^{Оглавление}

ВВЕДЕНИЕ 7

1 Исходные данные для проектирования 8

2 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА WI-FI 9

2.1 Беспроводная сеть 9

2.2 Принцип работы Wi-fi 16

2.5 Основные стандарты 17

2.6 Процесс передачи данных 19

2.7 Преимущества беспроводной сети Wi-fi 22

2.8 Недостатки беспроводной сети Wi-fi 22

2.9 Обеспечение безопасности беспроводной сети Wi-fi 23

3 МАРШРУТИЗАТОР 25

3.1 Определение маршрутизатора 25

3.2 Применение маршрутизаторов 25

3.3 Принцип работы маршрутизатора 26

3.4 Классификация маршрутизаторов 27

3.5 Виды маршрутизаторов 28

3.6 Типы маршрутизаторов 29

4 ОБЗОР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ ПАССАЖИРСКОГО ДВИЖЕНИЯ 30

4.1 Классы вагонов 30

4.2 Техническое обслуживание пассажирских вагонов 32

4.3 Экипировка пассажирских вагонов 34

4.4 Системы электроснабжения пассажирских вагонов 35

5 ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИССЛЕДУЕМОМ ОБЪЕКТЕ 42

6 ОБОРУДОВАНИЕ 46

7 РАСЧЕТ WI-FI СИГНАЛА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ВАГОНЕ 52

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 59

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 60

ВВЕДЕНИЕ

Стремительный рост проникновения смартфонов, планшетных ПК и других устройств с поддержкой Wi-Fi сети в России и мире в целом, популярность социальных сетей и огромное число разнообразных веб -сервисов – все это приводит к тому, что у абонентов возникает реальная потребность в мобильном интернете - доступе в любом месте и любое время. Это создает благоприятные условия для становления рынка услуг на базе Wi-Fi сети на транспорте.

Беспроводные сети обладают, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главным из которых, конечно же, является:

- простота развёртывания;

- быстрота проектирования и реализации;

- беспроводная сеть не нуждается в прокладке кабелей.

Разработка проекта по организации беспроводной сети Wi-Fi на железнодорожном транспорте является несомненной и актуальной на сегодняшний день, по следующим причинам:

- транспортное средство обладает заведомо ограниченным числом потенциальных потребителей и малой площадью рабочего покрытия;

- существует очевидная потребность в услуге онлайн-доступа во время длительных перемещений со стороны пассажиров, как с целью решения рабочих вопросов, так и в информационно-развлекательных целях;

-предоставление услуги беспроводной сети Wi-Fi будет способствовать увеличению пассажирооборота.

Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование беспроводной сети Wi-Fi в пассажирском вагоне купе класса эксплуатируемого в пассажирском движении на участке Комсомольск-на-Амуре – Хабаровск, с целью повышения уровня информатизации, предоставления современных услуг связи, повышение спроса на услуги железнодорожного транспорта.

1 Исходные данные для проектирования

Беспроводная сеть проектируется в пассажирском вагоне купе класса эксплуатируемого в пассажирском движении на участке Комсомольск-на-Амуре – Хабаровск.

Исходные данные для построения сети приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Исходные данные для построения сети

Для организации беспородного доступа к сети интернет на железнодорожном транспорте целесообразно использовать Wi-Fi сеть в вагонах, к которой подключаются пользователи.

При разработке проекта нам необходимо:

- выбрать маршрутизатор удовлетворяющий нашим потребностям;

- спроектировать беспроводную Wi-fi сеть в пассажирском вагоне класса купе;

- провести оценку затухания сигнала от точки доступа на различных расстояниях в пределах вагона.

Проект беспроводной Wi-fi сети должен обеспечить:

-простоту установки;

- работа вне пределов прямой видимости;

- основу для дальнейшего развития.

2 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА WI-FI

2.1 Беспроводная сеть

Беспроводная связь - это передача информации на расстояние без использования электрических проводников или «проводов». Это расстояние может быть как малой (несколько метров), так и очень большим (тысячи или даже миллионы километров для телекоммуникаций). Беспроводная связь обычно рассматривается как отрасль телекоммуникаций. Популярность беспроводной связи растет очень быстро, это объясняется тем, что беспроводные каналы выигрывают там, где отсутствует дорога, трудозатрата или невыгодна прокладка кабельных линий.

В настоящие время беспроводные технологии стали общепринятым стандартом, который оказывает всестороннее влияние на нашу жизнь. Мы видим быстрый рост количества мобильных устройств и мобильных сетей в домах, офисах, на предприятиях, транспорте и в городах. Сегодня мы можем без особых усилий построить беспроводную сеть и обеспечить необходимые условия для заявленных заказчиком характеристик.

Можно вспомнить то время, когда большинство беспроводных компьютерных сетей передавали данные со скоростью от 1,2 до 14,0 Кбит / с, были возможны только короткие сообщения. Новые технологии беспроводной передачи работают со скоростями в несколько десятков мегабит в секунду.

Еще одна интересная область применения мобильных технологий - городские mesh-сети, которые делают технологию Wi-Fi действительно повсеместной, это предоставление доступа всем жителям города на всей его территории. Вышеуказанная сетевая архитектура и технология унифицированных коммуникаций не только объединяет проводную и беспроводную связь, но и сводит вместе сетевые услуги, предоставляемые в помещениях и на открытой местности. В результате потребитель остается подключенными к беспроводной сети где бы он ни находился.

Можно указать несколько причин, по которым беспроводные сети на сегодняшний день являются единственным и самым удобным способом организации доступа к сети или интернету:

- возможность пользователей беспроводного доступа к сети и интернету в публичных и общественных местах;

- организация локальной сети в зданиях, которые являются исторической ценностью или в зданиях, в которых прокладывания кабеля является весьма сложной и трудоёмкой задачей;

- организация временной локальной сети для проведения конференций либо собраний;

- при необходимости мобильного доступа к сетевым ресурсам;

- для организации вспомогательных каналов связи, которые могут предоставлять другие операторы связи, создающие беспроводные локальные сети в различных районах.

2.2 Классификация беспроводных сетей

В зависимости от технологий и передающих сред, которые применяют, можно определить следующие виды беспроводных сетей:

- сети на радиомодемах;- сети на сотовых модемах;

- инфракрасные системы;

- системы VSAT;

- системы с использованием низкоорбитальных спутников;

- системы с технологией SST;

- радиорелейные системы;

- системы лазерной связи.

2.2.1 Сети на радиомодемах

Для передачи данных используют полосы частот радио и ультракоротковолнового диапазона. Каждый радиомодем имеет антенну и передатчик для направленной передачи сигналов. Самыми популярными технологиями беспроводной передачи этого класса является:

- радио Ethernet ( IEEE 802.11 );

- HIPERLAN;

- Bluetooth;

IEEE 802.11 - это предварительная версия стандарта, известная как радио Ethernet (Wireless Ethernet); сегодня уже устарела. IEEE 802.11 - это семья технологий беспроводной передачи в радиодиапазоне.

Группа стандартов IEEE 802.11 фактически определяет физический и канальный уровень протоколов передачи. Стандарты отличаются реализациями физических уровней передачи, обеспечивают разные скорости.

HIPERLAN - (High Performance Radio Local Area Network) разработана Европейским институтом стандартов по телекоммуникационным технологиям (European Telecommunications Standards Institute). Она является аналогом IEEE 802.11, который используется в Европе, и бывает таких разновидностей:

- HiperLAN / 1 - скорость до 20 Мбит / с в диапазоне 5 ГГц;

- HiperLAN / 2 - скорость до 54 Мбит / с в диапазоне 5 ГГц.

Bluetooth - это интерфейсная беспроводная технология. Диаметр сети 10-30 м. Работает в многопунктовом режиме, но обязательно в зоне прямой видимости. Главное назначение - создание бытовых сетей, пРисунокоединения мультимедийной периферии, стиральных машин, холодильников и т.д.. Концепцию сети Bluetooth разработала 1994 годушведская фирма Ericsson. Название технологии происходит от прозвища, которое дали викингу Геральду Блатанду, который в X веке объединил разрозненные земли, создав Датское королевство. В 1997 году были созданы первые приемники-передатчики. В 1998 году сформирована группа SIG, в которую вошли Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. В 1999 году. выпущено спецификации на оборудование. Новые технологии беспроводного передачи (Ultra Wideband (UWB)) предлагают скорости передачи, превышающие 100 Мбит / с, и требуют минимальных затрат энергии.

