hoc – urządzenia bezprzewodowe pracujące w trybie AP lub Client nie mogą wykonywać tej samej funkcji. Więcej informacji na temat działania tej zasady można znaleźć w dokumencie Wprowadzenie do sieci mesh.

Poniższy diagram demonstruje jeden z modeli działania tej sieci. Bezprzewodowe węzły sieciowe są instalowane na dachach różnych budynków, a te węzły, które są w zasięgu i nie mają niczego blokującego sygnały, połączą się. Węzły te będą współdzielić wszystkie podłączone do nich zasoby, takie jak lokalne serwery hostujące aplikacje i połączenia z Internetem. Mogą one być również podłączone do komputerów, punktów dostępowych lub routerów wewnątrz budynków, dzięki czemu użytkownicy mogą uzyskać dostęp do zasobów w dowolnym miejscu sieci.

Na powyższym schemacie:

  • 1 reprezentuje połączenie z Internetem.
  • 2 reprezentuje Węzeł Siatkowy z połączeniem z Internetem, z anteną dookólną (wszystkie kierunki).
  • 3 reprezentuje Węzły Siatkowe z antenami dookólnymi (wszystkie kierunki). Węzły te otrzymują dostęp do Internetu z Mesh Node B. Mogą być podłączone do różnych urządzeń wewnątrz budynku.
  • 4 reprezentuje małe Access Pointy dystrybuujące usługi bezprzewodowe wewnątrz budynku.

Sieci hybrydowe

Podczas projektowania i budowania sieci miejskich lub społecznościowych może być trudne lub niemożliwe użycie jednej metody do połączenia wszystkich. Na przykład, pojedyncza sieć Point-to-Multipoint może nie obejmować całej społeczności. Węzły kratowe mogą być użyte do rozszerzenia lokalizacji klientów na pobliskie budynki. Połączenia punkt-punkt mogą pokonać większe odległości i połączyć kilka rozłączonych sieci razem.

Na poniższym diagramie możemy zobaczyć przykład sieci hybrydowej. Nie ma jednego przykładu, który obejmowałby wszystkie możliwe zastosowania sieci! W ćwiczeniu, które nastąpi, poznamy różne sposoby budowania sieci poprzez pracę ze scenariuszami.

Jeszcze jedna uwaga zanim przejdziemy do ćwiczenia – w przykładach powyżej i w ćwiczeniu, które nastąpi, diagramy koncentrują się na budowaniu sieci przez dachy lub od budynku do budynku. Jest to generalnie najlepszy sposób na budowanie sieci obejmujących dzielnice, miasta lub społeczności. W diagramach, sposób, w jaki ludzie łączą się z tą siecią nie zawsze jest pokazany.

Pamiętaj, że te routery na dachach nie mogą zapewnić połączenia z użytkownikami na ziemi, lub w budynkach. Dobrym sposobem, aby zapewnić te połączenia jest przez dołączenie punktów dostępowych do portu Ethernet na routerze na dachu. Ten wewnętrzny punkt dostępowy może być skonfigurowany do korzystania z sieci rooftop jako źródło połączeń do Internetu, lub w celu zapewnienia dostępu do aplikacji i serwerów w sieci. Szczegółowe spojrzenie na to jest poniżej:

Na diagramie:

  • 1 reprezentuje urządzenie bezprzewodowe na dachu. Może to być Mesh Node lub router kliencki.
  • 2 reprezentuje kabel Ethernet biegnący na dach z adaptera Power over Ethernet.
  • 3 reprezentuje adapter Power over Ethernet (PoE) – powszechny sposób zasilania zewnętrznych urządzeń bezprzewodowych.
  • 4 reprezentuje punkt dostępowy, połączony z siecią sąsiedzką lub wspólnotową poprzez router na dachu.