50004 (Проектирование беспроводной локальной сети)

Содержание

Содержание

Список условных обозначений

1. Информационный поиск

1.1 Теоретический вопрос

1.2 Назначение локальной сети

2. Конструкторская часть

2.1 Выбор и обоснование технологий построения ЛВС

2.4 Выбор и обоснование программного обеспечения сети

3. Технологическая часть

3.1 Инструкция по монтажу сети

3.2 Возможные проблемы функционирования сети

3.3 Мониторинг сети

4. Экомоческая часть

5. Перспективы сети

Заключение

Список ипользуемой литературы

Список условных обозначений

ANSI – American National Standards Institute (национальный институт стандартизации США);

CBC – Cipher Block Chaining (режим сцепления блока шифров);

CCK – Complementary Code Keying – (комплиментный код ключа);

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (метод множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий);

DES – Data Encryption Standard (симметричный алгоритм шифрования);

ETSI – European Telecommunications Standards Institute (европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций);

IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers (институт инженеров по электротехнике и электронике0;

ISM – Industry, Science and Medicine (диапазон, выделенный для промышленных, научных и медицинских радиосистем);

LAN – Local Area Network (локальная компьютерная сеть (ЛВС));

MAC – Media Access Control (управление доступом к среде);

MDI – Medium Dependent Interface (интерфейс, зависящий от передающей среды);

MDIX – Medium Dependent Interface with Crossover (интерфейс, зависящий от передающей среды с перекрестным соединением);

MIMO – Multiple Input Multiple Output (многоканальный вход многоканальный выход);

OFDM – Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием);

PBCC – Packet Binary Convolutional Coding (двоичное пакетное свёрточное кодирование);

QAM – Quadrature Amplitude Modulation (квадратурная амплитудная модуляция);

QoS – Quality of Service (качество обслуживания);

QPSK – Quadrature Phase Shift Keying (квадратурная фазовая манипуляция;

VLAN – Virtual Local Area Network (виртуальная локальная компьютерная сеть);

WAN – Wide Area Network (глобальная вычислительная сеть);

WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access (всемирная совместимость для микроволнового доступа).

ВВЕДЕНИЕ

Беспроводная локальная сеть – это система радиодоступа, предназначенная для обеспечения сетевого доступа посредством компьютерных устройств вне зависимости от их месторасположения. Обычно она представляет собой последний участок между действующей локальной сетью и группой клиентских компьютеров, обеспечивая пользователям возможность беспроводного доступа ко всем ресурсам и услугам корпоративной сети из любой точки здания или комплекса зданий. Беспроводная локальная сеть может рассматриваться как «Ethernet в эфире», поскольку, как правило, она используется в качестве продолжения проводной локальной сети. Основу беспроводной локальной сети составляют следующие компоненты. Сетевой адаптер (Network Interface Card (NIC)) – пользовательское устройство, которое представляет собой компьютерную плату, оснащенную антенной. Беспроводный телефон (Wireless LAN Phone) – абонентское устройство, поддерживающее технологию передачи речи с использованием интернет-протокола (Voice over Internet Protocol (VoIP)) и работающее на базе той же беспроводной инфраструктуры, что и сетевой адаптер NIC. Точка доступа (Access Point) – инфраструктурное устройство, обеспечивающее доступ к локальной сети посредством персонального компьютера или беспроводного телефона. Для охвата сетью всех площадей здания обычно требуется несколько точек доступа. Одна точка, находящаяся внутри помещения, способна обслуживать пользовательские устройства в диапазоне примерно 150 футов (45 м) в зависимости от условий распространения радиоволн. На эти условия, в свою очередь, могут влиять такие факторы, как структура стен, место расположение точки доступа и т. д. Соединения между зданиями (Building-to-Building Bridges) – элементы инфраструктуры, обычно используемые в сетях с «многоточечной» (point-to-multipoint) конфигурацией. В настоящее время беспроводные локальные сети функционируют в не требующем лицензирования диапазоне частот 2,4 ГГц и реализуются на основе стандартов Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)) 802.11 и 802.11n. В будущем они станут использовать свободный от лицензирования диапазон 5 ГГц, а их реализация начнет осуществляться на основе стандартов IEEE 802.11а и HiperLAN/2 Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)).