2.2.2 Сети на сотовых модемах

Сети на сотовых модемах используют существующую инфраструктуру сотовой телефонии. Они работают в особо тяжелых условиях больших помех, периодического пропадания сигнала.

Среди методов доступа выделяют аналоговые и цифровые передачи. Это классические методы доступа в сотовых сетях FDMA (Frequency Division Multiple Access), TACS (Total Access Communication System).

Главный ресурс сотовой сети - это предназначенный для нее диапазон частот. Аналоговые методы доступа выделяют для каждого передачи отдельный канал - полосу частот в предназначенном для сети диапазоне. В этом случае соседние сотовые ячейки не могут работать в одном и том же диапазоне частот (иначе передачи в соседних ячейках мешали бы друг другу). Частотный диапазон делят на семь частей.

Среди методов доступа, которые используют цифровые передачи, популярны различные модификации TDMA (Time Division Multiple Access). Они применяют известный принцип распределения времени передачи на отдельные временные слоты. К этой группе методов относятся AMPS (Advanced Mobile Phone Service) (частотные каналы шириной 30 кГц делятся на три временные слоты), NAMPS (Narrowband AMPS), PDC (каналы по 25 кГц, три слота), GSM (диапазон 200 кГц, восемь слотов ).

Передовой сегодня является технология CDMA (Code Division Multiple Access), которая использует цифровое передачи.

Технология CDPD (Cellular Digital Packet Data) реализует как пакетное передачи (протокол TCP / IP), так и модемный интерфейс (АТ-команды). В отличие от радиомодемов, сотовые модемы используют не специальные антенны и приемники-передатчики, а соответствующие устройства сотового телефона. При передаче данных применяют протоколы MNP-10 или ETC. Протокол MNP-0 динамически оптимизирует скорость передачи данных и уровень сигнала, имеет развитые средства процветания ошибок.

2.2.3 Инфракрасные системы

Системы на базе инфракрасных каналов отличаются небольшой стоимостью приемников и передатчиков (от 1.5 до 4.5 дол. США), высокими скоростями передачи. Однако инфракрасные каналы работают только в условиях прямой видимости. Ассоциация Infrared Data Communications разработала стандарт передачи инфракрасным каналом со скоростью 115.2 Кбит / с.

2.2.4 Системы VSAT

Технология VSAT (Very Small Aperture Terminal) использует для передачи данных геостационарные спутники, размещенные над экватором Земли на высоте 40 тыс. км. Наземные станции для связи со спутником применяют эллиптические антенны диаметром 3 м. Канал VSAT обеспечивает скорость передачи данных до 2 Мбит / с, он позволяет реализовать сочетание на большие расстояния с переходом государственных границ. Соизмеримый по цене с кабельными каналами такой же пропускной способности. Одновременно этот канал отличается значительными задержками передачи данных, обусловленными большим расстоянием до спутника (задержка составляет примерно 250 мкс, тогда как для кабельных сетей - 15 мкс). Поэтому канал VSAT нельзя использовать в системах реального времени и оперативной связи.

Поскольку стоимость спутникового канала велика, то поставщик услуг покупает у владельца спутника канал связи большой емкости и продает части пропускной способности канала. Сеть с использованием звеньев VSAT имеет звездную структуру.

2.2.5 Системы с использованием низкоорбитальных спутников

Системы на базе низкоорбитальных спутников LEO (Low Earth Orbit), как и системы VSAT, для передачи используют спутник. Спутник находится на высоте около 100 км на обычной, а не геостационарной орбите. В этом случае уменьшается задержка в передаче данных. Кроме того, вывести такой спутник на орбиту гораздо дешевле, чем геостационарный. Вместе с тем для поддержания постоянной связи нужно использовать большое количество таких низкоорбитальных спутников. Среди имеющихся проектов LEO можно выделить систему Iridium, которая использует 66 спутников.

В первом варианте предполагали, что в системе будет 77 спутников. Именно столько электронов содержит атом иридия. Позже оказалось, что достаточно 66 спутников. Однако название решили оставить (название элемента с 66 электронами диспрозия происходит от латинского disprosius - труднодостижимой).