Стандарт WiMAX как средство модернизации беспроводной сети
Введение
Во всем мире стремительно растет потребность в беспроводных соединениях, особенно в сфере IT технологий. Пользователи с беспроводным доступом к информации всегда и везде могут работать гораздо более производительно и эффективно, чем их коллеги, привязанные к проводным телефонным и компьютерным сетям, так как существует привязанность к определенной инфраструктуре коммуникаций.
Целью данной выпускной квалификационной работы является модернизация кампусной сети здания общежития БПОУ УР «Сарапульский техникум машиностроения и информационных технологий», что позволяет повысить уровень информатизации, предоставления современных услуг связи: высокоскоростной доступ в интернет, беспроводная компьютерная сеть на базе технологий WiMAX и Wi-Fi.
Оглавление
Введение 3
1. Основные характеристики стандарта WiMAX 6
1.1 Особенности стандарта IEEE 802.16e 6
1.2 Частотные диапазоны стандарта IEEE 802.16 8
1.3 Техническая характеристика стандарта IEEE 802.16 9
1.3.1 Физический уровень 9
1.3.2 MAC – уровень 12
1.4 Техническая характеристика стандарта IEEE 802.16e 16
1.4.1 Физический уровень 16
1.4.2 MAC-уровень 17
1.4.3 Ключевые технологии стандарта 18
1.4.4 Вывод 19
2 Обзор технологий беспроводного доступа WI-FI 21
2.1 Особенности развития технологий беспроводного доступа 21
2.2 История развития 23
2.3 Основные стандарты 23
2.4 Стандарт IEEE 802.11g 24
2.5 Стандарт IEEE 802.11a 25
2.6 Стандарт IEEE 802.11n 27
2.7 Топологии беспроводных сетей Wi-Fi 31
2.7.1 Независимые базовые зоны обслуживания (IBSS) 31
2.7.2 Базовые зоны обслуживания (BSS) 33
2.7.3 Расширенные зоны обслуживания (ESS) 33
3 Выбор аппаратуры и проектирование сети 35
3.1 Базовая модель сети 35
3.2 Архитектура сети WiMAX на территории БПОУ УР «СТМиИТ» 37
3.3 Выбор оборудования сети 39
3.3.1 Базовая станция 39
3.3.2 Абонентская станция 43
3.3.3 Mesh Wi-Fi маршрутизатор Zyxel Multi X 44
3.4 Организация сети 46
4 Защита беспроводных сетей 52
4.1 Виды угроз для беспроводных сетей 52
4.2 Методы защиты беспроводных сетей 53
4.3 Средства защиты данных в беспроводных сетях 54
5 Мероприятия по охране труда и пожарной безопасности 55
5.1 Характеристика объекта проектирования и условий его эксплуатации 55
5.2 Мероприятия по технике безопасности 56
5.3 Мероприятия по пожарной профилактике 59
Заключение 61
Список использованных источников 62
Приложение А 64
Приложение Б 65
Приложение В 66
Список использованных источников
1. Интернет сайт [электронный ресурс], режим доступа: https://studfile.net/preview/5157705/page:5/2. WiMAX Forum Network Architecture. (Stage 3: Detailed Protocols and Procedures). Release 1, Version 1.
2. – WiMAX Forum, January 11, 2008.
3. WiMAX Forum Network Architecture. (Stage 3: Detailed Protocols and Procedures). Release 1, Version 1.2. – WiMAX Forum, January 11, 2008.
4. Интернет сайт [электронный ресурс], режим доступа: https://siblec.ru/telekommunikatsii/osnovy-teorii-mobilnoj-i-besprovodnoj-svyazi/1-mekhanizm-i-printsipy-funktsionirovaniya-seti-standarta-ieee-802-165. Шахнович И. Широкополосная мобильность: IEEE 802.16е. Часть 1: МАС-уровень. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2007, №2, с.18–27.
6. Интернет сайт [электронный ресурс], режим доступа: https://wireless-e.ru/standarty/ieee-802-16-2004/7. «Современные технологии и стандарты подвижной связи» / Кузнецов М.А., Рыжков А.Е.- СПб.: Линк,2006г.
8. «Базовые технологии локальных сетей» / B.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Литер, 999г.
9. Интернет сайт [электронный ресурс], режим доступа: https://studwood.ru/1670716/tehnika/osobennosti_standarta_ieee_80216e_klyuchevye_tehnologii10. Марченко С. Источники уязвимостей в сетях беспроводной связи // АДЭ. 2004.
11. Власов В. А. Частотное регулирование и обеспечение информационной безопасности для оборудования Wi-Fi и WiMAX, «Вестник связи» 2005г.
12. Bob Wheeler. How to choose the best SoC for your WiMAX design // Wireless Net DesignLine. Oct 17, 2005.
13. Писарев Ю. Выбор системы фиксированного беспроводного доступа: попытка системного подхода // «Информационные телекоммуникационные сети» (Казахстан). 2003г.
Одним из последних принятых для технологии Wi-Fi стал стандарт 802.11n, в котором разработчики предприняли попытку объединить все лучшее, что было реализовано в предыдущих версиях. Стандарт 802.11n разработан для оборудования, функционирующего на центральных частотах 2,4 и 5 ГГц с максимально возможной скоростью вплоть до 600 Мбит/с. Этот стандарт был утвержден IEEE в сентябре 2009-го, а в России одобрен и разрешен к использованию во всех диапазонах только в конце 2010 г. Стандарт основан на технологии OFDM-MIMO. В IEEE 802.11n максимальная скорость передачи данных в несколько раз больше, чем в предыдущих. Это достигается благодаря удвоению ширины канала с 20 до 40 МГц, а также за счет реализации технологии MIMO со множеством антенн.
В идеальном случае удвоение ширины полосы означает прямо пропорциональное увеличение скорости передачи данных на физическом уровне (PHY). На практике все оказывается намного сложнее. В основу технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output) положена идея применения раздельно нескольких передающих и приемных антенн. Передаваемый поток данных разбивается на независимые последовательности битов, которые пересылаются одновременно, с использованием разных антенн. При этом антенны передают данные независимо друг от друга и в одном и том же частотном диапазоне. Иными словами, в технологии MIMO реализовано несколько пространственно разнесенных подканалов, по которым данные передаются одновременно в одном и том же частотном диапазоне. В простейшем примере это выглядит как передатчик с двумя антеннами и приемник с двумя антеннами, в которых по каждому каналу одновременно и независимо передаются и принимаются потоки данных.
Технология MIMO не влияет на метод кодирования данных и может использоваться с разными способами модуляции. В стандарте 802.11n в качестве метода расширения спектра используется Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), который хорошо зарекомендовал себя в стандарте 802.11a. Технологии MIMO включают в себя сложные векторные и матричные алгоритмы обработки в системах со множеством антенн (multi-antenna).
Метод кодирования OFDM по своей структуре в настоящее время является оптимальным для поддержания технологии MIMO. В MIMO используется методика предварительного кодирования и последующего декодирования (Precoding) с формированием пространственной диаграммы направленности (beamforming), которая представляет собой некое векторное расширение стандартной плоской диаграммы направленности. При формировании пространственной диаграммы направленности используется множество антенн для передачи сигналов. Такой подход позволяет значительно улучшить охват и емкость системы, а также уменьшить вероятность нарушения связи. Чтобы обеспечить пространственное разнесение и оптимальный запас времени на замирание, в методе MIMO используются коды «пространство-время» (Space-Time Code, STC).