Организация принципов построения сети Wi-Fi

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Ералы У. А.

Организация принципов построения сети Wi-Fi

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Алматы 2019

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

КАФЕДРА «РАДИОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОНИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ»

Допущен к защите:

Заведующий кафедрой

PhD, ассист-профессор

Е. А. Дайнеко

«» 2019 г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Организация принципов построения сети Wi-Fi

Организация принципов построения сети Wi-Fi в метро

по специальности 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

АО «Международный Университет Информационных Технологий»

Факультет Информационных Технологий

Кафедра «Радиотехника, Электроника и Телекоммуникации»

Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Задание на дипломный проект

Ералы Умитжан Айтақынұлы

Тема проекта «Организация принципов построения сети Wi-Fi»

Утверждено приказом № МУИТ от «» 2019 г.

Срок сдачи студентом законченного проекта «__» 2019 г.

Исходные данные к проекту : частоты - 2. 4ГГц, 5ГГц, мощность передатчика - 26дБм, 20дБм, коэффициенты усиления - 16, 3, длина волны - 0. 125, 0. 06м

Содержание расчетно - пояснительной записки перечень подлежащих разработке вопросoв:

1. Общие понятия беспроводного доступа Wi-Fi (характеристики, стандарты)

2. Выбор оборудования системы беспроводного доступа

3. Расчет зоны покрытия точек доступа

4. Экономическое обоснование дипломного проекта

5. Охрана труда и промышленной экологий

Лазерный CD диск с текстом дипломного проекта и приложениями

1. Пояснительная записка к дипломному проектированию.

2. Презентация.

Консультанты по проекту, с указанием относящихся к ним разделов проекта

Дата выдачи задания: «3» декабря 2018 г.

Руководитель Е. А. Бахтиярова

(подпись)

Задание принял к исполнению У. А. Ералы

(подпись)

Календарный план выполнения дипломного проекта

Студент группа курс

Международный Университет Информационных Технологий

(Ф. И. О)

Тема:

(тема дипломного проекта)

Руководитель Е. А. Бахтиярова

(подпись)

Задание принял к исполнению У. А. Ералы

(подпись)

Дата выдачи задания «3» декабря 2018 г.

АҢДАТПА

Берілген дипломдық жұмысында "Метрополитен" КМК-де Wi-Fi (IEEE-802. 11n) стандартының негізінде сымсыз кеңжолақты байланыс желісін құру жоспары мен негіздемесі қарастырылған.

Жобада стандарттың сипаттамалары, оның басқа стандарттардан ерекшеліктері, жабдықтардың құрамы және желіні құру сұлбасы ұсынылған. Жобада, сондай-ақ, жабдықтарды пайдалану кезіндегі өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері қарастырылған. Осы жобаны енгізудің техника-экономикалық негіздемесі жасалды.

Дипломдық жұмыстың көлемі 78 беттен тұрады, онда 27 сурет, 13 кесте, 17 әдебиет көзі бар.

Түйінді сөздер: сымсыз кеңжолақты байланыс, Wi-Fi, коммутатор, бағыт диаграммасы.

АННОТАЦИЯ

В данной дипломной работе рассмотрен план и обоснование построения сети беспроводной связи на основе стандарта Wi-Fi (IEEE-802. 11n) в КГП "Метрополитен" г. Алматы.

В дипломе так же представлены характеристики стандарта, отличие его от других стандартов, состав оборудования и схема построения сети. В проекте разработано технико-экономическое обоснование внедрения данного проекта. Также описаны меры безопасности жизнедеятельности.

Объем дипломной работы 78 страниц, он содержит 27 рисунков, 13 таблиц, 17 источников литературы.

Ключевые слова: широкополосный доступ, Wi-Fi, коммутатор, диаграмма направленности.

ABSTRACT

This thesis discusses the plan and rationale for the construction of a wireless network based on the standard Wi-Fi (IEEE-802. 11n) in the MSE "metro" Almaty.

