Настройка подключения с помощью программы d-link airplus xtremeg wireless utility.

В этом случае надо установить эту программу и убрать галочку Использовать Windows для настройки сети, показанную на рис. 5.3.

Чтобы организовать беспроводную связь Ad Hoc, запустите эту программу на первом компьютере и перейдите на вкладку Настройка (рис. 5.6).

Рис. 5.6.

Затем введите SSID создаваемой сети (например, AdHocNet), выберите режим Ad Hoc и установите IP-адрес с маской беспроводного интерфейса. Аутентификацию и шифрование пока оставим открытыми. Если требуются дополнительные настройки, их можно произвести на вкладке Расширенные настройки.

На других компьютерах также запускаем эту программу и открываем вкладку Обзор сетей (рис. 5.7).

Рис. 5.7.

В появившемся окне следует выбрать сеть и для настройки IP-адреса второго компьютера нажать кнопку Конфигурация. Затем нужно нажать кнопку Подключить, и при совпадении ключей доступа беспроводной адаптер подключится к первому компьютеру. Остальные компьютеры подключаются аналогичным образом. Обновление доступных сетей производится нажатием кнопки Обновить.

Инфраструктурный режим

В этом режиме точки доступа обеспечивают связь клиентских компьютеров (рис. 5.8). Точку доступа можно рассматривать как беспроводной коммутатор. Клиентские станции не связываются непосредственно одна с другой, а связываются с точкой доступа, и она уже направляет пакеты адресатам.

Рис. 5.8.

Точка доступа имеет порт Ethernet, через который базовая зона обслуживания подключается к проводной или смешанной сети — к сетевой инфраструктуре.

Настроим беспроводную точку доступа в инфраструктурном режиме.

Настройка производится через проводной интерфейс, т.е. используя Ethernet-соединение. Хотя можно это делать и через беспроводной интерфейс, но мы этого не рекомендуем, т.к. при достаточно большом количестве точек доступа может возникнуть путаница в настройках.

1.В окне Сетевые подключения отключите сетевые и бессетевые адаптеры (рис. 5.2). В контекстном меню необходимо выбрать Отключить для каждого адаптера.

В результате все компьютеры будут изолированы друг от друга, сетевых подключений нет.

2.Настраиваем сетевые адаптеры для связи с точкой доступа.

Подключения по локальной сети Свойства Протокол TCP/IP Свойства

Использовать следующий IP-адрес

Укажите адрес 192.168.0.ххх, где ххх — номер вашего компьютера (1, 2, 3 и т.д). Укажите маску 255.255.255.0

Включите кабельное соединение

3.Подключаемся к точке доступа.

Соединяем точку доступа сетевым кабелем с сетевым адаптером, подаем питание.

Сбрасываем настройки точки. Для этого в течение пяти секунд нажимаем и удерживаем кнопку reset. Не отключайте питание при нажатой reset!

Время загрузки точки — около 20 секунд. По окончании загрузки на точке загораются индикаторы Power и LAN.

В браузере Internet Explorer наберите http://192.168.0.50. Появится приглашение на ввод имени и пароля (рис. 5.9).

Рис. 5.9.

4.Начинаем настройку.

Введите в качестве имени пользователя admin с пустым паролем. Настроим сначала IP-адрес точки. Это нужно лишь в том случае, когда у вас много точек доступа. На вкладке Home нажимаем кнопку Lan (слева).

Выставляем адрес 192.168.0.xxх, где xxх — уникальный номер точки.

Маска 255.255.255.0

Default Gateway 192.168.0.50

По завершении настройки следует нажать Apply, чтобы перезагрузить точку с новыми настройками.

5.Включение режима точки доступа.

Дождитесь загрузки точки и введите в браузере новый адрес http://192.168.0.xxx

На вкладке Home нажмите кнопку Wireless (слева)

Устанавливаем (рис. 5.10):

Mode (режим): Access Point

SSID: Network

SSID Broadcast: Enable

Channel: 6

Authentication: Open System

Encryption: Disable

Рис. 5.10.

Заметьте, что выбранные нами установки не обеспечивают безопасность беспроводного подключения и используются только с целью обучения.

Если нужно сделать более тонкие настройки, перейдите на вкладку Advanced. Настоятельно рекомендуем перед настройкой точки доступа прочитать документацию по настройке; краткое описание всех параметров есть на вкладке Help.

По завершении настройки нужно нажать Apply, чтобы перезагрузить точку с новыми настройками.

Отключите точку от сетевого интерфейса. Теперь ваша точка настроена на подключение беспроводных клиентов. В простейшем случае, чтобы предоставить клиентам Internet, нужно к точке подключить широкополосный канал или ADSL-модем.