1. Информационный поиск

1.1 Теоретический вопрос

1.1.1 Стандарт IEEE 802.11n

Данный стандарт был утверждён 11 сентября 2009. Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (с максимальной скоростью 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически, 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с.

Устройства 802.11n работают в диапазонах частот от 2,4 до 2,5 ГГц или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

• наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;

• смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;

• «чистом» режиме – 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n поддерживают многие современные сетевые устройства. Итоговая версия стандарта, которая была принята 11 сентября 2009 года, обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, многоканальный вход/выход, известный, как MIMO (Multiple Input Multiple Output) и большее покрытие.

1.1.2 Стандарт IEEE 802.11g

Если на канальном уровне все беспроводные сети семейства 802.11 имеют одну и ту же архитектуру, то физический уровень для сетей разных стандартов различен. Именно на физическом уровне определяются возможные скорости соединения и методы модуляции и физического кодирования при передаче данных.

Стандарт IEEE 802.11g предусматривает различные скорости соединения: 1; 2; 5,5; 6; 9; 11; 12; 18; 22; 24; 33; 36; 48 и 54 Мбит/с. Одни из них являются обязательными для стандарта, а другие – опциональными. Кроме того, для различных скоростей соединения применяются разные методы модуляции сигнала. При разработке стандарта 802.11g рассматривались две несколько конкурирующие технологии: метод OFDM, заимствованный из стандарта 802.11a и предложенный к рассмотрению компанией Intersil, и метод PBCC, опционально реализованный в стандарте 802.11b и предложенный компанией Texas Instruments. В результате стандарт 802.11g содержит компромиссное решение: в качестве базовых применяются технологии OFDM и CCK, а опционально предусмотрено использование технологии PBCC.

Стандарт IEEE 802.11g Plus (SuperG) предусматривает скорость соединения 108 Мбит/с. То, что принято называть протоколом 802.11g Plus, представляет собой не что иное, как изменение MAC-уровня и введение режима блочной передачи (packet bursting), позаимствованного из протокола 802.11e. В режиме блочной передачи все блоки, передаваемые в одном блоке, используют сокращенные заголовки, что позволяет уменьшить объем передаваемой служебной информации и тем самым увеличить полезный трафик. Фактически, никакого протокола 802.11g Plus не существует, и всё, что скрывается за этим загадочным протоколом – это расширение базового стандарта 802.11g.

Стоит отметить, что данным стандартом, как и стандартами 802.11b/b+, предусмотрено применение частотного диапазона от 2,4 до 2,4835 ГГц, который предназначен для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине (ISM). Однако, несмотря на возможность безлицензионного применения данного частотного диапазона, существует жесткое ограничение максимальной мощности передатчика. Поэтому при выборе способов кодирования и модуляции сигнала необходимо решить две основные проблемы.

С одной стороны, скорость передачи в беспроводной сети должна быть как можно более высокой, чтобы конкурировать с проводными сетями и удовлетворять современным потребностям пользователей. Рост скорости передачи приводит к увеличению ширины спектра, что крайне нежелательно, поскольку частотный диапазон передачи ограничен.

С другой стороны, уровень полезного сигнала должен быть достаточно низким, чтобы не создавать помех другим устройствам в ISM-диапазоне. Таким образом, передаваемый сигнал должен быть едва различим на уровне шума, но в этом случае необходимо разработать алгоритм безошибочного выделения сигнала на уровне шума. Уменьшение мощности передаваемого сигнала достигается за счет использования технологии уширения спектра и «размазывания» сигнала по всему спектру.

Еще одна проблема – это обеспечение должного уровня помехоустойчивости протокола. К сожалению, одновременное выполнение всех перечисленных условий невозможно, поскольку они противоречат друг другу. Таким образом, выбор конкретного метода кодирования и модуляции сигнала – это поиск золотой середины между требованиями высокой скорости, помехоустойчивости и ограничения по мощности передачи.

1.1.3 Стандарт IEEE 802.16

Данный стандарт представляет собой рассчитанную на внедрение в городских беспроводных сетях технологию, задачей которого является обеспечения сетевого уровня между локальными сетями (IEEE 802.11) и региональными сетями (WAN), где планируется применение разрабатываемого стандарта IEEE 802.20. Эти стандарты совместно со стандартом IEEE 802.15 PAN (Personal Area Network – персональная сетевая зона (Bluetooth)) и 802.17 (мосты уровня МАС) образуют взаимосогласованную иерархию протоколов беспроводной связи.

Технические характеристики стандарта 802.16, утвержденные в январе 2010 года и предусматривающие работу оборудования в диапазоне от 2 до 11 ГГц, являются расширенным вариантом технических характеристик стандарта IEEE 802.16, утвержденных в декабре 2005 года. Широкий диапазон частот, предусматриваемый стандартом 802.16, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости.

Основные характеристики стандарта 802.16:

• пропускная способность: до 135 Мбит/с при полосе несущей 28 МГц;

• модуляция: OFDM – 64-QAM;

• доступ к среде: адаптивный, динамический;

• управление сетью: централизованное;

• название стандарта: IEEE 802.16;

• дата принятия: декабрь 2001 года;

• частотный диапазон: от 10 до 66 ГГц;

• быстродействие: от 32 до 135 Мбит/с для канала 28 МГц;

• ширина канала: 20; 25 и 28 МГц;

• радиус действия: от 2 до 5 км;

• условия работы: прямая видимость.

После появления 3G-интернета, многим доставившего удовольствие скоростного доступа в глобальную сеть, незаметно, но стремительно наступила пора новой технологии – WiMax. Это ещё более высокие скорости на базе уже знакомого некоторым пользователям стандарта IEEE 802.16. По сути, WiMax представляет собой беспроводной широкополосный доступ в Интернет через тот же сотовый аппарат или коммуникатор, к которому была применима и технология 3G.

Основные характеристики стандарта 802.16е:

• одобрен: июль 2005 года;

• частотный диапазон: от 2 до 6 ГГц;

• зона покрытия: непрямая (NLOS (Non Line Of Sight – в условиях отсутствия прямой видимости));

• модуляция: OFDM 256;

• скорость: до 15 Мбит/с;

• мобильность: с возможность регионального роуминга;

• ширина канала: более 5 МГц;

• радиус ячейки: от 1 до 5 км;

• терминальное оборудование: PC-карта.

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) планирует в краткосрочной перспективе утвердить спецификации 802.16m в качестве первой «настоящей» международной 4G-технологии.

Развернутые в соответствии с требованиям стандарта 802.16m сети WiMAX, теоретически обеспечивают мобильный и фиксированный доступ на скоростях 100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно.

Черновая версия стандарта получила смешанные отзывы со стороны операторов. Так, американская компания Clearwire заявила, что не будет торопиться с его внедрением, а российская Yota планирует скооперироваться с Samsung для строительства 802.16m-сетей. По данным WiMAX Forum, новую технологию намереваются поддержать 50 компаний [8].

К «настоящим» 4G-технологиям можно отнести только LTE (Long Term Evolution – долгосрочное развитие) Advanced и IEEE 802.16m WiMAX, разработка которых еще не завершена. Фактически, речь идет о дальнейшем улучшении существующих стандартов на LTE и мобильный WiMAX (IEEE 802.16e).

Краткие характеристики 802.16m:

• технология: WiMax;

• использование: WMAN, Mobile WMAN;

• пропускная способность: до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN);

• скорость передвижения абонента: от 60 до 250 км/ч;

1.1.4 Стандарт IEEE 802.20

Стандарт для мобильного доступа к данным - 802.20. В отличие от WiMax, рассчитанного на работу в городах при ограниченном числе базовых станций, стандарт 802.20 имеет больше сходства с обычными сотовыми системами и предназначен для быстродействующих мобильных подключений на скоростях свыше 1 Мбит/с.