The diploma also presents the characteristics of the standard, its difference from other standards, the composition of the equipment and the network construction scheme. The project developed a feasibility study for the implementation of this project. Life safety measures are also described.

The volume of the thesis 78 pages, it contains 27 figures, 13 tables, 17 sources of literature.

Keywords: broadband wireless access, Wi-Fi, switch, antenna patterns.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В данной дипломной работе были использованы следующие обозначения и сокращения:

WiFi (Wireless Fidelity) - беспроводная точность;

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - Всемирная функциональная совместимость для микроволнового доступа;

WLAN (Wireless Local Area Network) - Беспроводной доступ к локальной сети;

WPAN (Wireless Personal Area Network) - Беспроводные персональные сети;

WWAN (Wireless Wide Area Network) - Беспроводная глобальная вычислительная сеть;

AP (Access Point) - Точка доступа;

BSS ( Basic Service Set ) - Основная зона обслуживания ;

BPSK (Binary Phase Shift Keying) - Двоичная фазовая манипуляция;

BTS (Base Transceiver Station) - Приемопередатчик базовой станций;

BWA (Broadband Wireless Access) - Широкополосный беспроводной доступ;

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - Прямая ппоследовательность расширения спектра;

ESS (Extended Service Set) - Расширенная зона обслуживания;

FDD (Feature Driven Development) - Разработка, управляемая функциональностью;

IBSS (Independent Basic Service Set) - Эпизодическая сеть;

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - Институт инженеров электротехники и электроники;

IP (Internet Protocol) - Интернет-протокол;

MESH (Medical Subject Headings) - Компьютерные сети с ячеистой структурой;

MIMO (Multiple Input Multiple Output) - Метод пространственного кодирование сигнала;

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов;

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) - Квадратурная амплитудная модуляция;

QoS (Quality of Service) - Качество обслуживания;

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) - Квадратурная фазовая манипуляция;

SSID (Service set Identifier) - Идентификатор сети;

TDD (Test-driven Development) - Разработка через тестирование;

TDMA (Time Division Multiple Access) - Множественный доступ с разделением по времени;

БС - Базовая станция;

ГОСТ - Государственный стандарт;

ДИП - Дымовой извещатель пожарный;

ТД - точка доступа;

КТД - Контроллер Точек Доступа;

ИТ - Информационная Технология;

НДС - Налог на добавленную стоимость;

ПК - Персональный компьютер;

ПУЭ - Правила устройства электроустановок;

ПЭВМ - Персональная электронно вычислительная машина;

СВЧ - Сверх высокой частоты;

СНиП - Строительные нормы и правила;

СПС - Сеть подвижной связи;

ТБ - Техника безопасности;

ФОТ - Фонд оплаты труда;

ЭИИМ - Эффективная изотропная излучаемая мощность;

ВВЕДЕНИЕ

Во всем мире спрос на беспроводную связь быстро растет, особенно в сферах бизнеса и ИТ-технологий. Пользователи с беспроводным доступом в Интернет всегда могут работать более эффективно и результативно, чем где бы то ни было, например, с подключениями к проводным коммуникациям и компьютерным сетям, точно так же, как подключения к конкретной инфраструктуре связи.

На современном этапе формирования сетевой технологии технология беспроводной сети Wi-Fi считается более удобной в условиях, требующих мобильности, простоты установки и использования. Wi-Fi (от англ. Wireless Fidelity - Wireless) - это стандарт широкополосной беспроводной связи серии 802. 11, разработанный в 1997 году. Помимо принципов, технология Wi-Fi также используется в организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также при формировании так называемых точек доступа к высокоскоростному Интернету.

По сравнению с традиционными проводными сетями беспроводные сети имеют значительные преимущества, и, конечно же, их основными преимуществами являются:

- отсутствие проводов;

- высокая мобильность и высокая скорость передачи данных на рабочем месте;

- скорость проектирования и реализации, что имеет решающее значение для установления строгих временных требований к сети;

- минимальные строительно-монтажные работы.

В то же время развитие беспроводных сетей на данном этапе не решило каких-либо серьезных дефектов. Во-первых, это зависимость скорости и дальности соединения от наличия препятствий и расстояния между приемником и передатчиком. Единственный способ увеличить радиус воздействия беспроводной сети - это сформировать распределенную сеть на основе нескольких точек беспроводного доступа. При создании такой сети, независимо от количества стен (препятствий), вы можете нарисовать здание в единую беспроводную зону и увеличить скорость соединения. Проблема масштабируемости сети решается аналогичным образом, а использование внешней направленной антенны позволяет эффективно регулировать проблему препятствия, ограничивающего сигнал.

Целью данной работы является проектирование сети беспроводного доступа в КГП "Метрополитен" г. Алматы, с целью повышения уровня информатизации, предоставления современных услуг связи: высокоскоростной доступ в Интернет, на базе технологии Wi-Fi.

1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРВОДНОГО ДОСТУПА Wi-FI

1. Особенности развития технологий беспроводного доступа

С Wi-Fi сложилась несколько запутанная ситуация, поэтому для начала определимся с используемой терминологией.

Стандарт IEEE 802. 11 является базовым стандартом для построения беспроводных локальных сетей (Wireless Local Network - WLAN) . Стандарт IEEE 802. 11 постоянно совершенствовался, и в настоящее время существует целое семейство, к которому относят спецификации IEEE 802. 11 с буквенными индексами a, b, c, d, e, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, u, v, w. Однако только четыре из них (а, b, g и i) являются основными и пользуются наибольшей популярностью у производителей оборудования, остальные же (с-f, h-n) представляют собой дополнения, усовершенствования или исправления принятых спецификаций.

В свою очередь, Институт электроники и электротехники (IEEE) только разрабатывает и принимает спецификации для стандартов, перечисленных выше. В его обязанности не входит работа по тестированию оборудования разных производителей на совместимость.

Для продвижения на рынке оборудования для беспроводных локальных сетей (WLAN) была создана группа, которая получила название Wi-Fi Alliance. Этот альянс контролирует сертификацию оборудования различных производителей и выдает разрешения членам альянса на использование логотипа бренда Wi-Fi. Наличие логотипа Wi-Fi на оборудовании гарантирует надежную работу и совместимость оборудования при построении беспроводной локальной сети (WLAN) на оборудовании различных производителей. В настоящее время Wi-Fi-совместимым является IEEE 802. 11a, b и g-совместимое оборудование (оно также может использовать IEEE 802. 11i для обеспечения безопасного соединения) . Кроме того, наличие логотипа Wi-Fi на оборудовании означает, что оборудование работает в диапазоне 2, 4 ГГц или 5 ГГц. Поэтому под Wi-Fi следует понимать совместимость оборудования разных производителей, предназначенного для построения беспроводных локальных сетей, с учетом вышеуказанных ограничений.

Различают три типа беспроводных сетей (См. рис. 1. 1) : PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network) и MAN (Metropolitan Area Network) .

Стандарт IEEE 802. 11 является первым стандартом для продуктов WLAN от независимых международных организаций. Однако к моменту выпуска стандарта скорость передачи данных, изначально включенная в стандарт, оказалась недостаточной. Это причина для дальнейшего улучшения, поэтому сегодня мы можем обсудить набор стандартов.

Рисунок 1. 1 - Радиус действия персональных, локальных и глобальных беспроводных сетей

При построении сетей WLAN и WPAN, а также систем широкополосного беспроводного доступа (BWA - Broadband Wireless Access) применяются аналогичные технологии. Основное различие между ними (См. рис. 1. 2) заключается в диапазоне рабочих частот и характеристиках радиоинтерфейса. WLAN и WPAN работают в нелицензированных полосах частот 2, 4 ГГц и 5 ГГц, то есть их развертывание не требует планирования частот и координации с другими радиосетями, работающими в той же полосе. Сети BWA (широкополосного беспроводного доступа) используют как лицензионные, так и нелицензионные полосы (от 2 до 66 ГГц) .