Клиентские компьютеры подключаются аналогичным образом, как это было описано в предыдущем примере (рис. 5.7).

Порядок выполнения работы

Работа выполняется группой студентов из 2 человек.

1.Подключить адаптер Wi-Fi в разъем USB ПК.

2.Установить драйвера адаптера.

3.Провести установку, настройку и проверки соединения в режиме Ad Hoc (с помощью встроенной службы Windows).

4.Провести передачу данных в сети Wi-Fi (не менее 100 Мбайт) для расчета скорости передачи в режиме Ad Hoc.

5.Провести анализ зависимости скорости передачи в сети Wi-Fi от расстояния между абонентами (не менее 4-5 точках).

6.Провести установку, настройку и проверки соединения в режиме Ad Hoc (с помощью программы D-Link AirPlus XtremeG Wireless Utility).

7.Провести установку, настройку и проверки соединения в инфраструктурном режиме.

8.Провести передачу данных в сети WI-Fi (не менее 100 Мбайт) для расчета скорости передачи в инфраструктурном режиме.

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

1.Ф.И.О. студента, номер группы, дату выполнения работы.

2.Название и цель работы.

3.Название основных элементов сети Wi-Fi.

4.Название основных режимов работы в сети Wi-Fi.

5.Скорость передачи данных в сети Wi-Fi в режиме Ad Hoc.

6.График зависимости скорости передачи в сети Wi-Fi (режим Ad Hoc) от расстояния между абонентами (не менее 4-5 точках).

7.Скорость передачи данных в сети Wi-Fi в инфраструктурном режиме.

8.Выводы по работе

Контрольные вопросы

1.Назовите основные элементы беспроводной сети Wi-Fi?

2.Назовите основные режимы работы беспроводных сетей Wi-Fi?

3.Какие методы доступа к среде используются в беспроводных сетях?

4.Поясните основные типы модуляции цифровых данных?

5.Назовите особенности стандарта IEEE 802.11а?

6.Назовите особенности стандарта IEEE 802.11b?

7.Назовите особенности стандарта IEEE 802.11g?

Список литературы

5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008. – 958 с.

6. Палмер М. Проектирование и внедрение компьютерных сетей: Учебный курс: Пер. с англ. / М. Палмер, Р.Б. Синклер.- 2-е изд., перераб. и доп. .- СПб.: БХВ-Петербург, 2008.- 752 с.

Лабораторная работа №5

«Создание и настройка локальной сети на основе стандарта IEEE 802.15.1 (Bluetooth)»

Цель работы –получение практических навыков по созданию и настройки локальных сетей на основе стандарта IEEE 802.15.1 (Bluetooth). Исследовать скоростные характеристики беспроводной персональной сети стандарта IEEE 802.15.1

Оборудование и программы

Оборудование: персональный компьютер типа IBM PC/AT на основе центрального процессора Intel Pentium (AMD). ОЗУ не менее 256 Мбт. HDD объемом не менее 20 Гбайт, CD-ROM, FDD, Bluetooth-адаптер, клавиатура, манипулятор мышь.

Программы: операционная система Windows XP, текстовой редактор Microsoft Word, драйвера Bluetooth-адаптера, программы BlueSoleil.

Область применения

Основные технические характеристики:

1.Стандарт Bluetooth v.2.0

2.Диапазон частот: 2,4-2,483 ГГц.

3.Скорость сети: до 3 Мбит/с.

4.Расстояние передачи: до 100 м в открытой области.

5.Максимальное количество клиентов одной пикосети – 8.

Описание работы

Bluetooth – это технология беспроводной связи, созданная в 1998 году группой компаний: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. В настоящее время разработки в области Bluetooth ведутся Bluetooth SIG (Special Interest Group), в которую входят также Lucent, Microsoft и многие другие (около 2000).

Основное назначение Bluetooth — обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств, в том числе и очень компактных.

Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях). В зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров.

