49876 (Безпровідна мережа Wi-Fi, її будування)

19

Анотація

У даному рефераті виконано проектування локальної безпровідної мережі Wi-Fi. Визначено основні параметри для побудови підсистеми Wi-Fi доступу до локальної мережі кафедри МБЕП, її надійність та вартість. Було проведено розрахунок числа базових станцій, потужності передавачів базових станцій, кількості абонентів, що обслуговуватиме базова станція.

Анотация

В этом реферате выполнено проектирование локальной беспроводной сети Wi-Fi. Определено основные параметры для построения подсистемы Wi-Fi доступа к локальной сети кафедры МБЕП, её надежность и стоимость. Было проведено расчет числа базовых станций, мощности передатчиков базовых станций, количество абонентов, которых будет обслуживать базовая станция.

Annotation

In this undergraduate work made design wireless LAN Wi-Fi network. Detected main parameters for building subsystems Wi-Fi access to the LAN department MBEI, its reliability and cost. It was held the calculation of the number of base stations, transmitters power of base stations, number of subscribers, that serve the base station.

ВСТУП

Безпровідне мережне устаткування призначене для передачі по радіоканалам інформації (даних, телефонії, відео та інше) між комп'ютерами, мережними та іншими спеціалізованими пристроями. Першими такими пристроями, що працюють у топології точка-точка були радіорелейні станції, які використовують традиційну амплітудну або частотну модуляцію радіосигналу. Радіорелейні станції в основному використовуються для організації телефонних каналів зв'язку, по яких за допомогою мультиплексорів також можливо передавати дані. З початку 1990-х років стали активно застосовуватися пристрої з кодовою (цифровою) модуляцією радіосигналу. Кодова модуляція радіосигналу приводить до розширення його спектру і зниженню його амплітуди до рівня шумів. Тому такі пристрої отримали назву широкосмугових шумоподібних систем (ШПС). Технологія широкосмугового беспроводового зв'язку гарантує високу якість і надійність комунікацій, стійкість до індустріальних перешкод і погодних умов.

Так склалося, що в нашій країні великого поширенння одержали районні Ethernet мережі, що вимагають протягування в квартиру витої пари. Коли вдома всього один комп'ютер, питань із підключенням кабелю звичайно не виникає. Але коли з'являється бажання користуватись Інтернетом з комп'ютера, лептопа чи КПК із можливістю бездротового підключення, задумуєшся про те, як все це грамотно здійснити. Розділити один Інтернет-канал на всіх користувачів нам допомагають багатофункціональні роутери[1].

Потреба в створенні вдома персональної Wi-Fi мережі зазнає, напевно, будь-який власник ноутбука або КПК. Звичайно, можна купити точку доступу й організувати бездротовий доступ через неї. Але куди зручніше мати пристрій «все в одному», адже роутери справляються із цією функцією нітрохи не гірше точок доступу. Головне, на що варто звертати увагу, це підтримувані стандарти Wi-Fi. Тому що в останні кілька років серед виробників з'явилася тенденція випускати пристрої з підтримкою ще не існуючих стандартів. Безумовно, у цьому є певна користь. Ми одержуємо більшу продуктивність wi-fi при використанні обладнання від одного виробника.

Звичайно бездротові мережні технології групуються в три типи, що розрізняються по масштабі дії їхніх радіосистем, але всі вони з успіхом застосовуються в бізнесі.

PAN (персональні мережі) - короткодіючі, радіусом до 10 м мережі, які зв'язують ПК і інші пристрої - КПК, мобільні телефони, принтери й т.п. За допомогою таких мереж реалізується проста синхронізація даних, усуваються проблеми з достатком кабелів в офісах, реалізується простий обмін інформацією в невеликих робочих групах. Найбільш перспективний стандарт для PAN - це Bluetooth.

WLAN (бездротові локальні мережі) - радіус дії до 100 м. З їхньою допомогою реалізується бездротовий доступ до групових ресурсів у будинку, університетському корпусі й т.д. Звичайно, такі мережі використовуються для продовження провідних корпоративних локальних мереж. У невеликих компаніях WLAN можуть повністю замінити провідні з'єднання. Основний стандарт для WLAN - 802.11.

