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Wireless basic infrastructure topology slides

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  • 1. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 1Basic Wireless Infrastructure and TopologiesDeveloped by Sebastian Buettrichand Alberto Escudero Pascual
  • 2. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 2Goals• To be aware of the most common wireless topologies• To be able to identify and plan suitable topologies for real scenarios• To give a brief introduction to practical setup
  • 3. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 3Table of Contents• Basic Network Topologies• Topologies in wireless networking• Wireless Components (AP, clients)• Wireless Modes (ad hoc, infrastructure)• Practical cases (incl. setup)– Ad hoc, Star, PtP, Repeating and Mesh• Real life examples
  • 4. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 4Basic Network Topologies
  • 5. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 5Topologies Relevant for Wireless Networking• Star  Yes, standard wireless topology• Tree Yes (a combination of star and line)• Line Yes, with two or more elements (PtP)• Mesh  Yes, mainly partial mesh• Ring  Possible, but rarely found• Bus  Not applicable. Why?
  • 6. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 6Some General Remarks• Wireless communication needs no medium–  EM waves travel through “nothing”– The “line” in a network diagram is the connection that is being made• Wireless communication is always 2­way – Except for passive sniffing– Applies to transmitters/receivers, clients/masters
  • 7. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 7Wireless Components• Access Point– Wireless transmitter/receiver that bridges between wireless nodes and a wired network–  IEEE 802.11 +  Wired Ethernet connection• Wireless clients– Any computer with a wireless network adapter card that transmits and receives RF signals – Laptop, PDA, surveillance equipment, VoIP phone
  • 8. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 8Two Basic Wireless Modes1.Ad Hoc (IBSS)2.Infrastructure (BSS)
  • 9. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 9Mode 1: Ad hoc (Peer­to­peer)• Independent Basic Service Set (IBSS)• No need of central access point• All nodes need to use the same SSID and channel• Not scalable
  • 10. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 10Mode 2: Infrastructure• Extended Service Set (ESS)• Central access point is needed• “Connects“ a WLAN to an Ethernet network• Clients and APs must use the same SSID• Channel is set in AP and discovered by clients• Scalable 
  • 11. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 11Remarks about Wireless Modes• In both modes, the SSID identifies the network• Consider the SSID as the “label” of a Ethernet jack on the wall • Modes (modes of operation) can be hidden and not noticeable in a topology– ex: A PtP link can be ad hoc or infrastructure
  • 12. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 12Ad hoc case 1: Point­to­point• Connecting two wireless clients directly• Building to building (when one has Internet connection and the other one does not)• Inside an office
  • 13. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 13Ad hoc Case 1: Point­to­pointSetting Node 1 Node 2Mode ad hoc ad hocSSID MY_SSID MY_SSIDChannel Need to agree and know eachothersNeed to agree and know eachothersIP address Typically fixed Typically fixed
  • 14. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 14Infrastructure Case 1: Star• Hotspots, Telecenters, Offices and  WISPs• Point to Multi­point• The most common infrastructure in wireless networking
  • 15. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 15Infrastructure Case 1: StarSetting AP/Gateway Node xMode Infrastructure InfrastructureSSID Sets MY_SSID Connects to MY_SSIDChannel Sets channel x Discovers channel from APIP address Typically runs DHCP server Typically gets IP via DHCP lease
  • 16. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 16Infrastructure Case 2: Point to Point• Standard element of wireless infrastructure• A PtP link may be part of – a star, a tree, a two point line or other topology
  • 17. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 17Infrastructure Case 2: Point to PointSetting Node 1 Node 2Mode Any AnySSID MY_SSID MY_SSIDChannel Set the Channel Discovers the channelIP address Typically fixed  Typically fixed MAC address Might be fixed to one anothers MAC Might be fixed to one anothers MAC
  • 18. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 18Infrastructure Case 3: Repeating• Necessary when direct line of sight (LOS) is obstructed
  • 19. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 19Infrastructure case 3: Repeating• The repeating unit consist of • One or two physical devices • Two radios or one radio and “isolated antennas”• Can be seen as a “receiving client and a re­transmitting access point” 
  • 20. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 20Infrastructure Case 4: Mesh• Mesh topologies are an interesting option mainly in– dynamic environments (urban areas)– where central infrastructure is hard to implement– when redundancy is desired• Typical cases are: municipal networks, campus networks and neighborhood communities
  • 21. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 21Infrastructure Case 4: Mesh• Full mesh topology (each node is direct connected to all other nodes)• Partial mesh topology (each node is direct connected to some but not all nodes)• Nothing is necessarily dynamic in a mesh• Used as  synonym for "ad hoc" or "mobile" network
  • 22. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 22Infrastructure case 4: Mesh• All mesh nodes need to run the same mesh routing protocol• The nodes  can be of different operating   systems and hardware types   if they comply with the mesh   protocol specification
  • 23. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 23Infrastructure Case 4: MeshSetting Node x1 Node x2Mode ad hoc ad hocSSID MY_SSID MY_SSIDChannel Channel x Channel xIP address Typically static and manually set Typically static and manually setMAC address Might be fixed to one anothersMACMight be fixed to one anothersMAC
  • 24. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 24Real Life Examples of Wireless Infrastructure• Real life wireless networks are very often combinations of more than one topology • Graphical representations are totally arbitrary and different from one another
  • 25. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 25Typical office network
  • 26. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 26Wide­area Wireless backbone5
  • 27. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 27Nepalwireless.net Backbone Topology
  • 28. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 28Mesh Network (OLSR) Berlin Wizards of OS 2004
  • 29. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 29Wireless Backbone, rural Nigeria
  • 30. Last updated: 20 April  2006Sebastian BüttrichItrainOnline MMTK www.itrainonline.org 30Conclusions• Most wireless implementations are based on– Star, tree or line topology• In implementations we can find two modes: – Ad hoc or infrastructure (more common)• The basics of any setup includes: – Mode, SSID, Channel + MAC/auth + IP• Many wireless implementations are based on more than one topology

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