В технологии Bluetooth используется концепция пикосети. В пикосеть может входить до 255 устройств, но только 8 из них могут в каждый момент времени быть активными и обмениваться данными. Одно из устройств в пикосети является главным, остальные — подчиненными. Активное подчиненное устройство может обмениваться данными только с главным устройством, прямой обмен между подчиненными устройствами невозможен. Все подчиненные устройства данной пикосети, кроме семи активных, должны находится в режиме пониженного энергопотребления, в котором они только периодически прослушивают команду главного устройства для перехода в активное состояние. Главное устройство отвечает за доступ к разделяемой среде пикосети, которая представляет собой нелицензируемые частоты диапазона 2,4 ГГц. Разделяемая среда передает данные со скоростью 1 Мбит/с, но из-за накладных расходов на заголовки пакетов и смену частот полезная скорость передачи данных в среде не превышает 777 Кбит/с. Пропускная способность среды делится главным устройством между семью подчиненными устройствами. Такая архитектура позволяет применять более простые протоколы в устройствах, выполняющих функции подчиненных (например, в радионаушниках), и отдает более сложные функции управления пикосетью компьютеру, который, скорее всего, будет главным устройством этой сети. Присоединение к пикосети происходит динамически. Главное устройство пикосети, используя процедуру опроса, собирает информацию об устройствах, которые попадают в зону его пикосети. Если желание подчиненного устройства присоединиться к пикосети совпадает с решением главного устройства (прошло проверку аутентичности и оказалось в списке разрешенных устройств), то новое подчиненное устройство присоединяется к сети.

Стоит также заметить, что стандарт Bluetooth разрабатывался с расчетом на малую мощность (всего 0,3 мА в режиме простоя и в среднем 30 мА при обмене информацией), поэтому воздействие его на организм человека сведено к минимуму.

Bluetooth является законченной оригинальной технологией, рассчитанной на самостоятельное применение в электронных персональных устройствах. Поэтому эта технология поддерживает полный стек протоколов, включая собственные прикладные протоколы и в дополнении большое количество профилей. В этом заключается ее отличие от рассмотренных ранее технологий, таких как Ethernet или IEEE 802.11, которые выполняют только функции физического и канального уровней. Создание для технологии Bluetooth собственных прикладных протоколов объясняется стремлением разработчиков реализовывать ее в разнообразных простых устройствах, которым не под силу, да и не к чему поддерживать стек протоколов TCP/IP, FTP, HTTP и др.

В технологии Bluetooth разделяемая среда представляет собой последовательность частотных каналов технологии FHSSв диапазоне 2,4 ГГц. Каждый частотный канал имеет ширину 1 МГц, количество каналов равно 79 (в США и большинстве других стран мира) или 23 (в Испании, Франции, Японии). Чиповая скорость равна 1600 Гц (частота переключения), поэтому период чипа составляет 625 мкс. Главное устройство разделяет общую среду на основе временного мультиплексирования (TDM), используя в качестве тайм-слота время пребывания системы на одном частотном канале (625 мкс). Информация кодируется с тактовой частотой 1 МГц путем двоичной частотной модуляции (BFSK), в результате битовая скорость составляет 1 Мбит/с. В течение одного тайм-слота пикосеть Bluetooth передает 625 бит, но не все они используются для передачи полезной информации. При смене частоты устройствам сети требуется некоторое время для синхронизации, поэтому из 625 бит только 366 передают кадр данных. Кадр данных может занимать 1, 3 или 5 слотов. Для надежной передачи данных в технологии Bluetooth может выполняться прямая коррекция ошибок FEC, а получение кадра подтверждается с помощью квитанций. Составными могут быть только кадры данных (то есть кадры канала ACL), а кадры, переносящие голос (кадры канала SCO), всегда состоят из одного слота.

Порядок выполнения работы

Работа выполняется группой студентов из 2 человек.

Вариант 1. Соединение телефона и компьютера

1) Соединение и синхронизация осуществляются с помощью программы BlueSoleil

2) Вторым необходимым элементом является наличие Bluetooth-адаптера. В телефоне он является встроенным, а установка адаптера на компьютер не вызывает проблем, т. к. осуществляется с помощью Мастера установки нового оборудования Windows XP.

Рис. 6.1. Настройка адаптера Bluetooth

3) Теперь необходимо раскрыть окно «Bluetooth-окружение» и выбрать в верхнем меню раздел Bluetooth, щелкнуть пункт «Дополнительные настройки» и в открывшемся окне нажать на «Локальные службы». Далее нужно указать и запомнить COM-порт для организации соединения.

Рис. 6.2. Панель настройки Bluetooth

4) В меню Bluetоoth телефона активируем одноименную функцию. Аппарат найдет все Bluetooth-устройства, находящиеся в радиусе его действия. Нам остается только выбрать имя нашего компьютера и нажать Next. После — на экране возникнет требование ввести код; вводим 0000. Переходим к экрану компьютера и также указываем 0000. Вовсе не обязательно использовать именно эту комбинацию — главное, чтобы пароль по обе стороны подключения был одинаков.

Рис 6.3. Окно диалога, в котором отображаются

телефоны с активным Bluetooth

5) После окончания синхронизации в проводнике становится возможным доступ к содержимому памяти устройства. Данная функция очень удобна для установки новых программ и копирования важной информации.

