Тема работы:

"Планирование беспроводной сети Wi-Fi стандарта 802.11n"

 

 

 

Выполнила:

студентка группы 218

Асеева Елена

 

 

1 часть: введение.

2 часть: анализ функциональных возможностей и систематизация пакетов ПО для планирования радиосетей стандартов IEEE802.11.

3 часть: демонстрация приёма планирования радиосети IEEE802.11n для произвольного помещения с помощью любого из рассмотренных пакетов ПО.

 

Введение

У каждой эпохи есть своё лицо с присущими ей технологическими чертами. Как известно, Wi-Fi (сокращённо от англ. Wireless Fidelity — беспроводная точность) представляет собой популярную технологию передачи данных между электронными устройствами посредством их беспроводного соединения в сеть или подключения к Интернету. Фундаментальной основой такой передачи служат высокочастотные радиоволны.

Wi-Fi технология возникла благодаря принятию решения федеральной комиссии по связи Соединенных Штатов Америки (FCC, 1985 год) об открытии нескольких полос беспроводного спектра для использования без государственной лицензии. Эти полосы уже использовались для всякого рода оборудования, такого как, например, микроволновые печи. Для работы в этих частотах, устройства должны использовать технологию «распространения спектра». Благодаря этой технологии, радио сигнал распространяется в более широком диапазоне частот, делая сигнал менее чувствительным к помехам и трудно перехватываемым. Изначально устройства Wi-Fi были предназначены для корпоративных пользователей, чтобы заменить традиционные кабельные сети. Для проводной сети требуется тщательная разработка топологии сети и прокладка вручную многих сотен метров кабеля.

Целью данной работы является проектирование сети беспроводного доступа в офисном здании с целью повышения уровня информатизации, предоставления современных услуг связи: высокоскоростного доступа в Интернет, компьютерной сети на базе технологии Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11n).

Актуальность данной работы подтверждается тем, что в настоящее время в области телекоммуникаций наблюдается стремительный рост интереса к использованию техники широкополосного доступа. Использование технологий Wi-Fi в России позволит ускорить процесс внедрения современных инфокоммуникаций и, что особенно важно, обеспечить в короткие сроки возможность подключения к сети Интернет сельских школ и жителей отдаленных районов нашей страны.

 

1 Теоретические основы беспроводных сетей Wi-Fi

1.1 Обзор сетей беспроводного доступа

         Существует принятая классификация основных видов сетей радиодоступа (Рисунок 1).

 

Рисунок 1 - Классификация сетей беспроводного доступа

 

1.1.1 Персональные беспроводные сети доступа WPAN

       Сети WPAN предназначены для беспроводного соединения в пределах рабочего места. Примером такой технологии является Bluetooth, разработанный в 1998 г. группой компаний Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba. В 2003 г. ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам) России приняла решение о свободном использовании Bluetooth в полосе частот 2400—2483,5 МГц, что способствовало широкому распространению устройств с модулями Bluetooth.

1.1.2 Беспроводные локальные сети WLAN

      Основное назначение беспроводных локальных сетей (WLAN) — организация доступа к информационным ресурсам внутри здания. Вторая по значимости сфера применения — это организация общественных коммерческих точек доступа в людных местах — гостиницах, аэропортах, кафе. Беспроводные локальные сети создаются на основе семейства стандартов IEEE 802.11.

 

1.1.3 Распределенные беспроводные сети WirelessAccess

и городские сети WMAN

        В отличие от сетей Wi-Fi, изначально предназначавшихся для внутри-офисного использования. Это сети масштаба города WMAN (Wireless Metropolitan Access Network) или региона, сети операторского класса. Технология распределенных сетей, в отличие от WLAN и Wi-Fi, изначально использует неколлизионный метод доступа, позволяющий предоставлять клиенту фиксированный канал передачи данных с фиксированной задержкой, что является необходимым условием для построения сетей операторского класса.


1.2 Основные классы сетей Wi-Fi 

Существуют три основных класса сетей Wi-Fi:

● беспроводные сети организаций в пределах одного здания;

● хоспоты (публичные беспроводные сети);

● домашние беспроводные сети (например, сеть внутри квартиры или в небольшом магазине).

      Публичные беспроводные сети Wi-Fi развертываются в местах большого скопления людей. Для этого в соответствующих местах устанавливаются базовые станции. Клиент, располагающий ноутбуком или КПК с адаптером Wi-Fi и находящийся в зоне обслуживания базовой станции, может подключиться к беспроводной сети и получить необходимый ему сервис. При этом оператор связи сам решает, когда следует ограничить скорость доступа, чтобы подключить большее число клиентов и обеспечить устойчивость связи. За рубежом хоспоты предоставляют своим клиентам интернет-доступ со скоростями от 64 кбит/с до 5 Мбит/с.

1.3 Группа стандартов Wi-Fi IEEE 802.11


        Разработкой
стандартов Wi-Fi 802.11 занимается организация IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).

IEEE 802.11 – базовый стандарт для сетей Wi-Fi, который определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных.

IEEE 802.11b – описывает большие скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Утверждён в 1999 году. Используемая радиочастотная технология: DSSS. Модуляции: DBPSK и DQPSK. Максимальные скорости передачи данных в канале:  1, 2, 5.5, 11 Mbps.

IEEE 802.11a – описывает значительно более высокие скорости передачи чем 802.11b. Используются частотные каналы в частотном спектре 5GHz. Протокол не совместим с 802.11b. Утверждён в 1999 году. Используемая радиочастотная технология: OFDM. Модуляции:BPSK,QPSK,16-QAM,

64-QAM. Максимальные скорости передачи данных в канале:  6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps.

IEEE 802.11g – описывает скорости передачи данных эквивалентные 802.11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 802.11b. Утверждён в 2003 году. Используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM. Модуляции: DBPSK и DQPSK. Максимальные скорости передачи данных в канале:  1, 2, 5.5, 11Mbps на DSSS и
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

IEEE 802.11n – самый передовой коммерческий Wi-Fi-стандарт, на данный момент, официально разрешенный к ввозу и применению на территории РФ. В 802.11n используются частотные каналы в частотных спектрах Wi-Fi 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Сам стандарт Wi-Fi 802.11n вышел 11 сентября 2009 года.
Поддерживаются частотные каналы Wi-Fi шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz). Используемая радиочастотная технология: OFDM.

В Таблице 1 указаны основные характеристики стандартов.


 Таблица 1  -   Сводная таблица Wi-Fi стандартов 

Стандарт

802.11b

802.11a

802.11g

802.11n

Рабочая частота

2.4 GHz

5 GHz

2.4GHz

2.4 GHz и 5 GHz

Скорость беспроводного соединения

1, 2, 5.5, 11Mbps

6, 9, 18, 24, 36, 48, 54Mbps

1, 2, 5.5, 11Mbps -DSS

6, 9, 18, 24, 36, 48, 54Mbps - OFDM

600Mbps

Реальная скорость передачи данных

4~6 Mbps

15~22Mbps

15~22Mbps

480Mbps

Дальность действия внутри помещения

30~50 м

30~50 м

30~50 м

Более 150 м

Совместимые стандарты

802.11g

Нет

802.11b

802.11 n, 802.11b/g

Преимущества

Совместимость с 802.11g,  дешевый

Снижены взаимные помехи,  больше не перекрываемых каналов

Cовместимость с 802.11b, высокая скорость передачи данных

Совместимость с 802.11b/g, значительное увеличение скорости и дальности по сравнению с 802.11g

Возможность организации hot spot ("горячая точка")

Да

Нет

Да

Да

 

1.3.1 Технические особенности сетей 802.11n

        Для того чтобы добиться пропускной способности в несколько сотен Мбит/с в стандарт 802.11n включены такие технологии как MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), сдвоенные 40-МГц частотные каналы, объединение пакетов данных для сокращения накладных расходов.

       Технология MIMO. Системы 802.11n оснащают несколькими антеннами и приемо-передатчиками. Общий поток информации разбивается на несколько потоков, каждый из которых передается через определенную антенну. Чем больше антенн и чем дальше они разнесены, тем выше потенциальная скорость передачи данных.

      Сдвоенные частотные каналы. Современные беспроводные сети 802.11a/b/g используют частотные каналы шириной 20 МГц. В то время как оборудование сетей 802.11n позволяет объединять два 20 МГц канала в один 40 МГц. Делая спектр сигнала более широкополосным, но при сохранении ограничений на излучаемую мощность. Это позволяет повысить пропускную способность частотного канала в два раза. Наиболее эффективно такое объединение в диапазоне 5 ГГц, где может быть организовано до 19 частотных каналов, в то время как в диапазоне 2,4 ГГц только три.

       Объединение пакетов данных. Технология 802.11n увеличивает эффективность использования частотных каналов, помещая несколько пакетов с данными приложений в один кадр, передаваемый радиопередатчиком. Данная технология позволяет существенно сократить накладные расходы при передаче большого числа пакетов малого размера.

Преимущества решений 802.11n:

  • Повышение пропускной способности беспроводных сетей Wi-Fi до десяти раз, особенно в диапазоне 5 ГГц.
  • Повышение нагрузочной способности - большее число беспроводных пользователей может одновременно работать с одной точкой доступа 802.11n.
  • Расширение зоны уверенного приемы за счет более эффективной антенной системы.

Недостатки решений 802.11n:

  • Исключительно широкополосный сигнал потенциально может создать помехи работе других беспроводных устройств - особенно в перегруженном диапазоне 2,4 ГГц.
  • Усложнение антенных систем приводит к увеличению габаритов устройств.
  • Увеличение числа передатчиков приведет к уменьшению времени работы от батарей портативных устройств.

 Список используемой литературы:

1.     «Беспроводные сети. Первый шаг» / Джим Гейер. – М.: Издательство: Вильямс, 2005

2.     Пролетарский А. В., Баскаков И. В., Чирков Д. Н. Беспроводные сети Wi-Fi -М: БИНОМ.:Лаборатория знаний, 2007.

3.     Интернет-ресурсы: http://www.wi-life.ru/

4.     «WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей» / Томас Мауфер. – М.: КУДИЦ-Образ, 2005