Разработка инфокоммуникационной сети с использованием технологий беспроводного доступа

Анализ стандарта беспроводной передачи данных. Обеспечение безопасности связи, основные характеристики уязвимости в стандарте IEEE 802.16. Варианты построения локальных вычислительных сетей. Виды реализаций и взаимодействия технологий WiMAX и Wi-Fi.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 13.12.2011
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕМА: "РАЗРАБОТКА ИНФОКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА"

СОДЕРЖАНИЕ

  • СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. АНАЛИЗ СТАНДАРТА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
    • 1.1 РАБОЧИЕ ЧАСТОТЫ
    • 1.2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ СВЯЗИ
      • 1.2.1 ЗАЩИЩЕННАЯ СВЯЗЬ ДЛЯ ДАННЫХ
      • 1.2.2 ЗАЩИЩЕННАЯ СВЯЗЬ ДЛЯ АВТОРИЗАЦИИ
      • 1.2.3 УЯЗВИМОСТИ В СТАНДАРТЕ IEEE 802.16
    • 1.3 АНАЛИЗ ТОПОЛОГИЙ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ
      • 1.3.1 ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
        • 1.3.1.1 КЛИЕНТ -- СЕРВЕР
        • 1.3.1.2 ФАЙЛ-- СЕРВЕР
        • 1.3.1.3 ОДНОРАНГОВАЯ ЛВС
        • 1.3.1.4 ТОПОЛОГИЯ
        • 1.3.1.5 ВИДЫ РЕАЛИЗАЦИЙ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
      • 1.3.2 ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА
        • 1.3.2.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕХНОЛОГИЙ WIMAX И WIFI ПРИ ПОСТРОЕНИИ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА
  • 2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СЕТИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА
    • 2.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЕТИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Сокращение

Английская расшифровка

Русская расшифровка

WIMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access

Глобальная совместимость для микроволнового доступа

WI-FI

Wireless Fidelity

Беспроводная точность. Беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11

GSM

Global System for Mobile

Глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи

CDMA

Code Division Multiple Access

Множественный доступ с кодовым разделением

WMAN

Metropolitan Area Network

Сеть для городских регионов

PKM

privacy and key management protocol

Протокол приватности и управления ключом

SA

Security Association

Защищенная связь

TEK

Traffic Encryption Key

Ключ шифрования трафика

KEK

Key encryption key

Ключ шифрования ключа

WKMI

wireless key management infrastructure

Инфраструктура управления ключом в беспроводной среде

LAN

Local area network

Локальная вычислительная сеть

TR

Token Ring

Логическое кольцо

ARCnet

Attached Resource Computing Network

Нестандартная сетевая архитектура

BN

Bus network

Сеть с шинной топологией

ВВЕДЕНИЕ

В последнее десятилетие в области связи происходит бурное развитие беспроводных технологий. Области их применения самые разнообразные. В зависимости от назначения зона покрытия может составлять единицы метров для беспроводного соединения близлежащих устройств (технология Bluetooth) или десятки метров для создания беспроводных локальных сетей (технология Wi-Fi). Сотовые системы GSM, CDMA, WCDMA позволяют получать доступ к глобальной сети Интернет с одновременным обеспечением роуминга почти по всему земному шару.

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.

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.

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, основанных на стандарте IEEE 802.16, также как и в сетях WiFi (IEEE 802.11), стоят более остро, чем в проводных сетях в связи с легкостью подключения к сети.

Стандарт IEEE 802.16 определяет протокол PKM (privacy and key management protocol), протокол приватности и управления ключом. На самом же деле, имеется в виду конфиденциальность (confidentiality), а не приватность (privacy).

Защищенные связи

Защищенная связь (Security Association, SA) -- одностороннее соединение для обеспечения защищенной передачи данных между устройствами сети.

SA бывают двух типов:

1. Data Security Association, защищенная связь для данных.

2. Authorization Security Association, защищенная связь для авторизации.

1.2.1 ЗАЩИЩЕННАЯ СВЯЗЬ ДЛЯ ДАННЫХ

Защищенная связь для данных бывает трех типов:

1. Первичная (основная) (Primary SA)

2. Статическая (Static SA)

3. Динамическая (Dynamic SA).