В итоге получилось соединение телефона и компьютера по схеме, показанной на рис. 6.5:

Рис. 6.4. Содержимое телефона отображено на компьютере

Рис. 6.5. Схема соединения компьютера с телефоном по каналу Bluetooth

В ходе работы необходимо провести 3 опыта. Полученные данные необходимо свести в табл. 1 ,2,3.

Таблица 1

Передача данных по Bluetooth (с компьютера на телефон)

№	размерфайла, Мбайт	времяпередачи, с	скоростьпередачи Кбит/с

	1Ф5
	5Ф10
	10
Таблица2 Передачаданных по Bluetooth (с компьютера на телефон)
№	размерфайла, Мбайт	времяпередачи, с	скоростьпередачи Кбит/с

	1Ф5
	5Ф10
	10
Таблица3 Зависимостьскорости передачи данных по Bluetooth от расстояния
	размерфайла, Мбайт	Расстояниемежду абонентами, м	скоростьпередачи Кбит/с

Вариант 2. Соединение двух компьютеров

Если нужно соединить два компьютера между собой с помощью технологии Bluetooth, нужно использовать Bluetooth-адаптер.

После объединения двух компьютеров при помощи Bluetooth на экране появится диалоговое окно, изображенное на рис. 6.6.

Рис. 6.6 Объединение компьютеров с помощью Bluetooth.

Операционная система видит соединение Bluetooth, как достаточно быстрый последовательный порт (он примерно в пять раз быстрее, чем обычный COM или IrDA), и, при желании, даже можно организовать сетевое подключение Windows через него. Далее следует настроить подключение Bluetooth в папке «Сетевые подключение».

Для этого нужно выбрать доступные этому подключению компоненты.

Рис. 6.7. Активное подключение Bluetooth

Рис. 6.8. Настройка Bluetooth

Нужно заметить, что одним из самых больших достижений, принесенных Windows 95, была возможность простого объединения одного или нескольких сетевых протоколов и клиентов для выполнения различных сетевых служб на произвольных сетевых интерфейсах. Как только Bluetooth стал всего лишь еще одним видом сетевого интерфейса с точки зрения Windows, сразу появилась возможность привязки к нему подходящих протоколов (TCP/IP…) и служб (Клиент для сетей Майкрософт (Client for Microsoft Networks), служба доступа к файлам и принтерам (File and Printer Sharing)…) на компьютерах.

После выполнения всех действий получилось сетевое подключение со следующими параметрами:

Рис. 6.9. Детали сетевого подключения Bluetooth

Но скорость такого соединения не высока, однако при использовании Bluetooth для создания беспроводного соединения между двумя компьютерами, скорость будет достаточной для некоторых не ёмких операций.

После проведения подключения получилось соединение следующего вида:

Рис. 6.10. Соединение двух компьютеров с помощью Bluetooth

В ходе работы необходимо провести опыты по расчету скорости передачи. Полученные данные необходимо свести в табл. 4,5.

Таблица 4

Передача данных по Bluetooth с компьютера на компьютер

№	размерфайла, Мбайт	времяпередачи, с	скоростьпередачи Кбит/с

	1Ф5
	5Ф10
	10
Таблица5 Зависимостьскорости передачи данных по Bluetooth от расстояния
размерфайла, Мбайт	Расстояниемежду абонентами, м	скоростьпередачи Кбит/с

Так как через канал Bluetooth можно одновременно объединить в сеть только 2 компьютера, то организация подключения к локальной сети компьютера без сетевого доступа организуется следующим образом: компьютер РС 1 подключается к компьютеру РС 4 через канал Bluetooth. При этом у компьютера РС 4 есть доступ к локальной сети, а у компьютера РС 1 – нет. Но через канал Bluetooth становится возможным работа с данными компьютеров РС 2,3,4,5,6. Это изображено на рисунке 6.11.

Рис. 6.11. Соединение через Bluetooth с локальной сетью

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

1. Ф.И.О. студента, номер группы, дату выполнения работы.

2. Название и цель работы.

3. Название основных элементов сети IEEE 802.15.1 (Bluetooth).

4. В чем заключается концепция «пикосети».

5.Скорость передачи данных в сети IEEE 802.15.1 (Bluetooth) при соединении компьютера и телефона.

6. График зависимости скорости передачи в сети IEEE 802.15.1 (Bluetooth) от расстояния между абонентами (не менее 3 точек).

7.Скорость передачи данных в сети IEEE 802.15.1 (Bluetooth) при соединении двух компьютеров.

8.График зависимости скорости передачи в сети IEEE 802.15.1 (Bluetooth) от расстояния между абонентами (не менее 3 точек).

9. Выводы по работе

Контрольные вопросы

2.Назовите основное назначение Bluetooth?

3.Какая информацию может передаваться по сети Bluetooth?

4.Поясните концепцию пикосети используемого в сети Bluetooth?

5.Сколько устройств может одновременно работать в одной сети Bluetooth?

6.Максимальное расстояние между устройствами сети Bluetooth?

7.Основные функции главного устройства в пикосети Bluetooth?

8.На каком диапазоне частот работает сеть Bluetooth?

9.Назовите основные технологии физического уровня применяемые в сети Bluetooth?

10. Какая технология расширения спектра используется в сети Bluetooth, поясните принцип работы?

11. Назовите основные поля кадра данных Bluetooth?

Список литературы

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008. – 958 с.

2. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. — М.: Финансы и статистика, 2008. – 560 с.

Лабораторная работа №6

«Моделирование функций физического уровня локальной сети стандарта IEEE 802.3 (10Base-T; 10Base2)»

Цель работы –анализ функций физического уровня локальных сетей ЭВС на основе стандарта IEEE 802.3 (10Base-T, 10Base2) путем имитационного моделирования.

Оборудование и программы

Оборудование: персональный компьютер типа IBM PC/AT на основе центрального процессора Intel Pentium (AMD). ОЗУ не менее 128 Мбт. HDD объемом не менее 1 Гбт, CD-ROM, FDD, клавиатура, манипулятор мышь.

Программы: операционная система Windows 98/XP, текстовой редактор Microsoft Word, программа схемотехнического моделирования ПА-9.

Описание работы

Физический уровень локальной сети включает в себя среды передачи, функциональные электронные средства преобразования цифровых данных в электрический сигнал (передатчик и приемник реализованные в сетевой карте), разъемы, условия согласования и заземления и т.п. В сети стандарта IEEE 802.3 в качестве среды передачи используются кабели типа «витая пара» (10Base-T, не менее 3 категории с полосой пропускание 16 МГц) или коаксиальный кабель (10Base2).

Кабели на основе витых пар (UTP, STP)с медными проводниками, применяемые в структурированных кабельных сетях, предназначены для передачи электрических сигналов. Кабель содержит несколько скрученных с различными шагами витых пар проводов и может иметь несколько дополнительных защитных, экранирующих и технологических элементов, которые образуют сердечник. Каждый провод снабжается изоляцией из сплошного или вспененного диэлектрика. Использование последнего несколько снижает удельную массу кабеля и значительно улучшает его частотные свойства, однако приводит к удорожанию готового изделия.

В зависимости от наличия или отсутствия дополнительных экранирующих покрытий отдельных витых пар и/или сердечника в целом горизонтальные кабели из витых пар подразделяются на неэкранированные и экранированные.В свою очередь, среди экранированных конструкций различают кабели с общим внешним экраном, с экранами для каждой пары и с одновременным экранированием отдельных пар и сердечника в целом.Экранирование применяют для повышения переходного затухания (NEXT), снижения уровня ЭМИ и для повышения помехозащищенности (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Условное обозначение	Экран	Цель экранирования
UTP	Отсутствует	—
STP	Экранирование каждой пары	— Снижение уровня ЭМИ- Повышение защищенности от внешних помех- Повышение переходного затухания
S/UTP (FTP)	Общий экран для всех пар	— Снижение уровня ЭМИ- Повышение защищенности от внешних помех
S/STP (S-STP)	Экранирование каждой пары плюсобщий экран вокруг всех пар	— Снижение уровня ЭМИ- Повышение защищенности от внешних помех- Повышение переходного затухания- Увеличение механической прочности

Основными электрическими параметрами кабеля, представляющими практический интерес и нормируемыми действующими редакциями стандартов, являются: затухание (24 дБ на 100м для кабеля 5 категории); переходное затухание или NEXT (перекрестная помеха на ближнем конце не более 27,1 дБ для кабеля 5 категории); волновое сопротивление (100 Ом для UTP; 150 Ом для STP); сопротивление постоянному току (19,2 Ом на 100 м) и др.

Тонкий коаксиальный кабель используется в сети 10Base2.Первичные и вторичные параметры коаксиального кабеля представлены в табл. 7.2,7.3.

Таблица 7.2

Первичные параметры коаксиального кабеля (10 Base2)

Параметр	Значение
Внешний радиус тонкого коаксиальногокабеля, мм	2,475
Радиус внутреннего проводника (а), мм	0,5
Радиус внутренней стороны внешнегопроводника (b), мм	1,45
Проводимость внутреннего проводника(медь) (s), S/м	5,8*107
Диэлектрическая проводимостьматериала изоляции (er)	1,6

Таблица 7.3

Вторичные параметры коаксиального кабеля

Параметры	Значение
Активное сопротивление, Ом/м	~0
Индуктивность L, мкГн/м	0,213
Емкость C, пФ/м	83,6
Волновое сопротивление, Ом
Задержка сигнала, нс	4,2

Информационные системы локальных сетей иногда сравнивают с транспортной инфраструктурой. Кабели — это магистрали, разъемы — стыки дорог, сетевые карты и устройства — терминалы. Сетевые протоколы вызывают ассоциацию с правилами движения, которые к тому же определяют тип, конструкцию и характеристики транспортных средств. Стандарты определяют частотный и динамический диапазоны элементов — кабелей, разъемов, линий и каналов. Другая группа стандартов, разрабатываемая организациями стандартизации, в частности, Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) определяют параметры физического уровня сетевых протоколов. К ним относятся тактовая частота, метод кодирования, схема передачи и спектр сигнала[1,2].

Код Манчестер-II получил наибольшее распространение в локальных сетях (10Base-T, 10Base2). Он также относится к самосинхронизирующимся кодам, имеет только два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность. Логическому нулю соответствует переход на верхний уровень в центре битового интервала, логической единице — переход на нижний уровень. Логика кодирования хорошо видна при передачи последовательности единиц или нулей. При передаче чередующихся битов частота следования импульсов уменьшается в два раза. Информационные переходы в средине бита остаются, а граничные (на границе битовых интервалов) — при чередовании единиц и нулей отсутствуют. Это выполняется с помощью последовательности запрещающих импульсов. Эти импульсы синхронизируются с информационными и обеспечивают запрет нежелательных граничных переходов. Изменение сигнала в центре каждого бита позволяет легко выделить синхросигнал. Самосинхронизация дает возможность передачи больших пакетов информацию без потерь из-за различий тактовой частоты передатчика и приемника. Большое достоинство манчестерского кода — отсутствие постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому гальваническая развязка сигналов выполняется простейшими способами, например, с помощью импульсных трансформаторов.

Частотный спектр сигнала при манчестерском кодировании включает только две несущие частоты. Для десятимегабитного протокола (10Base-T) — это 10 МГц при передаче сигнала, состоящего из одних нулей или одних единиц, и 5 МГц — для сигнала с чередованием нулей и единиц. Поэтому с помощью полосовых фильтров можно легко отфильтровать все другие частоты.

При передачи информационных сигналов по витой паре используется, так называемое балансное включение (дифференциальная передача сигналов). В том случае передача идет по двум проводам, оба они являются сигнальными. Передатчик формирует противофазные сигналы, а приемник реагирует на разность сигналов на обоих проводах. Условием согласования является равенство сопротивлений согласующих резисторов половине волнового сопротивления кабеля.

Разработка моделей и имитационное моделирование проводится в программном комплексе схемотехнического моделирования ПА9 (МГТУ им. Н.Э. Баумана). Запуск ПА9 осуществляется стартовым файлом PA9.bat. В этом же файле находятся и параметры конфигурации ПА9. Все приведенные в нем значения параметров конфигурации являются их значениями по умолчанию для ОС Windows. Программный комплекс ПА9 предназначен для моделирования динамики технических систем различной физической природы на макроуровне. ПА9 может функционировать на любой платформе, для которой имеется среда Java (JDK или JRE версии 1.1 или более поздней). Система ПА9 всегда работает в многооконной и многозадачной ОС.

ПА9 имеет встроенный схемный графический редактор, где моделируемый объект задается графическим изображением эквивалентной схемы, которая представляет собой совокупность связанных между собой по определенным правилам элементов, являющихся математическими моделями компонентов анализируемой технической системы. По графическому изображению эквивалентной схемы ПА9 автоматически формирует математическую модель в виде системы ДАУ, описывающей динамические процессы в исходной технической системе. Для интегрирования системы ДАУ в ПА9 применяются неявные А-устойчивые методы интегрирования: метод Эйлера (1-го порядка точности) и метод трапеций (2-го порядка точности). Графический редактор обеспечивает весь необходимый набор функций для формирования эквивалентной схемы моделируемого технического объекта и обладает интуитивно понятным интерфейсом на русском языке. Результаты моделирования отображаются в виде графиков зависимостей фазовых переменных моделируемого объекта от времени.

