Целью данного курсового проекта является разработка локальной сети, которая объединит в единую сеть персональные компьютеры, терминалы сбора данных и других электронных устройств, где каждый участник сети должен получать в реальном масштабе времени информацию о других активных абонентах и иметь возможность соединения с любым из них
Разрабатываемая сеть должна отвечать следующим требования:
-минимально возможная мощность излучения абонентской станции;
-минимальный диапазон используемых частот;
-возможность адаптивного изменения мощности передачи;
-возможность адаптивного изменения скорости передачи.
При этом и сеть должна обслуживать 45 абонентов. Гарантируемая скорость передачи данных в обоих направлениях: 8Мбит/с и вероятность ошибки на бит Pb: 1* 10-6 . Мощность излучения подвижной станции не должна превышать 0,3 Вт.
Анализ подходящих топологий организации и выбор решения
Сеть WLAN (Wireless Local Area Networks) — вид локальной вычислительной сети (LAN), использующий для связи и передачи данных между узлами высокочастотные радиоволны, а не кабельные соединения. Это гибкая система передачи данных, которая применяется как расширение — или альтернатива — кабельной локальной сети внутри одного здания или в пределах определенной территории. С точки зрения конфигурации беспроводные сети делятся на структурированные и сети типа Ad Hoc. Структурированная сеть обладает проводной инфраструктурой, соединяющей её с другими проводными сетями. Важными элементами сети такого типа являются точки доступа, которые обеспечивают взаимодействие беспроводных терминалов. В большинстве случаев обмен данными осуществляется только между точками доступа и терминалами, то есть абонентские станции не могут напрямую связываться друг с другом. Точка доступа реализует большинство процедур, связанных с управлением передачей данных и доступом терминалов к радиоканалу. Такой способ организации сети позволяет упростить управление доступом к канальному ресурсу и избежать коллизий. Структурированные сети не обладают полной гибкостью, так как имеют проводную структуру. Беспроводные сети типа Ad Hoc не имеют опорной проводной инфраструктуры. Бес¬проводные терминалы не только соединяют пользователей с сетью, но и выступают в роли сетевых узлов. Они могут взаимодействовать между собой все время, пока находятся в зоне взаимной радиодоступности. Концепция сети типа Ad Hoc подразумевает наличие технически более сложных терминалов. Здесь абонентская станция не только принимает и отправляет сооб¬щения, но и выступает в роли сетевого узла, обеспечивая при этом доступ к сетевым ресурсам при помощи процедур многостанционного доступа, маршрутизацию передаваемых па¬кетов и назначение их приоритетов. По моему мнению, проектируемую локальную радиосеть следует строить на основе структурированной сети, что далее и будет выполняться.
Концепция функционирования сети
В основе сети лежит точка доступа. К ней, посредством радио интерфейса, подключаются абонентские терминалы. Каждому терминалу, при изготовлении, присваивается персональный идентификатор PID, для исключения возможности несанкционированного использования терминала и возможности поиска при утере. Для подтверждения подлинности абонента, при включении терминала, пользователь должен ввести свой индивидуальный ключ идентификации UID, выдаваемый администратором, при регистрации. Пользователь может через интернет зайти на административный сервер сети, где, пройдя процедуру идентификации, отображается вся информация об абоненте Точка доступа выполняет функции координатора, т.е. распределения канального ресурса между терминалами. Это основная её задача. Кроме этого процедуры идентификации и аутентификации пользователей также проводит она. Работа с точкой доступа производится администратором сети, посредством подключения ноутбука с требуемым программным обеспечением, через USB интерфейс. Для предотвращения несанкционированного доступа к ресурсам сети, администратор получает личный ключ идентификации при первом включении оборудования. Сменить ключ возможно, но для этого требуется идентификация старым ключом. Точка доступа должна содержать в себе несколько баз данных. Вся информация о пользователях, которым выданы конкретные терминалы, хранится в «Регистрационной» базе данных. Это сведения включают:
-Персональный идентификатор терминала PID;
-Данные пользователя, получившего в пользование терминал;
-Индивидуальный ключ идентификации пользователя UID;
Во второй базе данных хранится информация об абонентах, подключенных к сети сейчас. Это «Оперативная» база данных. В неё записываются:
- Персональный идентификатор терминала PID;
-Индивидуальный ключ идентификации пользователя UID, воспользовавшегося терминалом;
-Временный идентификатор терминала TID, присваиваемый ему на время подключения к сети. Эту могут быть порядковые номера абонентов по очереди подключения к сети. Также TID используется при шифровании данных при передаче.
-Время вхождения в сеть и время отключения от неё, для расчета стоимости.
Оплата пользования сетью предусмотрена, но учет информации времени о нахождении терминалов в сети может быть отключен администратором при определенных условиях. Редактирование информации, записанной в оперативной БД, производит, непосредственно, точка доступа и администратор не имеет такого права.
Рассмотрим способ реализации локальной радиосети с заданными параметрами на основе существующих способов организации беспроводных сетей. Существует множество различных технологий, таких как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, DECT, ZigBee и др. Сеть ZigBee ориентирована на передачу небольших объемов информации от множества источников. Это, например домашняя автоматизация или сбор показаний датчиков расхода электроэнергии, воды и газа и т. д. Bluetooth создает возможность удобного беспроводного соединения между собой различных устройств персональной офисной и бытовой техники на малых расстояниях с низкой скоростью передачи. Недостатками DECT являются небольшая дальность связи (из-за ограничения мощности самим стандартом), недостаточная защищенность стандарта. WiMAX предназначен для больших расстояний. В связи с выше перечисленным оптимальным по заданию является Wi-Fi. Wireless Fidelity (Wi-Fi) - единый стандарт для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Если какое-то устройство беспроводных локальных сетей соответствует стандарту Wi-Fi, это практически гарантирует способность его совместной работы с другими устройствами, соответствующими стандарту Wi-Fi. Открытость стандарта Wi-Fi позволяет различным пользователям,применяющим разные платформы, работать в одной и той же беспроводной локальной сети, что чрезвычайно важно для общедоступных беспроводных локальных сетей. В беспроводной локальной сети есть два типа оборудования: клиент (обычно это компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой картой, но может быть и иное устройство) и точка доступа, которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа содержит приемопередатчик, интерфейс проводной сети, а также встроенный микрокомпьютер и программное обеспечение для обработки данных. Для каждого устройства, участвующего в беспроводной сети, необходим беспроводной сетевой адаптер, также называемый беспроводной сетевой картой. Все современные ноутбуки, некоторые настольные компьютеры, смартфоны и PDA уже оснащены встроенными беспроводными сетевыми адаптерами. Однако, для увеличения производительности сети, включения в сеть большего числа абонентов и расширения радиуса действия сети, требуются беспроводные точки доступа и/или беспроводные маршрутизаторы. Радиус действия Wi-Fi сети зависит от типа используемой беспроводной точки доступа или беспроводного маршрутизатора. Функции беспроводных маршрутизаторов аналогичны функциям традиционных проводных маршрутизаторов. Обычно они используются в тех случаях, когда беспроводная сеть создается с нуля.
К факторам, определяющим диапазон действия беспроводных точек доступа или беспроводных маршрутизаторов, относятся:
• Тип используемого протокола 802.11;
• Общая мощность передатчика;
• Коэффициент усиления используемых антенн;
• Длина и затухание в кабелях, которыми подключены антенны;
• Природа препятствий и помех на пути сигнала в данной местности.