АО Казахтелеком

Министерство образования и науки республики Казахстан

Международный университет информационных технологий

Кафедра «РЭТ»

ОТЧЕТ

ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ

Студента

Даутов Тимур

Курса_ 4 _ Группы_ РЭТ-1704

Место прохождения практики

АО «Казахтелеком»

Руководитель преддипломной практики от университета

ассоц. профессор, Иманбекова Тохтабуби Джумадиловна

(должность, Ф. И. О. ) (подпись)

Руководитель дипломной работы

сениор-лектор, Кулакаева Айгуль Ергалиевна

(должность, Ф. И. О. ) (подпись)

Оценка:

( подпись руководителя практики )

Алматы, 2021 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ФАКУЛЬТЕТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КИБЕРБЕЗОПАСНОСТИ

Даутов Т. Б.

Исследование технических характеристик Wi-Fi для улучшения пропускной способности сети на примере метрополитена

Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Алматы 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ3

1. Исследование технологии беспроводного доступа Wi-Fi5

1. 1 Особенности развития беспроводных технологии5

1. 2 История разработки Wi-Fi6

1. 3 Стандарты IEE 802. 117

1. 4 Технологии, используемые в последних стандартах Wi-Fi12

2. Исследование рынка беспроводной связи16

2. 1 Описание и характеристика выбранного оборудования17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ32

Мы живем в такое время, когда практически каждый человек нуждается в доступе к беспроводному интернету. Это связано с тем, что пользователи беспроводного интернета являются более мобильными и эффективными, в сравнение если бы они пользовались стационарным доступом к сети.

В начале 2019 года количество уникальных интернет-пользователей достигло 4, 39 млрд, что больше на 366 млн в сравнение с 2018 годом. Очевидно, что количество уникальных пользователей становятся только больше. Однако, даже находясь в мегаполисе, есть локации, где ты не можешь воспользоваться мобильным интернетом. Одним из таких мест является метрополитен города.

Особенно с началом пандемии в мире, люди поняли, что через некоторое время абсолютно все будет связано с глобальной сетью. В то же время, если человек не может подключиться к интернету в центре мегаполиса, это очень проблематично. Во-первых, человек теряет возможность выполнять свою работу в среднем на 30-40 минут. Это среднее время в метро, которое пассажир тратит. Во-вторых, это имидж города и страны в целом. Дабы войти в первые списки стран по развитию доступ к глобальной сети имеет немаловажную роль.

Выход из данной ситуации один - беспроводной доступ к интернету стандартом Wi-Fi. Wi-Fi технология беспроводной сети для доступа в мировую сеть на основе стандартов IEEE 802. 11. Аббревиатура Wi-Fi с английского расшифровывается как “Wireless Fidelity”, дословно звучит как “беспроводная точность”. Wi-Fi - это революционная технология, которая позволяет новому поколению операторов связи конкурировать с традиционными игроками как в рынки фиксированной, так и на рынке беспроводной связи.

Такой тип подключения к всемирной паутине имеет ряд преимуществ относительно традиционной проводной сети. К таким плюсом можно отнести:

• Простота развертывания. Грубо говоря эту сеть очень легко и быстро настроить на программном уровне для запуска;

• Можно реализовать проект в сжатых сроках. То есть проект не требует длительного срока;
• Легкость построения архитектуры сети. Она не требует в прокладке кабелей, которые часто требуют дробление стен.
• Гибкость архитектуры. При необходимости изменения сети, не потребуются отключения всей сети.

А с новым стандартом 802. 11ax (Wi-Fi 6), который был разработан в 2019 году, соединение станет еще быстрее и стабильнее.

При этом нельзя сказать, что данный тип подключения не имеет свои серьезные недостатки. Прежде всего доступность сети напрямую зависит от среды передачи. То бишь, если в помещении очень много бетонных стен, то доступ к одному роутеру будет плохой. Дабы решить данную проблему можно установить ретрансляторы, отчего в свою очередь вытекает второй минус относительная дороговизна оборудования. Однако, средства оправдывают свою конечную цель.

Цель данной дипломной работы заключается в исследовании технических характеристик технологии Wi-Fi для улучшения пропускной способности сети на примере метрополитена. Изучить какие различия есть между разными стандартами технологии Wi-Fi, чем она отличается от других видов подключения к интернету.

Задачи в данной дипломной работе будут следующими:

• Исследовать технологию беспроводной сети Wi-Fi. Изучить различия между стандартами разных поколении Wi-Fi
• Рассмотреть план постройки метрополитена города Алматы, Казахстан
• Изучить рынок роутеров и ретрансляторов.
• Рассчитать необходимое количество роутеров и ретрансляторов для обеспечение стабильного соединения в метро.

На этапе зарождения беспрводного доступа к сети, термин «wireless» использовался для обозначения любого вида радиосвязи в растяжимом смысле этого слова, то есть, во всех случаях связи, когда процесс передачи информации обходилась без проводов. Со временем данное толкование вышло из обращения, и термин «wireless» стал эквивалентом к понятию «radio». Тем не менее обозначение «radio» все чаще используется для описания сравнительно устаревших технологии, таких как радиовещание, спутниковая связь, радиотелефонная связь, радиолокация. А термин «wireless» принято использовать относительно новых технологии, например, сотовая телефония, WLAN, WWAN, LTE и тому пободные.

На данный момент существует принятая международная классификация основных видов сетей беспроводного доступа (рис. 1. 1) : WPAN (Wireless Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), WWAN (Wireless Wide Area Network) .

Рисунок 1. 1 - Международные стандарты беспроводной связи

Сети WPAN были созданы для использования в пределах рабочего места до 10 метров. Примером данной технологии является Bluetooth, разработанный 1998 году.

Основным назначением сетей WLAN организация доступа к всемирной паутине внутри здания. Еще одна сфера применения - это организация общественных точек доступа в людных местах таких как, гостиница, аэропорты и тому подобные локации. Это сеть организованы на стандарте 802. 11. Однако, эта сеть наиболее известна под маркой Wi-Fi.

Технология распределенных сетей Wireless Access (BWA - Broad-Band Wireless Access, WiMAX) - это сети охватывающие города, регионы. Данная технология в отличии от WLAN не использует коллизионный метод доступа, что в свою очередь дает возможность предоставить клиенту фиксированный канал передачи с установленной задержкой. Этот фактор является необходимым условием для построения сетей операторского класса.

WWAN - Wireless Wide Area Network. Эта технология в отличии от других использует беспроводные технологии сотовой связи, таких как UMTS, GPRS, GSM и тому подобные.

На самом деле история Wi-Fi имеет более глубокие корни чем мы думаем. Теория о беспроводном интернете была выдвинута Николой Тесла в далеком 1929 году, когда он предсказал, что однажды люди смогут мгновенно общаться друг с другом по беспроводной сети с помощью устройств, которые могут поместиться в кармане жилета.

Историю разработки Wi-Fi можно поделить на три главы. Первая глава - это неожиданное открытие Хэди Ламарр. Вторая, ранние прототипы беспроводных сетей. Третья, стремительный рост разработки.

Хеди Ламарр создала и запатентовала технологию расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты в 1941 году, которая пропускала сигналы на нескольких частотах по заранее определенной схеме. Ее технология использовалась во время Второй мировой войны для управления торпедами, которые не обнаруживались, но только спустя десятилетия технология использовалась для Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и многого другого.

В 1971 году, AlohaNet подключилась к Гавайским островам с помощью беспроводной пакетной сети УВЧ. Эта была первая сеть использующая проктолы радиосвязи и произвольного доступа. Она позволяла компьютерам отправлять данные как только они были готовы.

Постановление Федеральной комиссии по связи США от 1985 года разрешило использование диапазона ISM без лицензии - это частоты в диапазоне 2, 4 ГГц. В таком же диапозоне работали такие же оборудование, как микроволные печи

В 1991 году корпорация NCR совместно с AT&T Corporation изобрели предшественника стандарта 802. 11, предназначенного для использования в кассовых системах. Первые беспроводные продукты носили название WaveLAN. Именно им приписывают изобретение Wi-Fi.

Годом ранее в 1990 году Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802. 11. Спустя 7 лет в 1997 году вышел первый стандарт 802. 11 работающий на частоте 2, 4 ГГц со скоростями доступа 1 и 2 Мбит/с.

Однако, даже в то время данная скорость была недостаточной. Это стала причиной для последующих разработок. В итоге, на сегодняшний день мы имеем несколько групп стандартов, и ожидаем еще больше в будущем.