Наиболее значимые составные части схемы — элементы моделируемого технического объекта. Внешние выводы элементов всегда располагаются по периметру этой области и обязательно по середине стороны квадрата ячейки. Каждому элементу, включенному в библиотеку ПА9 соответствует математическая модель (или несколько моделей), для которой необходимо задать определенный набор параметров. Для моделирования не важно, в каком месте поля схемы расположен элемент; важна лишь взаимосвязь элементов между собой, а также численные значения их параметров. Для задания внешних входных воздействий на моделируемый объект используются источники сигналов (напряжение, ток). Для указания того, как элементы технического объекта связаны между собой используются связи. Конфигурация связи не оказывает влияния на моделирование схемы. Для указания того, что элемент соединен с системой отсчета (шина «земля» в электронике) используются базовые узлы. Для идентификации каждого элемента в схеме используются метки. Для моделирования не имеет значения ни местоположение метки, ни ее текст. Для задания расчетных переменных, которые следует выводить на графики в процессе моделирования, используются индикаторы. Индикаторы потенциала и интеграла потенциала подключаются своим внешним выводом к той точке схемы, потенциал или интеграл потенциала которой предполагается выводить на график. Индикатор потока включается в разрыв связи. Для задания последовательности действий по моделированию схемы используются операторы.

Последовательность операций формирования схемы: 1) Выбрать и установить в схему элементы; 2) Соединить элементы связями; 3) Задать атрибуты (параметры) элементов; 4) Сформировать и выполнить задание на расчет (операторы).

Порядок выполнения работы

Работа выполняется группой студентов из 2 человек.

1. Запустить программу ПА-9 и сохранить новый файл (Лаба7_8_фамилия) в папке (№группы_ЭВСиЛС).

Вариант 1.Анализ функционирования сети 10Base-T.

2. Разработать модель передатчика (рис. 7.1).

а)

б)

Рис. 7.1. Модель передатчика (а – общий вид; б -принципиальная схема)

3. Разработать модель среды передачи (рис. 7.2–вариант 1.1 неэкра-нированная витая пара; рис. 7.3 – вариант 1.2 экранированная витая пара).

Рис. 7.2. Модель среды передачи (длина фрагмента 37 мм)

Рис. 7.3. Модель среды передачи (длина фрагмента 37 мм)

4. Разработать модель приемника (рис. 7.4).

а)

б)

Рис. 7.4. Модель приемника (а – общий вид; б -принципиальная схема)

5. Разработать общую имитационную модель (передатчик+среда передачи+приемник).

6. Выставить параметры моделей (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Параметры оператора анализа динамики

и входного генератора передатчика (10 МГц)

7. Провести имитационное моделирование информационных сигналов в физическом уровне сети 10Base-T.

Вариант 2.Анализ функционирования сети 10Base2.

2. Разработать модель передатчика (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Модель передатчика

3. Разработать модель среды передачи (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Модель среды передачи (10 звеньев на 1 м кабеля)

4. Разработать общую имитационную модель (передатчик+среда передачи+согласующий резистор (терминатор)) (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Имитационная модель для анализа функций физического уровня локальной сети 10Base2

5. Выставить параметры моделей (аналогично сети 10Base-T).

6. Провести имитационное моделирование информационных сигналов в физическом уровне сети 10Base2.

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

1) Ф.И.О. студента, номер группы, дату выполнения работы.

2) Название и цель работы.

3) Осциллограммы сигналов с точек наблюдения:

— для сети 10Base-T — «Вход», «Разн_начало», «Раз_конец», «Выход»;

— для сети 10Base2 — «Вход», «Нач. кабеля», «Конец кабеля».

4) Выводы по работе (искажение сигналов, затухание сигналов и др.).

Контрольные вопросы

1. Назовите и поясните конструкцию разновидностей кабеля типа витая пара?

2. Назовите основные параметры «витой пары»?

3. Преимущества и недостатки экранированной «витой пары»?

4. Кто занимается разработкой стандартов для локальных сетей?

5. Опишите принцип метода кодирования «Манчестер II»?

6. Преимущества метода кодирования «Манчестер II»?

7. Что такое спектральная ширина сигнала?

8. Какова требуемая полоса частот для стандарта 10Base-T?

9. В чем суть дифференциальной передачи сигналов?

10. Для чего необходим согласующий резистор (терминатор) на конце линии передачи?

11. Какие методы решения ДАУ используются в системе ПА9?

12. Назовите основные составные части схемы в системе ПА9?

Список литературы

3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008. – 958 с.

4. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. — М.: Финансы и статистика, 2008. – 560 с.

Лабораторная работа №7

«Моделирование функций физического уровня локальной сети стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX)»

Цель работы –анализ функций физического уровня локальных сетей ЭВС на основе стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX) путем имитационного моделирования.

Оборудование и программы

Описание работы

В сети стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX) в качестве среды передачи используются также кабели типа «витая пара» (5 категории с полосой пропускания не менее 100 МГц).