Рисунок 1. 2 - Классификация беспроводных технологий

Основной целью беспроводной локальной сети (WLAN) является организация доступа к информационным ресурсам внутри здания. Второй наиболее важной областью применения является организация общественных коммерческих точек доступа (горячих точек) в людных местах - гостиницах, аэропортах, кафе и временных сетях во время мероприятий (выставок, семинаров) .

Беспроводные локальные сети создаются на основе семейства стандартов IEEE 802. 11. Эти сети также известны как Wi-Fi (Wireless Fidelity), и хотя сам Wi-Fi не определен в стандарте, бренд Wi-Fi стал наиболее широко используемым брендом в мире.

Стандарт IEEE 802. 11 является первым стандартом для продуктов WLAN от независимых международных организаций. Однако к моменту выпуска стандарта скорость передачи данных, изначально включенная в стандарт, оказалась недостаточной. Это причина для дальнейшего улучшения, поэтому сегодня мы можем обсудить набор стандартов.

1. 2 Классификация стандартов 802. 11

В настоящее время широко используется преимущественно три стандарта группы IEEE 802. 11 представлены в таблице 1. 1.

Таблица 1. 1 - Основные характеристики стандартов группы IEEE 802. 11

Продолжение таблицы 1. 1

1. 2. 2 Стандарт IEEE 802. 11n

Стандарт был утвержден 11 сентября 2009 года. Скорости передачи 802. 11n сравнимы с проводными стандартами. Максимальная скорость передачи стандарта 802. 11n примерно в 5 раз выше, чем у классического Wi-Fi.

Можно отметить следующие основные преимущества стандарта 802. 11n:

- большая скорость передачи данных (около 300 Мбит/с) ;

- равномерное, устойчивое, надежное и качественное покрытие зоны действия станции, отсутствие непокрытых участков;

- совместимость с предыдущими версиями стандарта Wi-Fi.

Недостатки:

- большая мощность потребления;

- два рабочих диапазона (возможная замена оборудования) ;

- усложненная и более габаритная аппаратура.

Во-первых, благодаря удвоению ширины канала с 20 МГц до 40 МГц, а во-вторых, благодаря внедрению технологии MIMO, скорость передачи в стандарте IEEE 802. 11n повышается.

Технология MIMO (несколько входов и несколько выходов) предполагает использование нескольких передающих и приемных антенн. По аналогии, обычная система, система с одной передающей антенной и одной приемной антенной, называется SISO (один вход имеет один выход) .

Стандарт IEEE 802. 11n основан на технологии OFDM-MIMO. Многие из реализованных технических деталей взяты из стандарта 802. 11a, но стандарт IEEE 802. 11n определяет полосы частот, используемые стандартом IEEE 802. 11a, и полосы частот, используемые стандартом IEEE 802. 11b / g. То есть устройства, поддерживающие стандарт IEEE 802. 11n, могут работать в диапазоне 5 или 2, 4 ГГц.

... продолжение

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА WI-FI

Структура и принципы организации радиорелейной связи в сетях передачи информации

АО Казахтелеком

Комплексное обеспечение функционирования корпоративных сетей и локальных систем с учетом проектирования, монтажа, наладки и обслуживания ПСО, КПП и ЕЖС

WiMAX: Мультисервисные Услуги и Технологии Передачи Данных с Высокой Скоростью

Исследование программ автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей, разработка локальной сети, описывающей применение беспроводных стандартов построения сетей, разработка проекта сети на примере стандарта DECT

Wi-Fi - технология беспроводной связи

Архитектура и стандарты беспроводных сетей Wi-Fi: от 802.11 до 802.11n

Принципы работы и особенности беспроводных локальных сетей Wi-Fi: стандартизация, типы точек доступа, промышленные применения и недостатки

Казахтелеком расширяет доступ к интернету в сельских школах и снижает тарифы на услуги связи

• 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