Разработкой новых стандартов для технологии Wi-Fi занимается организация EEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) . Считается, что IEEE 802. 11 базовый стандарт для сетей Wi-Fi, который может работать в локальных беспроводных сетях на диапазонах 0, 9; 2, 4; 3, 6; 5 и 60 ГГц.

На сегодняшний день существует 6 основных стандартов IEEE 802. 11 (Таблица 1. 1)

Таблица 1. 1 - Характеристики основных стандартов IEEE 802. 11

Стандарт 802. 11b вышел в сентябре 1999 года. Стандарт основан на методе широкополосной модуляции с прямым расширением спектра (DSSS) . Рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных 25 МГц. Это делается для того, чтобы не было взаимных помех. Данные передаются по одному из 14 каналов и не переключается на другие. Одновременно может использоваться 3 канала. Максимальная теоретическая скорость данного стандарта 11 Мбит/с. Однако, стоит учитывать, что это возможно если в среде функционирует только одно WLAN устройство. Если в среде несколько устройств, то полоса пропускания делится между всеми устройствами. Соответственно скорость передачи одного устройства падает.

В июне 2003 года был ратифицирован третий стандарт модуляции: 802. 11g. Это работает в диапазоне 2, 4 ГГц (например, 802. 11b), но использует ту же схему передачи на основе OFDM, что и 802. 11a. Он работает с максимальной скоростью передачи данных физического уровня 54 Мбит / с без учета кодов прямого исправления ошибок или со средней пропускной способностью около 22 Мбит / с. Аппаратное обеспечение 802. 11g полностью обратно совместимо с оборудованием 802. 11b и, следовательно, связано с устаревшими проблемами, которые снижают пропускную способность на ~ 21% по сравнению с 802. 11a.

Предложенный тогда стандарт 802. 11g был быстро принят на рынке, начиная с января 2003 г., задолго до ратификации, из-за стремления к более высокой скорости передачи данных, а также к сокращению производственных затрат. К лету 2003 года большинство двухдиапазонных продуктов 802. 11a / b стали двухдиапазонными / трехрежимными, поддерживая a и b / g в одной плате мобильного адаптера или точке доступа. Детали того, как заставить b и g хорошо работать вместе, занимали большую часть затяжного технического процесса; однако в сети 802. 11g активность участника 802. 11b снижает скорость передачи данных всей сети 802. 11g.

Как и 802. 11b, устройства 802. 11g также страдают от помех от других продуктов, работающих в диапазоне 2, 4 ГГц, например от беспроводных клавиатур.

Вы, вероятно, не встречали много устройств или маршрутизаторов 802. 11a. Это связано с тем, что устройства 802. 11b были дешевле и стали более популярными на потребительском рынке. 802. 11a в основном использовался в бизнес-приложениях.

Также стоит отметить, что этот стандарт работал на разных скоростях в зависимости от метода модуляции. Наглядное сравнение скоростей можно увидеть в таблице 1. 2

Таблица 1. 2 - Сравнение скоростей стандарта 802. 11a

В 2003 году IEEE ратифицировал стандарт 802. 11g с максимальной теоретической скоростью передачи данных 54 мегабита на второй (Мбит / с) в диапазоне ISM 2, 4 ГГц. Поскольку уровень сигнала ослабевает из-за увеличения расстояния, затухание (потеря сигнала) через препятствия или высокий шум в полосе частот, скорость передачи данных автоматически настраивается на более низкую скорость (54/48/36/24/12/9/6 Мбит / с) для поддержания соединения.

Продукты, соответствующие этому стандарту, считаются «сертифицированными для Wi-Fi». Улучшены стандарты безопасности по сравнению с 802. 11b. 14 каналов доступны в диапазоне 2, 4 ГГц (только 11 из которых могут использоваться в США в соответствии с правилами FCC) и только три неперекрывающихся канала.

Когда клиенты 802. 11b и 802. 11g подключены к маршрутизатору 802. 11g, клиенты 802. 11b будут имеют более низкую скорость передачи данных. Многие маршрутизаторы предоставляют возможность разрешить смешанные клиенты 802. 11b / g или они могут быть установлены только для клиентов 802. 11b или 802. 11g.

Чтобы проиллюстрировать 54 Мбит / с, если у вас есть услуга DSL или кабельного модема, предлагаемая скорость передачи данных обычно падает с 768 Кбит / с (менее 1 Мбит / с) до 6 Мбит / с. Таким образом, 802. 11g предлагает привлекательную скорость передачи данных для большинства пользователей. Стандарт 802. 11g обратно совместим со стандартом 802. 11b.

Благодаря 802. 11g потребители получили значительное улучшение скорости и покрытия Wi-Fi. В то же время потребительские беспроводные маршрутизаторы становились все лучше, с большей мощностью и лучшим покрытием, чем у предыдущих поколений.

В январе 2004 года рабочая группа IEEE 802. 11 приступила к работе. Были многочисленные проекты спецификаций, задержки и отсутствие согласия между членами комитета. Да, даже в процесс разработки стандартов вовлечена политика. Предлагаемая поправка была перенесена на начало 2010 года. Следует отметить, что она уже много раз откладывалась. Таким образом, 802. 11n находится только в статусе черновика. Следовательно, возможно, что изменения могут быть внесены в спецификации до окончательной ратификации.

Благодаря стандарту 802. 11n Wi-Fi стал еще быстрее и надежнее. Он поддерживает максимальную теоретическую скорость передачи 300 Мбит / с (и может достигать 450 Мбит / с при использовании трех антенн) .

802. 11n использовал MIMO (множественный вход и множественный выход), где несколько передатчиков / приемников могли работать одновременно на одном или обоих концах канала связи с одним устройством. Это обеспечило значительное увеличение объема данных без необходимости увеличения полосы пропускания или мощности передачи.

Цель стандарта 802. 11n - значительно увеличить скорость передачи данных. Несмотря на ряд технических изменений, одним из важных изменений является добавление нескольких входов и выходов (MIMO) и пространственное мультиплексирование. В MIMO используются несколько антенн, которые используют несколько радио модулей и, следовательно, больше электроэнергии.

802. 11n будет работать в диапазонах 2, 4 ГГц (802. 11b / b) и 5 ​​ГГц (802. 11a) . Это потребует тщательного планирования места при установке устройств 802. 11n. Спецификации 802. 11n предоставляют варианты каналов 20 МГц и 40 МГц по сравнению с каналами 20 МГц в стандартах 802. 11a и 802. 11b / g. Соединяя два соседних канала по 20 МГц, 802. 11n может обеспечить удвоенную скорость передачи данных при использовании 40 МГц. Однако каналы на 40 МГц в диапазоне 2, 4 ГГц приведет к помехам и не рекомендуется, да и вероятно, что препятствует передаче данных в диапазоне 2, 4 ГГц. Рекомендуется использовать 20 МГц каналы в диапазоне 2, 4 ГГц, например 802. 11b / g. Для достижения наилучших результатов 802. 11n лучшим вариантом будет спектр 5 ГГц. Развертывание 802. 11n потребует некоторых усилий по планированию выбора частоты и канала. Некоторые каналы 5 ГГц должны иметь технологию динамического выбора частоты (DFS), чтобы использовать именно эти каналы.

Еще одно соображение, касающееся 802. 11n, - это значительно увеличенная потребность в электроэнергии по сравнению с текущими продуктами 802. 11b/g или 802. 11a. В первую очередь это связано с наличием нескольких передатчиков.

Wi-Fi Alliance тестирует и сертифицирует совместимость спецификации 802. 11n Radio draft 2. 0. Необходимо учитывать несколько фактов. Они всего лишь тестируют по некоторым основным критериям и точкам взаимодействия. Также невелико количество устройств, тестируемых друг против друга. Эта сертификация не обеспечивает защиты от изменений стандарта 802. 11n до его ратификации.

IEEE 802. 11ac - это стандарт беспроводной сети в наборе протоколов 802. 11 (который входит в семейство сетей Wi-Fi), обеспечивающий беспроводные локальные сети (WLAN) в диапазоне 5 ГГц. Стандарт был разработан в IEEE Standards Association с 2008 года (утвержден PAR 2008-09-26) по 2013 год и опубликован в декабре 2013 года (утвержден ANSI 2013-12-11) . Стандарт был задним числом обозначен как Wi-Fi 5 от Wi-Fi Alliance.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда