Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа

Дипломная работа

Без преувеличения можно назвать революционным появление технологии WiMAX, разработанной и предлагаемой к внедрению корпорацией Intel. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) — дословно «глобальная совместимость для микроволнового доступа» — технология беспроводных территориально распределенных сетей широкополосного доступа.

Разработаны стандарты этой технологии IEEE 802.16, IEEE 802.16а. В стадии доработки стандарт IEEE 802.16е. Эта технология является связующим звеном между высокоскоростными беспроводными локальными сетями и глобальными сетями типа Интернет. Стандарт IEEE 802.16 (январь 2003 г.) изначально был разработан для организации работы беспроводных сетей в пределах больших городских территорий. В литературе его часто называют стандартом Wireless MAN (WMAN) (Metropolitan Area Network — сеть для городских регионов).

По городу будут установлены базовые станции (подобно системам сотовой связи).

Каждая базовая станция в радиусе 3-6 км сможет обслуживать большое количество жилых и офисных зданий, в которых находятся беспроводные локальные сети или иное цифровое оборудование (практически любого назначения).

Такой подход к развертыванию сети WMAN является прекрасным решением проблемы «последней мили».

На осеннем форуме IDF-2004 (Калифорния) 7 сентября 2004 г. корпорация Intel сообщила о планах выпуска продукции по технологии WiMAX. Этой корпорацией уже начат выпуск специальной микросхемы Rosedale, поддерживающей стандарт IEEE 802.16 Revd. Чип Rosedale будет включать протокол МАС-уровня стандарта IEEE 802.16-2004 — протокол физического уровня OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Кроме того, микросхема получит встроенную систему защиты информации, а также интерфейс с контроллером мультиплексной передачи с временным уплотнением каналов. В целом, Rosedale станет первой «системой на чипе», ориентированной на использование в недорогом компьютерном оборудовании. Правда, на первом этапе цена WiMAX-устройств будет составлять порядка 350 долларов США.

На Тайване фирма Wavesat выпустила набор базовой логики DM256 — шестое поколение контроллера, удовлетворяющего стандарту ШЕЕ 802.16- 2004.

NEC и Anten разработали прототип UWB-антенны для мобильных устройств (1,9-11 ГГц), поддерживающей все стандарты 802.1 la,b,d, устройства сотовой связи поколения 3G и WiMAX. Размеры антенного устройства (сэмпл-«коробочка») 35x75x20 мм. Такие антенны могут быть встроены в ноутбуки, выпуск которых планируется начать с 2006 г.

35 стр., 17157 слов

Проект сети для кафедры информационных технологий и систем

... систем. В 1980-е годы начались также работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволокнных каналов в локальных сетях. Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей ... выполнение курсового и дипломного проектирования Обеспечение оперативного доступа студентов и преподавателей ... характеризуют IEEE 802.3 и IЕЕЕ 802.5. Хотя она ...

Корпорация Intel и китайский производитель телекоммуникационного оборудования компания ZTE заключили соглашение о совместных работах. ZTE будет разрабатывать инфраструктуру и производить абонентское оборудование стандарта IEEE 802.16-2004 на базе процессора Rosedale. Для производимого оборудования будет использоваться и перспективный стандарт IEEE 802.16е.

Уже в первой половине 2005 г. в Юго-Азиатском регионе планируется начать ввод сетей IEEE 802.16-2004. А с середины 2006 г. начнутся полевые испытания оборудования стандарта IEEE 802.16е.

Таким образом, происходит широкомасштабное внедрение технологии в общемировую систему связи. Вместе с тем российскому производителю телекоммуникационного оборудования, специалистам в области связи пока мало что известно о технологии WiMAX. В данной книге делается попытка дать о ней некоторые сведения. Разумеется, книга не является исчерпывающим источником информации о столь быстро развивающейся технологии. В ней отражены лишь основные принципы функционирования этой системы связи.

1. АНАЛИЗ СТАНДАРТА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

беспроводной связь вычислительный сеть

1.1 РАБОЧИЕ ЧАСТОТЫ

При выборе оборудования WiMAX кроме его технических характеристик и цены важное и зачастую определяющее значение представляет такой фактор, как специфические для России трудности оформления частотных разрешений. Дело в том, что в России практически не существует «безлицензионных» диапазонов. Для разных типов оборудования предусмотрен различный порядок получения частотных разрешений. Для работы в любых диапазонах операторы связи должны получить достаточно сложные и многоуровневые разрешения как частотных служб, так и служб надзора за связью.

Очевидно, что в нашей стране главным фактором, влияющим на скорость внедрения систем WiMAX, являются вопросы регулирования спектра, так как развитие рынка услуг WiMAX напрямую зависит от выделения операторам необходимого частотного ресурса. Сегодня наиболее перспективными сточки зрения будущего развития технологии WiMAX являются диапазоны в районе 2.4. 3.5 и 5.6 Гц.

Следует учитывать, что распространение радиоволн в различных участках спектра имеет свои особенности, которые во многом определяют дальность действия оборудования, а также устойчивость к многолучевости.

Радиосети WiMAX являются сетями связи с секторной архитектурой. В аналогичных зонах действия соседних базовых станций используются одни и те же частотные ресурсы. Для WiMAX наиболее часто применяется схема повторного использования частот 1:3 (рисунок 1); это значит, что при использовании трехсекторных конфигураций базовой станции, в секторах всех соседних базовых станций повторно используются те же самые частоты.

3 стр., 1282 слов

Сертификация оборудования связи

... декларацию связи, либо сертификат связи. Сертификация средств связи требуется на оборудование, выполняющее функции коммутации и маршрутизации, радиопередающее оборудование, цифровые транспортные системы, оборудование используемое для учета объема оказанных услуг и др. Сертификация средств связи, как ...

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 1

Рисунок 1.1. Схема повторного использования частот 1:3

В связи с тем, что радиоволны распространяются далеко за пределы условных границ сектора, то они создают помехи для передач соседних станций. Это является особенно критичным в случаях, когда антенна базовой станции располагается выше уровня крыш зданий и (или) при наличии открытых пространств между базовыми станциями и абонентами (как это имеет место во многих российских городах — например, в Москве, где имеются широкие улицы, парки, площади и свободное пространство…).

Изначально стандарт 802.16 предусматривал возможность развертывания в диапазоне частот 10-66 ГГц в выделяемых для этого полосах частот и предусматривал соединение только в пределах прямой видимости. Расширение стандарта 802.16а, принятое в январе 2003 г., работает в диапазоне более низких частот: 2-11 ГГц, что позволяет организовывать связь на более обширных территориях.

1.2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ СВЯЗИ

Вопросы безопасности в сетях WiMAX <#»532076.files/image002.gif»>

Рисунок 1.2. Топология «шина»

2. Ring (network) — кольцо — топология сети, все станции которой соединены только с двумя соседними (слева и справа — рисунок 1.3).

Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель. Время отклика в кольце зависит от числа подключенных к нему станций — чем их больше, тем длительнее задержка передаваемых данных. Недостатком является и тот факт, что в случае выхода из строя одной из станций кольцо «разрывается». Однако большинство сетей, основанных на этой топологии, имеют средства автоматического восстановления работоспособности после отказа узла.

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 2

Рисунок 1.3. Топология «кольцо»

Например, в сетях Token Ring (логическое кольцо) (рисунок 1.4) и FDDI неисправная рабочая станция просто исключается из кольца, так что соседние с нею станции соединяются напрямую. В этих сетях предусмотрены также средства восстановления магистрального кабеля между концентраторами.

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 3

Рисунок 1.4. Топология «Token-ring»

Star (network) — звезда — топология сети, в которой соединения между станциями или узлами сети устанавливаются через концентратор (рисунок 1.5).

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 4

25 стр., 12277 слов

Проектирование локальной вычислительной сети Создание локальной

... локальную сеть. Существует три основных топологии, применяемые при построении компьютерных сетей: топология "Шина"; топология "Звезда"; топология "Кольцо". При создании сети с топологией «Шина» все компьютеры подключаются к одному кабелю (рисунок ... устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу DVD-ROM, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, ...

Рисунок 1.5. Топология «звезда»

1.3.1.5 ВИДЫ РЕАЛИЗАЦИЙ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

AppleTolk — наименование технологии и средств программного обеспечения для создания кабельных одноранговых ЛВС небольших организаций (например, издательств, имеющих несколько ПЭВМ и 1-2 принтера в одном здании) на базе ПЭВМ Macintosh фирмы Apple . Расстояние между наиболее удаленными ЭВМ в этой сети не должно превышать.(Attached Resource Computing Network ) — нестандартная сетевая архитектура, разработанная корпорацией Datapoint в середине 70-х гг. Метод доступа основан на передаче маркера в сети с шинной топологией.

Поддерживаются коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель и витая пара. В настоящее время сетевые устройства ARCnet выпускаются по лицензии Datapoint многими фирмами и широко применяются в локальных сетях небольших организаций. Недостатком этой архитектуры является невысокая скорость передачи данных (2,5 Мбит/с), которая ниже, чем в Ethernet и Token Ring. Технология ARCnet не полностью соответствует стандарту IEEE 802.4. Попытка сторонников ARCnet утвердить эту технологию в качестве стандарта IEEE не увенчалась успехом.LAN — широкополосная локальная сеть (ЛС) — локальная сеть, рассчитанная на скорость передачи данных свыше 600 Мбит/с.network — сеть с шинной топологией — ЛВС, все станции которой подсоединены к одному кабелю. Каждая станция принимая сигналы, переданные одной из станций, имеет возможность распознать предназначенные ей пакеты и проигнорировать остальные.

1.3.2 ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА

1.3.2.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕХНОЛОГИЙ WIMAX И WIFI ПРИ ПОСТРОЕНИИ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

В основе технологии WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) лежит протокол IEEE 802.16, который в отличие от других технологий радиодоступа, обеспечивает высокоскоростные соединения на больших расстояниях даже при отсутствии прямой видимости объекта, на отраженном сигнале. Работа с отраженными радио-сигналами в условиях не прямой видимости является важной особенностью IEEE 802.16. Это достигается благодаря применению технологии OFDM для расшифровки сильно искаженного отраженного сигнала. Суть OFDM заключается в использовании большого количества узкополосных сигналов — поднесущих. Каждый из них отвечает за свой отдельный бит, а все вместе они определяют кодовое слово, в котором используются методы восстановления информации — коды Рида-Соломона вместе со сверточным кодированием. Стандарт также допускает более гибкое по сравнению с 802.11 распределение полосы частот, используемых для передач данных. Причем это можно сделать как за счет уменьшения количества поднесущих, так и с помощью их сужения. Минимальная ширина сигнала, предусмотренная стандартом, составляет 1,25 МГц, а максимальная — 20 МГц. Естественно, что с уменьшением частотного ресурса скорость передачи уменьшается, но сама эта возможность позволяет использовать частотный спектр отдельными фрагментами, а не целиком, как это было в IEEE 802.11. Технология WiMAX позволяет работать в любых условиях, в том числе в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и скорость передачи данных. Технологию WiMAX можно использовать для создания широкополосных соединений «последней мили», развертывания точек беспроводного доступа, организации сети между филиалами компаний и решения других задач, которые ранее были ограничены традиционными технологиями. WiMAX-технология позволяет обеспечить доступ в интернет со скоростями и зоной покрытия, существенно большими, чем у современных сетей WiFi. Wi-Fi — это технология беспроводной связи для небольших расстояний: в офисном здании, кафе… Расстояние от хот-спота Wi-Fi до компьютера не превышает десятков метров. Технология WiMax — это сеть широкополосного беспроводного доступа, которая создается на территории целого города, а расстояние от приемника до базовой станции измеряется уже километрами.

21 стр., 10043 слов

Монтаж локальной вычислительной сети

... линий связи, операционных систем; эффективность - обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах; безопасность информации. Безопасность - это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа. ...

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 5

Рисунок 1.6. Сети беспроводного доступа

В свою очередь, локальные сети Wi-Fi становятся логичным продолжением сетей WiMAX. Сеть WiMAX предоставляет провайдерам услуг достаточно гибкие условия для решения проблемы связи «последней мили». У сервис-провайдеров появляются возможности построения «виртуальных операторов» WiFi услуг, использующих инфраструктуру WiMAX в качестве сети агрегации. Такое решение существенно снижает операционные затраты на развертывание WiFi-сетей и открывает путь к конечному абоненту для большого числа сервис-провайдеров среднего уровня.

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 6

Рисунок 1.7. Зоны доступа WIFI И WIMAX

Существенным отличием IEEE 802.16 от IEEE 802.11 является возможность использования протокола с разрешением конфликтов. Устройства IEEE 802.11 работают по принципам Ethernet, все они имеют равные права на доступ к радиотракту, а попытавшись одновременно установить связь, разрешают конфликты, повторяя попытки захвата среды через случайное время. В 802.16 имеется выделенное устройство — базовая станция оператора, которая раздает своим подчиненным права доступа к радиосреде. В результате протокол нового стандарта позволяет более эффективно использовать радиочастотный ресурс и обеспечить эффективную передачу данных. Аппаратура широкополосного беспроводного доступа «Вектор-М» может в ряде случаев быть применена как аппаратура связи «последней мили» при построении сети БШД с совместным использованием технологий WiMAX и WiFi. Для соединения «точка-точка» (рисунок 1.8а) используются две направленные друг на друга антенны: так строятся, например, радиорелейные линии передач, в которых расстояние между соседними релейными вышками может исчисляться десятками километров. При топологии «точка-многоточка» (рисунок 1.8б) в центре «ячейки» помещается базовая станция со всенаправленной или секторной антенной, а все обслуживаемые ей абоненты снабжаются сфокусированными на нее направленными антеннами. Другой тип связи получится при использовании только всенаправленных антенн. В этом случае будет достигнута возможность соединения «каждого с каждым», или «многоточка-многоточка» (mesh) (рисунок 1.8в).

35 стр., 17213 слов

Заключение компьютерные сети. Компьютерные сети

... программного парка предприятия; разработка методики и регламента проведения по обслуживанию компьютерной техники; разработка системы модернизации технического и программного парка предприятия; разработка ... комплектующих и расходных материалов. В магазинах представлен широчайший выбор современной компьютерной техники: персональные и портативные компьютеры, мониторы, оргтехника от ведущих мировых ...

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 7

Рисунок 1.8. Топологии соединений wimax

Базовая станция WiMAX представляет собой модульное решение, которое может по мере необходимости дополняться различными блоками, например, модулями для связи с магистральной сетью провайдера. В минимальной конфигурации устанавливается модуль радиоинтерфейса и модуль соединения с проводной сетью.

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СЕТИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА

.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЕТИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Структурная схема сети стандарта WiMAX представлена на рисунке 9, здесь же представлены основные протоколы, по которым осуществляется взаимодействие элементов сети.

Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа 8

Рисунок 2.1. Структурная схема беспроводной широкополосной сети типа WiMAX

Очевидно, что сегодня WiMAX является одной из самых передовых и перспективных технологий беспроводной передачи данных. При объединении усилий производителей оборудования и операторов связи WiMAX может стать реальной заменой DSL и кабельных соединений, предоставив абонентам необходимый сервис в крупных городах и на периферии.

Дальнейшим развитием стандарта IEEE 802.16 занимаются несколько рабочих групп комитета IEEE 802.16. Так, группа поддержки трудится над объединением всех существующих дополнений и исправлений в единый документ. Группа безлицензионных диапазонов h занимается проблемами согласованной работы оборудования стандарта IEEE 802.16 в безлицензионных диапазонах (США).

Фактически это означает совместимость с оборудованием стандарта 802.11. Но наиболее перспективные работы сосредоточены в группах j и m.

1. Сюваткин В., Есипенко В. WIMAX — технология беспроводной связи / Спб.: БХВ-Петербург, 2005. — 368с.

2. Вишневский В., Портной С. Энциклопедия WIMAX. Путь к 4G / М.: Техносфера, 2009. — 472с.

3. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 544 с.

4. Ланко А.А.,Деев В.В., Журавин А.И. Коммутация в сетях связи. — МО СССР, 1988.

. Телекоммуникационные системы и сети: учебное пособие. В 3 томах. Том 2 — Радиосвязь, радиовещание, телевидение / Катунин Г.П., Мамчев Г.В. и др. — М.: Горячая линия-Телеком, 2004. — 672 с.

14 стр., 6649 слов

Техническая эксплуатация информационно-коммуникационных сетей ...

... Решать технические задачи в области эксплуатации многоканальных телекоммуникационных систем «Ростелекомм» -- российская телекоммуникационная компания. Предоставляет услуги местной и дальней телефонной связи, широкополосного ... SIEMENS WinCC 6.0 телекоммуникационный абонентский сеть 2. Проведение мониторинга и диагностики телекоммуникационных систем 2.1 Мониторинг работоспособности оборудования ...