Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ
МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ
НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
"ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ"
КАФЕДРА
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ
Допущена к защите:
« » _______________ 2013г.
Дипломный проект на тему:
" Проектирование беспроводной сети ООО «МЕДИПАЛ-ОНКО»"
Консультант по специальной части: Руководитель:
_________________ Ицкович А.И. _________________ Кириллов М.И.
Рецензент: Студентка:
_________________Рогов А.А _________________ Шавкун А.Ю.
Москва 2013
Оглавление
Аннотация
Введение
-
Описание предметной области
-
Стандарты беспроводных сетей
Персональные беспроводные сети
Локальные беспроводные сети
Региональные и городские сети
Безопасность беспроводных сетей
Основные беспроводные риски и способы защиты
-
Особенности проектирования беспроводных сетей.
Особенности проектирования беспроводных сетей, обеспечивающих работу с большим количеством пользователей
Ключевые критерии и особенности проектирования беспроводной локальной сети для большой нагрузки
Интерференция сигналов Wi-Fi на одном канале
Разрешенные и требуемые скорости передачи данных
Суммарная пропускная способность беспроводной сети
Мощность передатчиков клиентских устройств
Количество клиентов работающих с одной точкой доступа
Производительность других компонентов сети беспроводного доступа
Способы планирования беспроводной локальной сети
-
Постановка задачи на проектирование
Общие требования к сети
Требования к оборудованию
-
Проектирование беспроводной сети
Изучение структуры организации
Изучение потоков данных и приложений, для которых будет применяться сеть
Изучение особенностей помещения и расположения пользователей
Разведка в радио эфире
Планирование сети и моделирование покрытия
Обзор и выбор оборудования
Монтаж и измерение реального покрытия
Список литературы
Введение
Построение сетей беспроводной передачи данных Wi-Fi (IEEE 802.11) в настоящее время получило широкое распространение за счет массы преимуществ. Среди основных достоинств данной технологии можно выделить следующее:
- Быстрое и простое построение офисной локальной сети. Не потребуется проектировать ЛВС, прокладывать провода,, а это ускоряет сроки на построение сети. Это очень ценное качество, когда требуется быстро развернуть, а потом, также быстро демонтировать компьютерную сеть. Монтаж беспроводной сети wi-fi в офисе или других помещениях возможен без остановки рабочего процесса компании, т.к. монтаж сведён к минимуму.
- Отсутствие проводов. Не всегда возможно проложить кабель до того или иного сетевого устройства, а иногда прокладка такой кабельный трассы может оказаться очень дорогой и потребовать много времени, а иногда потребовать согласования. Гораздо проще и значительно дешевле использовать беспроводные технологии передачи данных по радиоканалу (wireless, wlan), которые не требуют прокладки кабеля.
- Минимум строительно-монтажных работ. Внешний вид помещения и его отделка не претерпят никаких заметных видимых изменений при организации беспроводной сети Wi-Fi — строительно-монтажные работы практически не потребуются и сведены к минимуму, т.к. тянуть провода и разводить розетки не понадобится;
- Высокая скорость. Беспроводная сеть Wi-Fi сегодня может обеспечить скорости до 108 Мбит/с, что соответствует обычной проводной локальной сети (ЛВС), которые мы привыкли видеть в каждом обычном офисе, этой скорости вполне хватает для большинства офисных приложений и для работы с базами данных.
- Дешевизна установки и владения. Всё что требуется для работы Wi-Fi сети это точка доступа (access point), которых может быть одна или несколько десятков в зависимости от топологии помещений и используемого в вашей компании программного обеспечения.