Первичная защищенная связь устанавливается абонентской станцией на время процесса инициализации. Базовая станция затем предоставляет статическую защищенную связь. Что касается динамических защищенных связей, то они устанавливаются и ликвидируются по мере необходимости для сервисных потоков. Как статическая, так и динамическая защищенные связи могут быть одной для нескольких абонентских станций.

Защищенная связь для данных определяется:

- 16-битным идентификатором связи.

- Методом шифрования, применяемым для защиты данных в соединении.

- Двумя Traffic Encryption Key (TEK, ключ шифрования трафика), текущий и тот, который будет использоваться, когда у текущего TEK закончится срок жизни.

- Двумя двухбитными идентификаторами, по одному на каждый TEK.

- Временем жизни TEK. Может иметь значение от 30 минут до 7 дней. Значение по умолчанию 12 часов.

- Двумя 64-битными векторами инициализации, по одному на TEK (требуется для алгоритма шифрования DES).

- Индикатором типа связи (первичная, статическая или динамическая).

Абонентские станции обычно имеют одну защищенную связь для данных для вторичного частотного канала управления (secondary management channel); и либо одну защищенную связь для данных для соединения в обе стороны (uplink и downlink), либо одну защищенную связь для данных для соединения от базовой станции до абонентской и одну -- для обратного.

1.2.2 ЗАЩИЩЕННАЯ СВЯЗЬ ДЛЯ АВТОРИЗАЦИИ

Абонентская станция и базовая станция разделяют одну защищенную связь для авторизации. Базовая станция использует защищенную связь для авторизации для конфигурирования защищенной связи для данных.

Защищенная связь для авторизации определяется:

1. сертификатом X.509, идентифицирующим абонентскую станцию, а также сертификатом X.509, идентифицирующим производителя абонентской станции.

2. 60-битовым ключом авторизации (authorization key, AK). Используется для аутентификации во время обмена ключами TEK.

3. 4-битовым идентификатором ключа авторизации.

4. Временем жизни ключа авторизации. Может принимать значение от 1 дня до 70 дней. Значение по умолчанию 7 дней.

5. 128-битовым ключом шифрования ключа (Key encryption key, KEK). Используется для шифрования и распределения ключей TEK.

6. Ключом HMAC для нисходящих сообщений (downlink) при обмене ключами TEK.

7. Ключом HMAC для восходящих сообщений (uplink) при обмене ключами TEK.

8. Списком data SA, для которого данная абонентская станция авторизована.

KEK вычисляется следующим образом:

- Проводится конкатенация шестнадцатеричного числа 0x53 с самим собой 64 раза. Получаются 512 бит.

- Справа приписывается ключ авторизации.

- Вычисляется хэш-функция SHA-1 от этого числа. Получаются 160 бит на выходе.

- Первые 128 бит берутся в качестве KEK, остальные отбрасываются.

Ключи HMAC вычисляются следующим образом:

- Проводится конкатенация шестнадцатеричного числа 0x3A (uplink) или 0x5C (downlink) с самим собой 64 раза.

- Справа приписывается ключ авторизации.

- Вычисляется хэш-функция SHA-1 от этого числа. Получаются 160 бит на выходе. Это и есть ключ HMAC.

1.2.3 УЯЗВИМОСТИ В СТАНДАРТЕ IEEE 802.16

1. Атаки физического уровня, такие как глушение передачи сигнала, ведущее к отказу доступа или лавинный наплыв кадров (flooding), имеющий целью истощить батарею станции. Эффективных способов противостоять таким угрозам на сегодня нет.

2. Самозваные базовые станции, что связано с отсутствием сертификата базовой станции. В стандарте проявляется явная несимметричность в вопросах аутентификации. Предложенное решение этой проблемы -- инфраструктура управления ключом в беспроводной среде (WKMI, wireless key management infrastructure), основанная на стандарте IEEE 802.11i. В этой инфраструктуре есть взаимная аутентификация с помощью сертификатов X.509.