В сети стандарта IEEE 802.3u (скорость 100 Мбит/сек) для передачи информационных сигналов используется код MLT-3. Код передачи MLT-3 (Multi Level Transmission — 3) имеет три уровня сигнала. Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на другой. Изменение уровня сигнала происходит последовательно с учетом предыдущего перехода. Максимальной частоте сигнала соответствует передача последовательности единиц. При передаче нулей сигнал не меняется. Информационные переходы фиксируются на границе битов. Один цикл сигнала вмещает четыре бита. Недостаток кода MLT-3 — отсутствие синхронизации. Эту проблему решают с помощью преобразования данных, которое исключает длинные последовательности нулей и возможность рассинхронизации. Поэтому протоколы, использующие код MLT-3, чаще всего дополняют кодированием данных 4B5B. В отличие от кодирования сигналов, которое использует тактовую частоту и обеспечивает переход от импульсов к битам и наоборот, кодирование данных преобразует одну последовательность битов в другую. В коде 4B5B используется пяти битовая основа для передачи четырех битовых информационных сигналов. Пяти битовая схема дает 32 (два в пятой степени) двухразрядных буквенно-цифровых символа, имеющих значение в десятичном коде от 00 до 31. Для данных отводится четыре бита или 16 (два в четвертой степени) символов. Четырех битовый информационный сигнал перекодируется в пяти битовый сигнал в кодере передатчика. Преобразованный сигнал имеет 16 значений для передачи информации и 16 избыточных значений. В декодере приемника пять битов расшифровываются как информационные и служебные сигналы. Для служебных сигналов отведены девять символов, семь символов — исключены. Исключены комбинации, имеющие более трех нулей (01 — 00001, 02 — 00010, 03 — 00011, 08 — 01000, 16 — 10000). Такие сигналы интерпретируются символом V и командой приемника VIOLATION — сбой. Команда означает наличие ошибки из-за высокого уровня помех или сбоя передатчика. Единственная комбинация из пяти нулей (00 — 00000) относится к служебным сигналам, означает символ Q и имеет статус QUIET — отсутствие сигнала в линии.

Кодирование данных решает две задачи — синхронизации и улучшения помехоустойчивости. Синхронизация происходит за счет исключения последовательности более трех нулей. Высокая помехоустойчивость достигается контролем принимаемых данных на пяти битовом интервале.

Цена кодирования данных — снижение скорости передачи полезной информации. В результате добавления одного избыточного бита на четыре информационных, эффективность использования полосы частот в протоколах с кодом MLT-3 и кодированием данных 4B5B уменьшается соответственно на 25%. При совместном использовании кодирования сигналов MLT-3 и данных 4В5В четвертая передача работает фактически как третья — 3 бита информации на 1 герц несущей частоты сигнала.

Разработка моделей и имитационное моделирование также проводится в программном комплексе схемотехнического моделирования ПА-9.

Порядок выполнения работы

Работа выполняется группой студентов из 2 человек.

1. Запустить программу ПА-9 и сохранить новый файл (Лаба9_фамилия) в папке (№группы_ЭВСиЛС).

2. Скопировать и использовать модели среды передачи (вариант 1 — рис. 7.2; вариант 2 — рис. 7.3).

3. Разработать общую имитационную модель (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Имитационная модель для анализа информационных сигналов

в локальной сети 100Base-ТХ

4. Выставить параметры моделей (Рис. 8.2 – передача последовательности «111111»; рис. 8.3 – «1010101»; рис. 8.4 — параметры оператора).

Рис. 8.2. Параметры передатчиков

Рис. 8.3. Параметры передатчиков

Рис. 8.4. Параметры оператора анализа динамики

6. Провести имитационное моделирование информационных сигналов в физическом уровне сети 100Base-ТХ.

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

1) Ф.И.О. студента, номер группы, дату выполнения работы.

2)Название и цель работы.

3)Осциллограммы сигналов с точек наблюдения: «Разн_начало», «Разн_конец».

4)Выводы по работе (искажение сигналов, затухание сигналов и др.).

Контрольные вопросы

1. Опишите принцип метода кодирования «MLT-3»?

2. Преимущества и недостатки метода «MLT-3»?

3. Для чего необходимо кодирование данных в сети (4B5B)?

4. Поясните принцип работы кодирования данных 4B5B?

5. Каковы негативные последствия кодирования данных 4B5B?

6. Какова требуемая полоса частот для стандарта 100Base-TХ?

7. Что такое полоса пропускания среды передачи?

Список литературы

6. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. — М.: Финансы и статистика, 2008. – 560 с.

Настройка подключения с помощью программы d-link airplus xtremeg wireless utility.

Статьи к прочтению:

Compilation of D-Link DWL-2100AP setup videos

Похожие статьи: