Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



«Безпровідна передача сигналів»

Скачати 299.5 Kb.

«Безпровідна передача сигналів»




Скачати 299.5 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації28.03.2019
Розмір299.5 Kb.
  1   2   3

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СМІЛЯНСЬКИЙ ТЕХНІКУМ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ВІДКРИТЕ ЗАНЯТТЯ

з навчальної дисципліни

«Комп’ютерні мережі»


Тема: «Безпровідна передача сигналів»


Викладач: Ніколаєнко Олена Олегівна


Тема: Безпровідна передача сигналів.
Мета:

  • ознайомити учнів з основними поняттями безпровідної передачі сигналів, сферами та особливостями застосування,

  • охарактеризувати найбільш популярні безпровідні технології, порівняти їх між собою;

  • порівняти сфери застосування кабельних та без провідних мереж, визначити переваги та недоліки кожного типу з’єднань;




  • розвивати пізнавальний інтерес студентів, вміння порівнювати, аналізувати, узагальнювати, робити логічні висновки;

  • оволодівати проектним методом мислення;

  • формувати навички по роботі з літературою, мережею Internet;

  • удосконалювати методи самостійної роботи, відстоювати особисту думку, представляти результати своєї самостійної роботи;

  • розвивати вміння виступати з доповідями перед аудиторією, формувати навички роботи в команді;




  • виховувати інтерес до вивчення дисципліни, як науки, яка є основою для вивчення технологій комп’ютерних мереж, здобуття умінь та навичок своєї професії, оскільки комп’ютерні мережі на сьогоднішній день є основним засобом збереження, обробки та отримання інформації в найрізноманітніших сферах людської діяльності;

  • навчати цінувати працю інших, уважно ставитися до виступів одногрупників.


Вид заняття: Лекційне заняття з використанням інтерактивних методів.

Форма заняття: Комбінований урок засвоєння нових знань з використанням елементів інтерактивних технологій.

Форми діяльності:

  • тестовий контроль знань;

  • фронтальна робота;

  • групова робота;

  • пошукова робота (проводилася при підготовці до заняття);

  • представлення проектів;

  • «Бліц-опитування»;

  • Розгадування кросворду.

Методи діяльності: Комунікативний та груповий, метод діалогу, пояснювально-ілюстративний та проблемно-пошуковий методи.

Загально-методичні принципи: Комунікативність, колективна взаємодія, посильність, науковість, наочність.

Засоби та наочність: комп’ютер, мультимедійний проектор, презентації, схеми, плакати, роздатковий матеріал.

Міжпредметні зв’язки: фізика, основи інформатики.

Очікувані результати:

Студенти мають:



  • знати: основні поняття безпровідних систем передачі сигналів, характеристики без провідних технологій;

  • мати уявлення про методи доступу, методи захисту інформації в безпровідних технологіях.


Структура заняття:

Етап заняття

Час, хв

Прийоми та методи

1. Організаційний

1

Привітання

2. Перевірка знань, умінь та навичок(актуалізація опорних знань)

15

  • Тестовий контроль.

  • Бліц-опитування, яке підводить до теми.

3.Мотиваційний

5

Повідомлення теми заняття.

4. Засвоєння нових знань.

40

Розповідь вчителя. Доповіді та презентації студентів.

5. Закріплення знань.

10

Заповнення таблиці характеристик.

6. Підбиття підсумків. Рефлексія.

8

Розгадування кроссворду

7. Домашнее завдання.

1

  1. Електронний конспект. Лекція 16.

  2. Буров Є. Комп’ютерні мережі.– Львів: Бак, –2003. ст.205 – 215.


Хід заняття:

  1. Організаційна частина.

Психологічна та практична підготовка студентів до роботи (привітання, перевірка присутніх)

  1. Перевірка знань, умінь та навичок.

Перевірка знань, умінь та навичок для залучення всієї групи виконується у декількох варіантах. 6 студентів отримують тестові завдання (наведенні в додатку), чотири студенти заповнюють таблицю: «Характеристики локальних мереж», інші приймають участь у фронтальному опитуванні.

Таблиця «Характеристики локальних мереж»






Назва

Ethernet

Fast Ethernet

Token Ring

FDDI

1

Стандарт

802.3

802.3u

802.5

АNSI X3Т9.5

2

Швидкість передачі

10 Мбіт/с

100 Мбіт/с

4 Мбіт/с

100 Мбіт/с

3

Топологія

шина

зірка

кільце

подвійне кільце дерев

4

Середовище передачі

Коаксіал, вита пара, оптоволокно

Вита пара, оптоволокно

Екранована вита пара

оптоволокно

5

Метод доступу

CSMA/CD

CSMA/CD

Маркерний метод

Маркерний (з раннім звільненням маркеру та пріоритетами)

6

Максимальний діаметр мережі

2,5 км

200 м (для витої пари

412 м (для оптоволокна))

4 км

100 км

7

Максимальна кількість робочих станцій

1024

Не обмежено

260

1000

Фронтальне опитування:



    1. Що таке система передачі даних?

Очікувана відповідь:

Передача даних або телекомунікація (від грец. thеle — далеко, на відстані та лат. communico — спілкуюся)– це процес (можливість) спілкування (обміну інформацією) на відстані та в часі.

У найпростішому випадку система передачі даних (СПД — рис. 1) між точками А та В складається з таких елементів:



        1. Кінцеве обладнання даних у точці А.

        2. Інтерфейс між кінцевим обладнанням даних та апаратурою каналу даних.

        3. Апаратури каналу даних у точці А.

        4. Каналу передачі між точками А та В.

        5. Апаратури каналу даних у точці В.

        6. Інтерфейсу (стику) апаратури каналу даних.

        7. Кінцевого обладнання в точці В.




    1. Що таке канал передачі даних?

Очікувана відповідь:

Під каналом зв’язку розуміють сукупність середовища розповсюдження і технічних засобів передачі даних між двома канальними інтерфейсами.




    1. Які бувають фізичні середовища передачі сигналів?

Очікувана відповідь:

Фізичні середовища розповсюдження сигналів бувають кабельні та радіохвилі наземного та супутникового зв’язку.



    1. Що таке кабель? Види кабелів.

Очікувана відповідь:

Кабель — це складний виріб, що складається з провідників, шарів екрану і ізоляції. В деяких випадках до складу кабелю входять роз'єми, за допомогою яких кабелі приєднуються до обладнання. Крім цього, для забезпечення швидкої перекомутації кабелів і обладнання використовуються різні електромеханічні пристрої (кросові секції, кросові коробки або шафи).

Вита пара – це найдешевше і найпоширеніше фізичне середовище. Канал найдешевший для прокладання. Сьогодні вита пара є головним середовищем передача для локальних мереж.

Розрізняють декілька типів витої пари. Найпоширеніша незахищена (неекранована) вита пара (Unshielded Twisted Pair (UTP)). Крім того, використовують екрановану виту пару (Shielded Twisted Pair (STP)) Вита пара UTP – це вісім мідних провідників, які скручені попарно в спільній ізоляції. У STP провідники мають спільний екран.

Коаксіальні кабелі мають високу швидкість передавання, завадостійкість, довговічність, помірну вартість. Сигнал даних передається по центральній жилі кабелю, що виготовлена з міді або алюмінію. Навколо центральної жили є діелектрична оболонка. Для кращого захисту від перешкод цю оболонку поміщають у плетений екран або у фольгу та екран. Екрани добре захищають сигнал від електричних перешкод, проте не від магнітних. Навколо екрана є ізоляційна оболонка.

У волоконно-оптичних кабелях як фізичне середовище використовують прозоре скловолокно. Це волокно має оболонку з меншим коефіцієнтом заломлення, завдяки чому промінь світла відбивається від нього. Оболонка мас зовнішнє захисне покриття, іноді з елементами жорсткості, що виготовлені зі сталі, для надання кабелю більшої механічної стійкості. Матеріали кабелю у порядку зниження якості: одномодове кварцове скло, градієнтне скло, силікатне скло з пластиковим покриттям, пластик.


    1. Назвати недоліки кабельних систем.

Очікувана відповідь:

Кабельні системи не надають користувачам мобільності. Користувач жорстко закріплений за певним робочим місцем. Кабельну систему комусь потрібно обслуговувати, а це приводить до значних грошових витрат.




  1. Мотиваційний етап.

Зважаючи на вище вказані недоліки кабельних систем, вчен7і давно задумалися як зробити роботу користувача в комп’ютерній мережі дійсно зручною і мобільною. Саме з цієї причини виникли без провідні комп’ютерні мережі, які є нашою сьогоднішньою темою заняття.

Лекція супроводжується презентацією.



Тема: «Безпровідна передача сигналів»

План заняття:

  1. Види безпровідних систем зв’язку.

  2. Мобільний безпровідний зв'язок. Доступ до Internet. Покоління стільникових мереж.

  3. Безпровідні локальні мережі. Технології Wi-Fi, WiMax, радіо-Ethernet, HIPERLAN, Bluetooth та інші.

  4. Супутникові системи зв’язку.

  5. Тенденції майбутнього

  1. Засвоєння нових знань.

  1. Види безпровідних систем зв’язку.

Слово «безпровідний» у багатьох асоціюється насамперед з WLAN. Однак передача даних без допомоги кабелів використовується в багатьох інших сферах і при цьому має дуже довгу історію.

Безпровідна передача сигналів була першим доступним людству видом зв’язку: сигнальні барабани та вогонь на сторожових вежах – перші безпровідні системи відомі ще у кам’яному віці та в античній епосі.

З часів Римської імперії і до кінця ХІХ століття новин доводилося чекати тижнями, а то і місяцями. Ситуація змінилася лише після 1886 року, коли німецький вчений Генріх Герц зумів довести існування магнітних хвиль, заснувавши теоретичні основи радіотехніки.

Перший радіоприймач був представлений російським вченим Олександром Поповим на засіданні фізичного відділення Російського фізико-хімічного засідання 25 квітня 1895 року. А вже в 1899 році італійському вченому Гульельмо Марконі вперше вдалося здійснити передачу радіосигналу через Ла-Манш.

Серед піонерів безпровідних технологій є також голлівудська актриса Хеді Ламарр, яка в 1942 році разом з композитором Джорджем Антейлом розробила технологію стрибкоподібної зміни частоти. Вона дозволяла керувати торпедами за допомогою радіосигналу, частота якого постійно змінювалася, що ускладнювало перехоплення і забезпечувало перешкодостійкість. В наші дні стрибкоподібна зміна частоти реалізована в мобільних телефонах, технологіях Bluetooth та WLAN 802/11

Останніми роками напрям безпровідних комп'ютерних мереж та віддаленого доступу зазнав бурхливого розвитку. Це пов'язано з поширенням блокнотних комп'ютерів, систем пошукового виклику (так званих пейджерів) та появою систем класу "персональний секретар" (Personal Digital Assistant (PDA)), розширенням функційних можливостей стільникових телефонів. Такі системи повинні забезпечити ділове планування, розрахунок часу, зберігання документів та підтримку зв'язку з віддаленими станціями. Девізом цих систем стало anytime, anywhere, тобто надання послуг зв'язку незалежно від місця та часу. Крім того, безпроводові канали зв'язку актуальні там, де неможливе або дороге прокладання кабельних ліній та значні відстані.

Існують різні підходи до класифікації бездротових технологій.

По дальності дії можна виділити:



  • Безпровідні персональні мережі (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Приклади технологій — Bluetooth.

  • Безпровідні локальні мережі (WLAN — Wireless Local Area Networks). Приклади технологій — Wi-Fi.

  • Безпровідні мережі масштабу міста (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Приклади технологій — WiMAX.

По топології:

  • "Крапка-крапка".

  • "Крапка-багатокрапка".

По області використання можна виділити:

  • Корпоративні (відомчі) безпровідні мережі — які створюються компаніями для власних потреб.

  • Операторські безпровідні мережі — створюються операторами зв'язку для надання платних послуг.

Залежно від технологій та передавальних середовищ, які використовують, можна визначити такі класи безпроводових мереж:

  • мережі на радіомодемах;

  • мережі на стільникових модемах;

  • інфрачервоні системи;

  • системи VSAT;

  • системи з використанням низькоорбітальних супутників;

  • системи з технологією SST;

  • радіорелейні системи;

  • системи лазерного зв'язку.




  1. Мобільний безпровідний зв'язок. Доступ до Internet. Покоління стільнткових мереж.

(домашня презентація та доповідь І групи студентів. )

Мережі на стільникових модемах використовують наявну інфраструктуру стільникової телефонії. Вони працюють в особливо важких умовах великих завад, періодичного зникнення сигналу.

Стільникові технології пройшли декілька етапів розвитку:


  1. 1G-технології. Початок 80-х. Перше покоління стільникових мереж використовувало аналогові технології. В таких мережах передавали тільки телефонні розмови;

  2. 2G-технології. Середина 90-х. Цифрове кодування та передавання мовлення і коротких текстових повідомлень;

  3. 2.5G-технології. 2001 рік (США). Цифрові мережі з передаванням мовлення, тексту, приєднання до Internet;

  4. 3G-технології. Технології наступного покоління. Швидкість передавання до 2 Мбіт/с. Передавання мультимедійних даних. Окремі технології доступні в Японії.

  5. 4G-технології. Очікуваний перехід до 4G принесе All-IP із комутацією пакетів, мобільний широкосмуговий доступ із швидкостями до гігабіта за секунду при передаванні із використанням декількох несучих.




  1. Безпровідні локальні мережі. Технології Wi-Fi, WiMax, радіо-Ethernet, HIPERLAN, Bluetooth та інші.

Для передавання даних використовують смуги частот радіо- та ультракороткохвильового діапазону. Кожен радіомодем має антену та передавач для напрямленого передавання сигналів. Найпопулярнішими технологіями безпроводового передавання цього класу є:

    • радіо Ethernet (IEEE 802.11);

    • HIPERLAN;

    • Bluetooth.

IEEE 802.11 - це родина технологій безпроводового передавання в радіодіапазоні. Сьогодні найпопулярніша технологія стандарту IEEE 802.11b; вона дає змогу передавати дані зі швидкістю 11 Мбіт/с на відстань від кількох до десятків кілометрів. Вихідна швидкість залежить від рівня завад, обладнання. На базі IEEE 802.11b будують безпроводові локальні мережі Wireless LAN (WLAN)).

(домашня презентація та доповідь ІІ групи студентів)

Група стандартів IEEE 802.11 фактично визначає фізичний та канальний рівень протоколів передавання. Стандарти відрізняються реалізаціями фізичних рівнів передавання, забезпечують різні швидкості.



IEEE 802.11 — початковий стандарт безпровідних локальних мереж, заснований на безпровідній передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Підтримує обмін даними з швидкістю до 1 — 2 Мбіт/с. Прийнятий в 1997 році.

IEEE 802.11а — стандарт безпровідних локальних мереж, заснований на безпровідній передачі даних в діапазоні 5 ГГц. Діапазон розділений на три непересічні піддіапазони. Максимальна швидкість обміну даними становить 54 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 48, 36, 24, 18, 12, 9 і 6 Мбіт/с.

IEEE 802.11b — стандарт безпровідних локальних мереж, заснований на безпровідній передачі даних в діапазоні 2,4 ГГц. У всьому діапазоні існує три непересічні канали, тобто на одній території, не впливаючи один на одного, можуть працювати три різні безпровідні мережі. У стандарті передбачено два типи модуляції — DSSS і FHSS. Максимальна швидкість роботи становить 11 Мбіт/с, при цьому доступні також швидкості 5.5, 2 і 1 Мбіт/с.

Стандарт IEEE 802.11b був прийнятий в 1999 році як розвиток прийнятого раніше стандарту IEEE 802.11. Він також передбачає використання діапазону частот 2.4 ГГц, але тільки з модуляцією DSSS. Продукти стандарту IEEE 802.11b, що поставляються різними виробниками, тестуються на сумісність і сертифікуються організацією Wireless Ethernet Compatibility Alliance, яка більше відома під назвою Wi-Fi Alliance. Сумісні безпровідні продукти, що пройшли випробування за програмою «Альянсу Wi-Fi» можуть бути маркіровані знаком Wi-Fi.



IEEE 802.11b+ — покращена версія стандарту 802.11b у виконанні окремих виробників, що забезпечує підвищення швидкості обміну даними. У інтерпретації компанії Texas Instruments відрізняється від оригінального варіанту модуляцією PBCC (Packet Binary Convolutional Coding), подвоєною максимальною швидкістю (до 22 Мбіт/с).

IEEE 802.11g — стандарт безпровідних локальних мереж, заснований на безпровідній передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Діапазон розділений на три канали. Для збільшення швидкості обміну даними при ширині каналу, схожій з 802.11b, застосований метод модуляції з ортогональним частотним мультиплексуванням (OFDM, Ortogonal Frequency Division Multiplexing), а також метод двійкового пакетного згорткового кодування PBCC (Packet Binary Convolutional Coding).

IEEE 802.11е (QoS, Quality of service) — додатковий стандарт, що дозволяє забезпечити гарантовану якість обміну даними шляхом перестановки пріоритетів різних пакетів; необхідний для роботи таких потокових сервісів як VoIP або IPTV.

IEEE 802.11i — стандарт, що знімає недоліки у сфері безпеки попередніх стандартів. 802.11i вирішує проблеми захисту даних канального рівня і дозволяє створювати безпечні бездротові мережі практично будь-якого масштабу.

IEEE 802.11n — сучасний стандарт безпровідних локальних мереж нового покоління, заснований на безпровідній передачі даних в діапазоні 2.4 ГГц. Стандарт 802.11n значно перевищує за швидкістю обміну даними попередні стандарти 802.11b і 802.11g, забезпечуючи швидкість на рівні Fast Ethernet; зворотно сумісний з 802.11b і 802.11g. Основна відмінність від попередніх версій Wi-Fi — додавання до фізичного рівня (PHY) підтримки протоколу MIMO (multiple-input multiple-output). Теоретична швидкість може складати 600 Мбіт/с

IEEE 802.11ас — новий стандарт безпровідних локальних мереж Wi-Fi на частотах 5-6 ГГц. Якщо обидва пристрої підтримують цю технологію, то швидкість обміну даними може бути більшою за 1 Гбіт/с (до 6 Гбіт/с 8x MU-MIMO). Стандарт передбачає використання до 8 антен MU-MIMO та розширення каналу до 80 або 160 МГц. 20 січня 2011 прийнята перша редакція версії 0.1, а вже 1 лютого 2013 редакція версії 5.0.

Радіо Ethernet може працювати і в двопунктових сполученнях, однак найчастіше в мережі наявні один або декілька пунктів доступу (Access points). Станції, обладнані адаптерами IEEE 802.11, передають дані через пункт(и) доступу. Отже, мережа має зіркову топологію. Пунктом доступу здебільшого є призначена станція, яка може бути сервером служб DHCP, NAT, DNS та обладнана потужною антеною. Така конфігурація типова для безпровідних локальних мереж.

Подібними до пунктів доступу є домашні шлюзи (residential gateways), які вирізняються простотою адміністрування та призначені для вирішення проблеми доступу в мережах "останньої милі".

Підрівень МАС координує доступ окремих станцій до пункту доступу. Він є спільним для всіх реалізацій. Стандарт IEEE 802.11 визначає два методи доступу до радіоканалу — DCF (Distributed Coordination Function) та PCF (Point Coordination Function). Метод DCF є головним та обов'язковим, PCF — додатковим.

Метод DCF — це модифікація методу доступу з контролем частоти-носія і виявлянням колізій (CSMA/CA). Як і в звичайному CSMA-методі доступу, станції чекають на вивільнення каналу перед початком передавання. Кожна станція має лічильник NAV, у якому записано час передавання поточного кадру. Кожна станція перед початком передавання обчислює прогнозований час передавання свого кадру на підставі його довжини та швидкості передавання. Цей час записують у заголовок кадру, звідки його читають усі інші станції, які й оновлюють свої NAV. Як і в CSMA-методі доступу, якщо спроба передавання була невдалою, то наступна спроба буде відкладена на випадковий проміжок часу.

Особливістю радіомереж є те, що приймач не може прослуховувати канал під час передавання. Тому він не в стані виявити колізію, як це відбувається в кабельних мережах IEEE 802.3. Тому станція, що приймає, підтверджує приймання кожного кадру. Якщо підтвердження не отримано через визначений тайм-аут, то відбувається наступна спроба передавання.

Для підтримки ізохронного передавання метод DCF може бути доповнений методом PCF, який є різновидом методу доступу з опитуванням. У цьому випадку тривалість передавання поділяють на періоди з конкуренцією та без неї. В період без конкуренції, пункт доступу опитує всі станції та дозволяє їм передавання. Це дає змогу забезпечити як синхронне, так і асинхронне передавання.


  1   2   3


Скачати 299.5 Kb.

  • Тема: «Безпровідна передача сигналів» Викладач: Ніколаєнко Олена Олегівна
  • Вид заняття
  • Методи діяльності
  • Засоби та наочність
  • Структура заняття : Етап заняття
  • Хід заняття : Організаційна частина.
  • Перевірка знань, умінь та навичок.
  • Назва Ethernet Fast Ethernet Token Ring
  • Що таке система передачі даних Очікувана відповідь: Передача даних або телекомунікація
  • Що таке канал передачі даних Очікувана відповідь: Під каналом зв’язку
  • Які бувають фізичні середовища передачі сигналів
  • Що таке кабель Види кабелів. Очікувана відповідь: Кабель — це складний виріб, що складається з провідників, шарів екрану і ізоляції.
  • Назвати недоліки кабельних систем
  • Тема
  • Засвоєння нових знань. Види безпровідних систем зв’язку.
  • Мобільний безпровідний звязок. Доступ до Internet. Покоління стільнткових мереж. (домашня презентація та доповідь І групи студентів. )
  • Безпровідні локальні мережі. Технології Wi-Fi, WiMax, радіо-Ethernet, HIPERLAN, Bluetooth та інші.
  • (домашня презентація та доповідь ІІ групи студентів)