3. Уязвимость, связанная с неслучайностью генерации базовой станцией ключей авторизации. Взаимное участие базовой и абонентской станции, возможно, решило бы эту проблему.

4. Возможность повторно использовать ключи TEK, чей срок жизни уже истек. Это связано с очень малым размером поля EKS индекса ключа TEK. Так как наибольшее время жизни ключа авторизации 70 суток, то есть 100800 минут, а наименьшее время жизни ключа TEK 30 минут, то необходимое число возможных идентификаторов ключа TEK -- 3360. А это означает, что число необходимых бит для поля EKS -- 12.

5. Еще одна проблема связана, как уже упоминалось, с небезопасностью использования шифрования DES. При достаточно большом времени жизни ключа TEK и интенсивном обмене сообщениями возможность взлома шифра представляет реальную угрозу безопасности. Эта проблема была устранена с введением шифрования AES в поправке к стандарту IEEE 802.16e. Однако, большое число пользователей до сих пор имеет оборудование, поддерживающее лишь старый стандарт IEEE 802.16.

1.3 АНАЛИЗ ТОПОЛОГИЙ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ

1.3.1 ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - группа ЭВМ, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколькими автономными (не арендуемыми) высокоскоростными каналами передачи цифровых данных (в том числе проводными, волоконно-оптическими, радио-СВЧ или ИК-диапазона) в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. Служит для решения комплекса взаимосвязанных функциональных и/или информационных задач (например, в рамках какой-либо организации или ее автоматизированной системы), а также совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов. В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на типа "клиент-сервер" и "файл-сервер", а также "одноранговые ". ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в распределенные и глобальные вычислительные сети.

1.3.1.1 КЛИЕНТ -- СЕРВЕР

Архитектура или организация построения сети (в том числе локальной и распределенной), в которой производится разделение вычислительной нагрузки между включенными в ее состав ЭВМ, выполняющими функции "клиентов" (рисунок 2а), и одной мощной центральной ЭВМ -- " сервером". В частности, процесс наблюдения за данными отделен от программ, использующих эти данные. Например, сервер может поддерживать центральную базу данных, расположенную на большом компьютере, зарезервированном для этой цели. Клиентом будет обычная программа, расположенная на любой ЭВМ, включенной в сеть, а также сама ЭВМ, которая по мере необходимости запрашивает данные с сервера. Производительность при использовании клиент-серверной архитектуры выше обычной, поскольку как клиент, так и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных. Другими достоинствами клиент-серверной архитектуры являются: большой объем памяти и ее пригодность для решения разнородных задач, возможности подключения большого количества рабочих станций, включая ПЭВМ и пассивные терминалы, а также установки средств защиты от несанкционированного доступа (как сети в целом, так и отдельных ее терминалов, баз данных и т. д.).

1.3.1.2 ФАЙЛ-- СЕРВЕР

Архитектура построения ЛВС, основанная на использовании так называемого файлового сервера - относительно мощной ЭВМ, управляющей созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов локальной сети, включая доступ к ее базам данных (БД) и отдельным файлам, а также их защиту. Для поддержки и ведения больших и очень больших БД, содержащих десятки миллионов записей, используются т.н. многопроцессорные системы, способные эффективно обрабатывать значительные объемы информации и обладающие хорошим соотношением характеристик цена/производительность. В отличие от клиент-серверной архитектуры данный принцип построения сети предполагает, что включенные в нее рабочие станции являются полноценными ЭВМ с установленным на них полным объемом необходимого для независимой работы составом средств основного и прикладного программного обеспечения. Другими словами, в указанном случае отсутствуют возможности разделения вычислительной нагрузки между сервером и терминалами сети, характерные для архитектуры типа файл-сервер, и, как следствие, общие стоимостные показатели цена/производительность сети в целом могут быть ниже. Общим недостатком ранних версий разработок средств программного обеспечения отечественных АБИС являлся тот факт, что они были ориентированы только на файл-серверную архитектуру построения вычислительной сети.