WWAN (бездротові мережі широкої дії) - бездротовий зв'язок, що забезпечує мобільним користувачам доступ до їхніх корпоративних мереж і Інтернету.

На сучасному етапі розвитку мережних технологій, технологія бездротових мереж Wi-Fi є найбільш зручною в умовах потребуючої мобільності, простоти установки й використання. Wi-Fi (від англ. wireless fidelity - бездротовий зв'язок) - стандарт широкосмугового бездротового зв'язку сімейства 802.11 розроблений в 1997 р. Як правило, технологія Wi-Fi використовується для організації бездротових локальних комп'ютерних мереж, а також для створення так званих гарячих точок високошвидкісного доступу в Інтернет.

Безпровідні локальні мережі мають багато переваг над кабельними мережами, а саме [2]:

- Необмежене переміщення в області покриття безпровідних локальних мереж, зберігаючи доступ до корпоративних інформаційних ресурсів.

- Інсталяція безпровідної локальної мережі у випадках, коли встановлення звичайної кабельної мережі є ускладненим або взагалі неможливим процесом.

- Створення мобільних пересувних локальних відкритих мереж.

- Висока швидкість розгортання безпровідних локальних мереж.

- Близька до нуля вартість експлуатації безпровідних локальних мереж.

- Об’єднання територіально віддалених комп’ютерів.

Як і в усіх системах, існують і недоліки безпровідних локальних мереж, які потрібно вирішувати і над вирішенням яких займаються провідні спеціалісти у цій галузі.

До недоліків безпровідних мереж передачі даних відносять [2]:

- Низька безпека і захищеність даних і самих мереж Wi-Fi (Wireless Fidelity).

- Досить високе в порівнянні з іншими стандартами споживання енергії, що зменшує час життя батарей і підвищує температуру пристрою.

Метою даної роботи є проектування локальної безпровідної мережі на базі стандартів IEEE 802.11b/g. Для цього потрібно розв’язати такі задачі:

- виконати літературний огляд по принципах реалізації і апаратній частині стандартів IEEE 802.11b та IEEE 802.11g;

- виконати техніко-економічне обґрунтування впровадження мережі стандартів IEEE 802.11b/g;

- описати принципи побудови мережі, ефірного інтерфейсу стандарту і навести структурні схеми адаптерів IEEE 802.11b/g.

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД СТАНДАРТІВ РУХОМОГО ЗВ'ЯЗКУ

За останні десятиліття локальні та безпроводові мережі передачі інформації стали одним із основних напрямків розвитку телекомунікаційної індустрії. Вони проникли у всі сфери людської діяльності, включаючи економіку, науку, культуру, освіту, промисловість та ін.. Зараз існує велика кількість різних видів рухомого зв’язку, зокрема транкінговий радіозв’язок, супутниковий, стільниковий та інщі.

Особливостями транкінгових систем є: досить незначний час встановлення зв'язку між абонентами, можливість здійснення групового виклику, встановлення безпосереднього зв'язку між терміналами абонентів без використання базових станцій мережі і т. д. Обладнання для транкінгових систем зв'язку випускається багатьма фірмами Європи та США. Принцип транкінгового радіозв'язку полягає у вільному доступі абонентів до декількох радіоканалів. При цьому конкретна лінія зв'язку надається абоненту автоматично по певному протоколу. В нинішній час існує декілька транкінгових протоколів, які розроблювались фірмами-виробниками радіоустаткування. Всі ці протоколи закриті для широкого використання і не є стандартними. Тому абонентське устаткування фірм-виробників не сумісних одне з іншим, і в цьому є великий недолік таких систем.

Вельми перспективним напрямком розвитку рухомого зв'язку загального користування є створення супутникових систем. Такі системи дозволяють забезпечити зв'язком обширні регіони з низькою щільністю населення, в яких створення наземних стільникових систем рухомого зв'язку є економічно невиправданим. Вони почали розвиватися в останні два десятиліття XX століття і, без сумніву, отримають в XXI столітті досить широке поширення, тому що дозволяють забезпечити глобальний рухомий зв'язок (сухопутний, в тому числі у важкодоступних районах з низькою щільністю населення, морський і повітряний). Однією з перших подібних систем була створена в 1967 році в США дослідна система "TATS".

Важливою особливістю створення цих систем є те, що реалізація багатьох з них здійснюється при міжнародній кооперації фінансових, промислових і інтелектуальних ресурсів.

Стільниковий зв'язок — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих базових станцій. Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон (бджолиних стільників). Мережу становлять рознесені в просторі прийомо-передавачі (трансівери), що працюють у тому самому частотному діапазоні, і комутувальне устаткування, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухливих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного прийомо-передавача в зону дії іншого.

1. Головні параметри і характеристики технології Wi-Fi

Wi-Fi (Wireless Fidelity) - це сучасна технологія бездротового доступу в інтернет, що найбільше динамічно розвивається. Доступ в інтернет за технологією Wi-Fi здійснюється за допомогою спеціальних радіо-точок доступу.

Ядром бездротової мережі Wi-Fi є так звана точка доступу (AP), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналів Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Точка Доступу - це "прозорий" міст, доступ, що надає безпровідний доступ станціям, обладнаним безпровідними мережевими картами до комп'ютерів, об'єднаних в мережу за допомогою проводів. За допомогою точок доступу безпровідні робочі станції можуть бути дуже швидко об'єднані в мережу.

Точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

При декількох підключеннях до однієї точки смуга пропускання, наприклад 11 Мбіт/с (стандарт 802.11b) ділиться на кількість підключених користувачів. Наприклад, троє підключених користувачів до DWL-1000AP отримають по 3,67 Мбіт/с (11/3=3,67). Теоретично обмежень на кількість підключень немає, але на практиці варто обмежитися 10-15 користувачами.

Для того, щоб підключитися до точки доступу власнику ноутбуку або мобільного пристрою із Wi-Fi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп'ютерів і мобільних пристроїв проводять автоматично. Якщо користувач одночасно потрапляє в декілька Wi-Fi зон, то підключення здійснюється до точки доступу, що забезпечує найсильніший сигнал.

Підключитися до мережі Wi-Fi можна за допомогою ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, оснащених спеціальним устаткуванням. На сьогоднішній день практично всі сучасні портативні та кишенькові комп'ютери є Wi-Fi-сумісними. Однак і власники не нових мобільних ПК також можуть легко використати цю зручну технологію, установивши в PCMCIA-слоти своїх комп'ютерів спеціальні Wi-Fi-картки, або підключивши зовнішній Wi-Fi-пристрій через USB-порт.

Історія розвитку Wi-Fi починається з середини 1990 рр. Дана технологія передачі інформації по радіоканалу була розроблена і застосована в основному в локальних мережах крупних корпорацій і компаній Силіконової долини США. Зв'язок з мобільним абонентом (звичайно це був співробітник компанії, забезпечений ноутбуком з безпровідним мережевим адаптером) був організований через «точки доступу», підключені до кабельної інфраструктури компанії. При цьому в радіусі дії кожної такої точки (декілька десятків метрів) могло знаходитися до 20 абонентів, що одночасно використовують ресурси мережі. Спочатку термін «Wi-Fi» використовувався тільки для позначення технології, що забезпечує зв'язок в діапазоні 2,4 ГГц і що працює за стандартом IEEE 802.11b (швидкість передачі інформації – до 11 Мбіт/с). Проте в даний час цей термін все частіше використовується і стосовно інших технологій безпровідних локальних мереж.

На фізичному рівні стандарт передбачає два типи радіоканалів і один інфрачервоного діапазону. У основу стандарту 802.11 покладена стільникова архітектура. Мережа може складатися з однієї або декількох осередків (стільник). Кожна стільника управляється базовою станцією, званою точкою доступу. Точка доступу, що знаходиться в межах радіусу її дії утворює базову зону обслуговування (Basic Service Set, BSS). Точки доступу багатостільникової мережі взаємодіють між собою через розподільну систему (Distribution System, DS), що є еквівалентом магістрального сегменту кабельних ліній зв’язку. Вся інфраструктура, що включає точки доступу і розподільну систему, утворює розширену зону обслуговування (Extended Service Set). Стандартом передбачений також одностільниковий варіант бездротової мережі, який може бути реалізований і без точки доступу, при цьому частина її функцій виконується безпосередньо робочими станціями.

Основними перевагами безпроводових локальних мереж перед кабельними мережами є: