Wi-_Fi_diplom (мой) (1207884), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

- Использование беспроводных локальных сетей для разгрузки сотовых сетей

Несоответствие запланированной пропускной способности беспроводной локальной сети и быстрорастущего трафика ее пользователей приводит к значительному ухудшению характеристик сети, к недовольству ее пользователей и неверным выводам о том, что сеть Wi-Fi не может справиться с большой нагрузкой. Однако соблюдение простых принципов проектирования позволит обеспечить достаточную пропускную способность беспроводной сети Wi-Fi для обслуживания тысяч пользователей в одном месте, как показывают примеры удачных проектов.

Основная задача проектировщика такой сети – тщательное планирование зоны покрытия. Для увеличения общей пропускной способности такой беспроводной сети необходимо обратить внимание на следующие параметры: мощность передатчиков точек доступа, разрешенные и требуемые скорости передачи данных, применяемый частотный диапазон, распределение и ширина полосы используемых каналов, тип антенн и размещение точек доступа.

Соканальная интерференция – спутник беспроводных сетей с большой плотностью размещения точек доступа и пользователей. Количество каналов в диапазоне 2,4 ГГц очень ограниченно, поэтому точки доступа вынуждены работать на одних и тех же радиоканалах в непосредственной близости друг от друга. Соканальная интерференция – это самый сложный тип интерферирующего сигнала. Он состоит не из неразличимых сигналов на уровне шума сигналов, а из декодируемых пакетов данных в том же формате, что и полезные сигналы для точки доступа. При плотной установке точек доступа очень высока вероятность возникновения соканальной интерференции, которая может значительно ухудшить характеристики радиоканалов для пользователей. Необходимо уменьшать мощность передатчиков точек доступа, чтобы оставить уровень соканальной интерференции в приемлемом диапазоне. Это тот самый случай, когда больше мощность – не значит лучше канал.

Точки доступа и клиенты беспроводной локальной сети могут работать на разных уровнях модуляции и кодирования, которые обеспечивают различные скорости передачи данных на физическом уровне. Это делает беспроводные сети адаптивными к условиям: чем больше уровень сигнала и отношение «сигнал-шум», тем выше скорость передачи данных, чем хуже условия в радиоканале – тем меньше становится скорость передачи. Однако адаптивность является положительным фактором для проектов с малой плотностью клиентов, а в сети с большой нагрузкой может вызвать негативные эффекты. Почему? Чем ниже скорость передачи данных в канале, тем меньше его суммарная пропускная способность. Простой пример – если точка настроена на одновременную работу с клиентскими устройствами стандартов 802.11b и 802.11g, то ее средняя пропускная способность равна примерно13 Мбит/сек, если только с устройствами 802.11g, то ее средняя пропускная способность увеличивается до 25 Мбит/сек. К счастью, этим параметром можно управлять!

При ассоциации клиента с точкой доступа, последняя сообщает клиентскому устройству, какие скорости доступа она разрешает при подключении к ней. Клиентское устройство должно использовать только те скорости, которые разрешены точкой доступа. Поэтому, отключив в конфигурации точек доступа низкие уровни модуляции и кодирования, можно значительно улучшить использование радиоканалов беспроводной сети и поднять ее пропускную способность!

Беспроводные сети, предназначенные для работы с большим числом пользователей, должны обладать большой пропускной способностью. Согласно уравнению Шеннона, пропускная способность канала напрямую зависит от его ширины полосы частот. К сожалению, мы не можем управлять числом каналов Wi-Fi и их шириной в диапазоне 2,4 ГГц, их всего три по 20 МГц. Если мы установим 3 точки доступа в одном месте, и каждая из них будет поддерживать 802.11b\g, то суммарная средняя пропускная способность беспроводной сети в одном месте установки составит около 39 Мбит/сек (13 Мбит/сек умножить на 3). Даже если мы увеличим число точек вдвое и установим 6 точек доступа в одном небольшом помещении, то суммарная средняя пропускная способность беспроводной сети в одном месте не увеличится.Более того,если не принять меры, то из-за возникновения соканальной интерференции суммарная пропускная способность может даже уменьшиться!

Использование диапазона 5 ГГц может значительно улучшить пропускную способность беспроводной локальной сети. Помимо более высокой пропускной способности в одном канале (нет режима совместимости с 802.11b), в диапазоне 5 ГГц есть 21 непересекающийся канал по 20 МГц. И все их можно одновременно использовать в одном месте, получив суммарную пропускную способность в 525 Мбит/сек в сравнении с 39 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц.

Соканальную интерференцию могут создавать не только точки доступа, но и большое число пользователей беспроводной сети, работающих в одном месте на большой мощности. Кроме того, мощность передатчиков клиентских устройств необходимо балансировать с мощностью передатчиков точек доступа. Нет никакого смысла клиентским передатчикам работать на мощности 50 миллиВатт, когда точки доступа работают с мощностью 5 миллиВатт. Точки доступа могут анонсировать мощность своего передатчика, а клиентские устройства динамически подстраивать свою мощность до минимально необходимого уровня. Помимо значительного уменьшения эффекта соканальной интерференции, снижается потребление электроэнергии в клиентском устройстве и увеличивается автономное время работы (от батареи).

К одной точке доступа может подключиться до 254 пользователей. Однако, что получат эти пользователи, кроме факта подключения? Если разделить пропускную способность одного полудуплексного радиоканала (около 20 Мбит/сек) на такое количество одновременно передающих пользователей и добавить к этому многочисленные повторы передачи данных из-за возникновения коллизий при их одновременной передаче, то получится реальная пропускная способность на одного пользователя, приближающаяся к нулю. Число одновременно работающих клиентов в пересчете на одну точку доступа должно быть в диапазоне от 12 до 50. Вот почему потребуется большое число точек доступа и достаточно плотная их установка.

Помимо пропускной способности сети беспроводного доступа, необходимо вспомнить о других компонентах системы. Если обеспечиваются хорошие условия радиодоступа, но пропускная способность канала до Интернет провайдера составляет 128 кбит/сек, то он быстро станет «узким местом» в созданной системе. Нельзя забывать также об авторизации клиентов. Если используется RADIUS сервер или веб-авторизация, то это устройство также должно быть масштабировано на работу с пиковой нагрузкой, особенно в моменты начала дня, когда количество регистраций в единицу времени достигает наибольшего числа.

1.4Способы планирования беспроводной локальной сети

Планирование беспроводной локальной сети WLAN является важным этапом реализации проекта по ее внедрению, позволяющим обеспечить выполнение требований пользователей сети к ее характеристикам.

Наиболее распространенными на сегодня являются три типа планирования.

Первый тип часто называют «предпроектное обследование», «радиоразведка».В зарубежной литературе ему соответствует термин «sitesurvey», «RF site survey». Требует выезда на место установки эксперта, вооруженного специализированным оборудованием, проведения измерений и различных тестов. Он является более затратным, но и более эффективным, так как позволяет провести реальные измерения требуемых характеристик с реально применяемым оборудованием в реальных условиях применения.

Второй способ планирования беспроводной сети – расчет ее радиопокрытия. Этот способ основан на расчетном прогнозировании характеристик беспроводной сети на основании исходных данных, полученных от ее заказчика. Прогнозирование характеристик производится при помощи математической модели. Заказчик должен сформулировать требования к характеристикам беспроводной сети, предоставить чертежи здания или схему местности в масштабе, указать толщину и материал стен, колонн, перекрытий, места скопления пользователей, необходимые ее пользователям услуги и приложения. Информация о месте установки обрабатывается экспертом и импортируется в специализированное программное обеспечение, которое позволяет провести расчет основных характеристик беспроводной сети и предложить предварительное размещение точек доступа для выполнения требований заказчика, основанное на данных теоретического расчета.

Третий тип планирования можно назвать «на глазок», «по здравому смыслу ». Отсутствие экспертизы в беспроводных сетях не мешает таким «планировщикам» покрыть схему помещения кругами по 50-100 метров и назвать это «планированием». Такой подход является наиболее быстрым и менее затратным, но чреват большим разочарованием пользователей. Не принимая во внимание специфики оборудования и места применения сети, такой способ приводит к большим ошибкам планирования и не должен применяться даже для бюджетной оценки проекта создания беспроводной сети. Риск возникновения проблемами даже полной неудачи проекта слишком велик. Даже современные системы адаптивной настройки радио параметров не позволят исправить ошибки такого способа планирования.

Таблица 1.3 Сравнение трех способов планирования беспроводной локальной сети

Сначала необходимо сказать, что существует два больших направления разработки и использования архитектур Wi-Fi-решений:

1. автономная архитектура,

2. централизованная/управляемая архитектура.

Именно на основе данных архитектур создается основное количество проектов сетей Wi-Fi.

В случае Автономной архитектуры решение представляет собой набор несвязанных точек доступа, каждая из которых конфигурируется и обслуживается независимо. Поэтому сложность обслуживания сети, построенной подобным образом, растет линейно, а порой и экспоненциально, с ростом количества устройств. Отсюда сети с автономной архитектурой, как правило, давно не проектируют большими, обычно это не более 3-5 устройств. Здесь существуют некоторые исключения, которые облегчают создание чуть более масштабных сетей, например, технология кластеризации точек доступа. Но это не полноценно управляемая архитектура в любом случае. Также в случае автономной архитектуры возникают огромные проблемы с реализацией системы безопасности беспроводной сети, т.к. почти невозможно выполнять корелляцию атаки с учетом всех Точек Доступа в зоне покрытия при отсутствии единого центра. Точки Доступа независимы и видят эфир каждая по-своему, а для полноценной интерпретации события как атаки важен масштаб восприятия, понимания динамики атаки. Эта же явление наблюдается и при возникновении проблем с интерференцией, когда невозможно организовать совместное динамическое управление радио ресурсами (RRM-Radio Resource Management) в виду отсутствия единого центра сбора информации со всех ТД и соответствующего принятия решений. Стоит отметить, что известны случаи автономных сетей, состоящих из десятков ТД. Но гарантией эффективной работы такой инфраструктуры являлось наличие квалифицированных инженеров по WLAN в ИТ-службе, которые сами писали специальные скрипты для массового управления всеми Точками Доступа, контроля по SNMP и сбора статистики и т.п. В любом случае, это весьма нетривиальный подход, который еще и очень опасен в перспективе из-за проблем с обслуживанием подобного решения в случае ухода инженера-разработчика данного ПО.

В случае Централизованной архитектуры полное управление инфраструктурой сети радиодоступа выполняется контроллером WLAN. Например, у Cisco подобная архитектура называется CUWN (Cisco Unified Wireless Network). Контроллер в централизованном решении управляет загрузкой/изменением ПО, изменениями конфигурации, RRM (динамическое управление радио ресурсами), управляет связью сети WLAN с внешними серверами (ААА, DHCP, LDAP и т.п.), управляет аутентификацией пользователей, управляет профилями качества обслуживания QoS, специальными функциями и т.п. Более того, контроллеры могут объединяться в группы для обеспечения бесшовного роуминга клиентов между различными точками доступа в зоне покрытия. Например, в решениях Cisco Systems можно объединить десятки контроллеров в один мобильный домен и, соответственно, до нескольких десятков тысяч точек доступа. Создание подобных мобильных доменов позволяет обеспечить бесшовные хендоверы (в терминах Wi-Fi - это роуминг) между точками доступа управляемых как одним контроллером, так и разными. Существуют эффективно работающие сети, количество точек доступа в которых приближается к 100.000. Подобных масштабов можно добиться только в управляемой архитектуре решения. Справедливости ради необходимо отметить, что централизованную архитектуру в своих решениях уже предлагают различные производители.

Характеристики

Список файлов ВКР