Технологии стандарта IEEE 802.11 WI-FI (стр. 3 )

сеть стандарта IEEE 802.11a - 50 м, сети 802.11b, g, n - порядка 100 м.

Увеличивая количество точек доступа в режиме ESS, можно расширять зоны покрытия сети на всю необходимую область охвата.

1.5 Связь стандарта 802.11 с моделью OSI

Модель OSI для стандарта Wi-Fi IEEE 802.11 показана в таблице 1. Основное назначение физических уровней - обеспечение интерфейса с беспроводной средой передачи (с эфиром), а также оценка состояния эфира и взаимодействие с уровнем MAC.

Таблица 1- Модель OSI для стандарта IEEE 802.11

Номер уровня	OSI	Сеть	Функции
7	Прикладной	-	-
6	Уровень представления	-	-
5	Сеансовый	-	-
4	Транспортный	-	-
3	Сетевой	-	-
2	Канальный (передачи данных)	Подуровень LLC	-
Подуровень MAC
1	Физический	Подуровень PLCP	Беспроводная передача, оценка состояния эфира
Подуровень PMD

Физический уровень состоит из двух подуровней:

PLCP (Physical Laye rConvergence Protocol) - выполняет процедуру отображения PDU уровня MAC  во фрейм формата FHSS или DSSS. Эта процедура выполняет передачу, обнаружение несущей и прием сигнала; PMD (Physical Medium Dependent) - "подуровень, зависящей от среды передачи". Этот уровень будет различным для разных скоростей передачи и разных стандартов из серии 802.11. Подуровень PMD обеспечивает данные и сервис для подуровня PLCP и функции радиопередачи и приема, результатом которых является поток данных, информация о времени, параметры приема.

Основным рабочим состоянием уровней PLCP является обнаружение несущей и оценка незанятости канала. Для выполнения передачи PLCP переключает PMD из режима "прием" в режим "передача" и посылает элемент данных PPDU (PLCP Data Unit).

Физический уровень выполняет скремблирование, кодирование и чередование. 

Передача сигналов по радиоканалу выполняется двумя методами: FHSS и DSSS. При этом используется дифференциальная фазовая модуляция DBPSK и DQPSK с применением кодов Баркера, комплементарных кодов ( CCK – Complementary Code Keying) и технологии двойного сверточного кодирования ( PBCC).

Wi-Fi использует метод доступа к сети CSMA/ CA, в котором для снижения вероятность коллизий использованы следующие принципы:

прежде, чем станция начнет передачу, она сообщает, как долго она будет занимать канал связи; следующая станция не может начать передачу, пока не истечет зарезервированное ранее время; участники сети не знают, принят ли их сигнал, пока не получат подтверждение об этом; если две станции начали работать одновременно, они смогут узнать об этом только по тому факту, что не получат подтверждение о приеме; если подтверждение не получено, участники сети выжидают случайный промежуток времени, чтобы начать повторную передачу.

Предотвращение, а не обнаружение коллизий, является основным в беспроводных сетях, поскольку в них, в отличие от проводных сетей, передатчик трансивера заглушает принимаемый сигнал.

Дальность связи средствами Wi-Fi сильно зависит от условий распространения электромагнитных волн, типа антенны и мощности передатчика. Типовые значения, указываемые изготовителями Wi-Fi оборудования, составляют 100-200 м в помещении и до нескольких километров на открытой местности с применением внешней антенны и при мощности передатчика 50...100 мВт. [1]

Вместе с тем, по сообщению германского еженедельника "Сomputerwoche" во время соревнований по дальности связи была зафиксирована связь на расстоянии 89 км с применением стандартного оборудования Wi-Fi стандарта IEEE 802.11b (2,4 ГГц) и спутниковых антенн ("тарелок"). В книге рекордов Гиннеса зафиксирована также Wi-Fi связь на расстоянии 310 км с применением антенн, поднятых на большую высоту с помощью воздушных шаров.

1.6 Актуальность использования стандарта 802.11 WI-FI

В настоящее время данный стандарт используется для построения домашних, корпоративных и общественных сетей беспроводной передачи данных.

В домашних и корпоративных сетях используются точки доступа стандартов 802.11b/g/n, при работе в частотном диапазоне 2,4 ГГц, однако корпоративные сети могут использовать и 802.11ас/n в диапазоне 5 ГГц.

Данный стандарт является основным стандартом для компьютерных локальных беспроводных сетей, общественных сетей и развивается, осваивая большие скорости передачи данных, новые типы частот, используемых в стандартах, новые области применения, большие радиусы покрытия и новые топологии сетей.

2 Средства реализации проекта

Современные мобильные платформы являются симбиозом программного и аппаратного обеспечения, так как недостаточно просто скомпоновать набор из микросхем для создания работоспособного смартфона. Программная часть аппаратуры очень важна, так как она составляет значимую часть мобильной платформы: позволяет выходить в сеть Интернет, предоставляет удобный интерфейс для работы с функциями голосового вызова, пакетной передачи данных, обмена СМС, доступа к услугам мультимедиа, доступа к возможностям фотосъёмки, видеосъёмки, записи голоса и множества других услуг.

В настоящее время разработано три наиболее распространённые конкурирующие между собой мобильные операционные системы: Android, IoS, WindowsMobile. Самой распространённой системой среди них является система Android, что обуславливает выбор её, как операционной системы, под которую будет программироваться мобильное приложение.

В настоящее время изобретено и разработано множество средств для реализации программного обеспечения для мобильных платформ. Самые известные среды для разработки приложений к операционной системе Android: NetBeans, Eclipse, AndroidStudio. Эти платформы используют язык Java, с некоторыми особенностями сред программирования, в которых он применяется. При всей своей индивидуальности и уникальности язык Java унаследовал семантику языков C/C#, которые нельзя не упомянуть в данной работе. Для тестирования приложения может быть использован эмулятор мобильного устройства, который есть в каждой из сред разработки приложений, однако, существенные недостатки этих эмуляторов дают повод использовать отдельные эмуляторы, не установленные в среду разработки. Таким эмулятором мобильной платформы является Genymotion.

Для разработки приложения выбрана среда разработки AndroidStudio, так как она написана специально для разработки мобильных приложений под систему Android, имеющая множество функций для разработки, удобный интерфейс и удобное дерево папок проекта, в котором каждая папка и каждый файл имеет своё название, соответствующее его содержанию, например файл colors. xml содержит в себе информацию о цвете полей экрана на различных страницах приложения, текстов и фонов. Также среда разработки имеет встроенные эмуляторы мобильных платформ, однако, в виду недостатков этих эмуляторов, в качестве основного эмулятора был выбран Genymotion.

Эмулятор мобильного приложения Genymotion имеет множество преимуществ перед стандартными эмуляторами сред разработки Android:

Требования к объёму оперативной памяти ниже, что существенно влияет на быстродействие персонального компьютера, особенно если ресурсы компьютера ограничены; Возможность использования различных типов мобильных платформ: смартфонов, планшетов, телевизоров. Совместимость с различными средами разработки, что делает удобным использование данного эмулятора. Бесплатное использование эмулятора, бесплатная лицензия и широкий набор функций.

Данный эмулятор интегрируется в среду разработки AndroidStudio, с которой очень просто работать: достаточно запустить эмулятор, и среда разработки сама найдёт его и загрузит в него нужное приложение без установки  дополнительных плагинов в саму среду разработки.

Выбранная среда разработки использует язык Java и C/C#,  так как данные языки являются универсальными и наиболее используемыми в мире, на них разработано  большинство приложений.

2.1 Описание средств разработки приложения

2.1.1 Операционная система Android

Операционная система Android  -  одна из популярнейших платформ на мобильные телефоны, основанная на операционной системе Linux – операционной системе с открытым кодом. Суть таких систем в том, что весь код виден обычным пользователям и может быть редактирован, исправлен, модернизирован при должных навыках этих пользователей. Система абсолютно бесплатна и даёт возможность полноценной работы в ней сразу же после загрузки на персональный компьютер. Ядро системы Линукс( linux) портировано на многие устройства: роутеры, приставки, компьютеры, что позволяет широко использовать функциональность данной системы и открытого кода к ней.

Операционная система Android занимает порядка 80% рынка смартфонов.

Историческая справка: в 2005 году компания Google купила компанию AndroidInc, а в сентябре 2008 года вышла первая версия операционной системы 1.0 ApplePie вместе с открытым кодом для всех приложений этой системы. Основанная на ядре Linux 2.6 данная операционная система работала во всех диапазонах связи, поддерживала беспроводное соединение WI-FI, 3Д графику, полную поддержку Java, VGA, GPS, имела свой браузер и множество возможностей для расширения и адаптации системы к мобильным устройствам и повышению уровня комфорта работы с ней за счёт удобного пользовательского интерфейса. Данной операционной системой заинтересовались китайцы, начав выпуск смартфонов Android с учётом специфики «китайских Андроидов». [4]

Кроме смартфонов и планшетов, операционную систему Android устанавливают и на другие устройства. Так, в конце 2009 года появилась в продаже первая фоторамка, работающая на Android. В июне 2011 года итальянская компания BlueSky анонсировала выпуск интеллектуальных наручных часов i’mWatch под управлением ОС Android. В августе 2012 года Nikon представила первую в мире фотокамеру, которая также работает на Android. В серии «Google Nexus» присутствуют не только смартфоны и планшеты, но и медиаплеер Nexus Q, работающий на Android. [5]