1.3.1.3 ОДНОРАНГОВАЯ ЛВС

"Бессерверная" организация построения сети, которая допускает включение в нее как ЭВМ различной мощности, так и терминалов ввода-вывода. Термин "одноранговая сеть" означает, что все терминалы сети имеют в ней одинаковые права. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования (так называемые public files). Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Подключение отдельных ЭВМ в одноранговую сеть производится преимущественно высокочастотными коаксиальными кабельными линиями связи. Известны три основных варианта топологии одноранговой сети, которые носят наименования "шина ", " кольцо" и "звезда". Создание одноранговой сети обеспечивает наряду с взаимообменом данными между включенными в нее ЭВМ совместное использование части дискового пространства (через public files), а также совместную эксплуатацию периферийных устройств (например, принтеров). Существуют и другие возможности, например, когда одна из ЭВМ временно берет на себя функции "сервера", а остальные работают в режиме "клиентов". Последнее широко используется в различного рода обучающих системах. Достоинствами одноранговых ЛВС являются также: относительная простота их установки и эксплуатации, умеренная стоимость, возможность развития (например, по числу включенных в них терминалов), независимость выполняемых вычислительных и других процессов для каждой включенной в сеть ЭВМ.

1.3.1.4 ТОПОЛОГИЯ

Принцип построения ("конфигурация" или "схема") сетевых соединений. Примерами являются топологии "звезда ", " кольцо ", " шина" и "дерево ":

1. Bus (network) -- шина -- топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю (рисунок 1.2). Каждая станция принимает сигналы, переданные любой другой станцией, распознает предназначенные ей пакеты и имеет возможность проигнорировать к ней не относящиеся.

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.

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.

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).

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.

ARCnet (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.

Broadband LAN -- широкополосная локальная сеть (ЛС) -- локальная сеть, рассчитанная на скорость передачи данных свыше 600 Мбит/с.

Bus 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.

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.

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).

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

2.1 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.

Рисунок 2.1. Структурная схема беспроводной широкополосной сети типа WiMAX

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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.

5. 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.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные характеристики стандарта WiMAX, архитектура построения сети. Принципы построение сетей WiMAX в посёлке городского типа. Выбор аппаратуры и расчет сети. Расчет капитальных вложений, доходов и срока окупаемости. Мероприятия по технике безопасности.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 22.06.2012

  • История и особенности развития технологий беспроводного доступа. Разработка плана и обоснование построения сети беспроводной связи на основе стандарта Wi-Fi (IEEE-802.11n) в общежитии института. Технико-экономическое обоснование внедрения данного проекта.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 28.01.2011

  • Анализ технологий беспроводной связи в городе Алматы. Технология проектирования сети WiMAX. Базовая станция Aperto PacketMax-5000 на объекте ЦА АО "Казахтелеком" (ОПТС-6). Расчет параметров сети и оптимизации пакета. Финансовый план построения сети.

    дипломная работа [3,0 M], добавлен 01.04.2014

  • Требование к сети связи со стороны потенциальных потребителей. Пользователи системы связи. Эволюция стандартов IEEE 802.16. Обзор современных систем беспроводного абонентского доступа. Сравнение ключевых технологий WiMAX, LTE, спектральной эффективности.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 13.02.2014

  • Преимущества технологии WiMAX. Описание услуг, предоставляемых беспроводной сетью на ее базе. Особенности используемого оборудования на существующей сети и его физические параметры, принципы работы и условия эксплуатации. Архитектура сетей WiMAX.

    реферат [163,9 K], добавлен 14.01.2011

  • История создания технологий беспроводного доступа. Описания набора стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне. Исследование принципа работы беспроводной связи Wi-Fi. Анализ рынка инфраструктуры Wi-Fi операторского класса.

    презентация [854,9 K], добавлен 28.10.2014

  • Характеристика современного состояния цифровых широкополосных сетей передачи данных, особенности их применения для передачи телеметрической информации от специальных объектов. Принципы построения и расчета сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMax.

    дипломная работа [915,0 K], добавлен 01.06.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.