- Гибкость в построении. Беспроводную сеть можно построить там, где нельзя или не выгодно прокладывать кабели. Технология Wi-Fi облегчает постоянную или временную установку сети и ее перемещение при необходимости, обеспечивает возможность быстро организовывать временные сети для гостей либо на время проведения мероприятий;
- Высокая мобильность рабочего места. Вы можете свободно перемещать рабочие места сотрудников по своему усмотрению и производственной необходимости в пределах зоны покрытия беспроводной сети, т.к. нет жесткой привязки рабочих мест к информационной розетке и нет ограничений накладываемых длинной проводов, мобильность персонала, возможность всегда быть на связи, соблюдение принципа «anyone, anywhere, anytime»;
- Реконфигурация и масштабируемость. Расширение беспроводной сети Wi-Fi не является сложной задачей: пользовательские устройства можно легко интегрировать в сеть, установив на них беспроводные сетевые адаптеры, сегодня большинство устройств (планшеты, смартфоны, ноутбуки и обычные компьютеры) оснащается беспроводными сетевыми адаптерами на стадии его производства самими производителями. Wi-Fi сети дают возможность быстро добавлять, перемещать и изменять права пользователей, новых направлений, каналов связи и рабочих мест.
- Совместимость. Различные марки и типы совместимых клиентских и сетевых устройств будут взаимодействовать между собой. К сети могут подключаться любые мобильные устройства поддерживающие Wi-Fi с учётом установленных сетевых протоколов безопасности.
- Увеличение производительности. Повышение производительности организации, использующей сети Wi-Fi достигается за счет более эффективного использования рабочей силы, а так же офисного пространства, и даёт возможность работать сотрудникам там, где они нужны, а не только за офисным столом.
- Репутация. Использование беспроводных сетей Wi-Fi демонстрирует Ваше желание развиваться в ногу со временем и демонстрирует активную политику и осведомлённость в сфере IT-технологий.
Активно развивающиеся беспроводные технологии, расширяющийся спектр всевозможного совместимого оборудования, постоянно совершенствующиеся стандарты и принципы обеспечения безопасности – все это делает Wi-Fi сети привлекательными для использования в корпоративных сетях любого размера.
2. Описание предметной области
2.1. Стандарты беспроводных сетей
Большинство используемых в настоящее время стандартов беспроводных сетей разработано Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE).
Беспроводные сети можно разделить на персональные (WPAN), локальные (WLAN), городские (WMAN) и глобальные (WWAN) сети.
Стандарты IEEE относятся только к трем последним типам беспроводных сетей.
Персональные беспроводные сети находятся в ведении рабочей группы стандарта 802.15. В рамках стандарта определено четыре группы, решающие различные задачи.
2.1.1. Персональные беспроводные сети
Таб.1
Стандарты 802.15.x
Стандарт
|
Описание стандарта
|
IEEE 802.15.1
|
Персональные беспроводные сети на основе технологии
Bluetooth
|
IEEE 802.15.2
|
Совместное использование сетей WPAN с другими
беспроводными технологиями
|
IEEE 802.15.3
|
Высокопроизводительные персональные беспроводные сети (High Rate WPAN)
|
IEEE 802.15.4
|
Энергосберегающие персональные беспроводные сети
(Low Rate WPAN)
|
2.1.2. Локальные беспроводные сети
Наиболее распространенным стандартом беспроводных сетей является технология IEEE 802.11, это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. Пользователям более известен по названию Wi-Fi, фактически являющимся брендом, предложенным и продвигаемым организацией Wi-Fi Alliance.
Таб.2
Стандарты 802.11.x
Стандарт
|
Описание стандарта
|
IEEE 802.11
|
изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997)
|
IEEE 802.11a
|
54 Мбит/c, 5 ГГц стандарт (1999, выход продуктов в 2001)
|
IEEE 802.11b
|
улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999)
|
IEEE 802.11c
|
процедуры операций с мостами; включен в стандарт IEEE 802.1D (2001)
|
IEEE 802.11d
|
интернациональные роуминговые расширения (2001)
|
IEEE 802.11e
|
улучшения: QoS, включение packet bursting (2005)
|
IEEE 802.11g
|
54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003)
|
IEEE 802.11h
|
распределённый по спектру 802.11a (5 GHz) для совместимости в Европе (2004)
|
IEEE 802.11i
|
улучшенная безопасность (2004)
|
IEEE 802.11j
|
расширения для Японии (2004)
|
IEEE 802.11k
|
улучшения измерения радио ресурсов
|
IEEE 802.11l
|
зарезервирован
|
IEEE 802.11m
|
поддержание эталона; обрезки
|
IEEE 802.11n
|
увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g
|
IEEE 802.11o
|
зарезервирован
|
IEEE 802.11p
|
WAVE — Wireless Access for the Vehicular Environment (Беспроводной Доступ для Транспортной Среды, такой как машины скорой помощи или пассажирский транспорт)
|
IEEE 802.11q
|
зарезервирован
|
IEEE 802.11r
|
быстрый роуминг
|
IEEE 802.11s
|
ESS Mesh Networking (англ.) (Extended Service Set — Расширенный Набор Служб; Mesh Network — Ячеистая Сеть)
|
IEEE 802.11u
|
взаимодействие с не-802 сетями (например, сотовые сети)
|
IEEE 802.11v
|
управление беспроводными сетями
|
IEEE 802.11x
|
зарезервирован и не будет использоваться
|
IEEE 802.11y
|
дополнительный стандарт связи, работающий на частотах 3,65-3,70 ГГц. Обеспечивает скорость до 54 Мb/с на расстоянии до 5000 м на открытом пространстве.
|
IEEE 802.11w
|
Protected Management Frames (Защищенные Управляющие Фреймы)
|
IEEE 802.11ac
|
новый, разрабатываемый IEEE стандарт. Скорости передачи данных до 1.3 Гбит/c, энергопотребление по сравнению с 802.11n снижено до 6 раз. Обратная совместимость с 802.11a/b/g/n.
|
IEEE 802.11ad
|
новый стандарт с дополнительным диапазоном 60 ГГц (частота не требует лицензирования). Скорость передачи данных до 7 Гбит/с.
|
Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего четыре, это: 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11n.
Стандарт IEEE 802.11a имеет большую ширину полосы из семейства стандартов 802.11, предусматривая скорость передачи данных до 54 Мбит/с. В отличие от базового стандарта, ориентированного на область частот 2,4 ГГц, спецификациями 802.11a предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц. В качестве метода модуляции сигнала выбрано ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). К недостаткам 802.11a относятся более высокая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а так же меньший радиус действия.
В стандарте IEEE 802.11b скорость передачи данных до 11 Мбит/с, работает в диапазоне 2,4 ГГц, этот стандарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей. Поскольку оборудование, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.
Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием 802.11b и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с, поэтому на сегодняшний день это наиболее перспективный стандарт беспроводной связи.
Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 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 2,4 — 2,5 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).
Стандарт 802.11ас работает только в спектре 5GHz. Будет обеспечена обратная совместимость с устройствами 802.11n (в 5GHz) и 802.11а. При этом ожидается существенное увеличение не только полосы пропускания, но и покрытия.
Важным нововведением является технология MU-MIMO (Multiple User). Это фактически пространственный радиокоммутатор, позволяющий одновременно передавать и принимать данные от множества пользователей по одному частотному каналу.
В части услуг 802.11ac, с одной стороны, сфокусирован на значительно более полноценную замену проводному доступу на высоких скоростях, чем 802.11n. С другой стороны, естественно, есть цель и в эффективной поддержке мультимедийных услуг вокруг потокового видео высокого разрешения.
Доступность частотных каналов в спектре 5GHz, что существенно варьируется от страны к стране, и в РФ составляет, например, всего 100MHz (5150-5250MHz). Поэтому пока наш регулятор глубоко не задумается о необходимости высвобождении части спектра 5GHz под задачи Wi-Fi, как сделано во многих странах, такая привлекательная технология будет оставаться красивой сказкой в наших реалиях.
802.11ad Cтандарт будет работать в спектре 60GHz, который не лицензируется в большинстве стран. Здесь доступно значительно больше свободной полосы, чем в перегруженном 2.4GHz и уже загружаемом спектре 5GHz.
В части услуг данный стандарт сфокусирован на поддержке видео высокого разрешения (HD). Также здесь ожидается возникновение услуг типа «wireless docking», когда все устройства компьютер, монитор, проектор и т.д. имеют беспроводный обмен данными. Используемая сверхвысокая частота приводит к тому, что сигналы довольно узконаправленные. Также возникает много проблем из-за интенсивного поглощения сигналов при прохождении сквозь препятствия, поэтому основной ожидаемый сценарий использования — это взаимодействие устройств в пределах комнаты.
Ожидается, что 802.11ad должен быть совместим со стандартом WiGig.
|
