Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 65
ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ТА ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ
Кафедра Комутаційних систем
Пояснювальна записка
до дипломного проекту (роботи)
магістр
на тему: “Дослідження особливостей впровадження сучасних
технологій безпроводових мереж WLAN”
Виконав: студент 7 курсу, групи ІМЗМ-71
напряму підготовки (спеціальності)
050903 «Телекомунікації»________
8.05090301 «Інформаційні мережі зв’язку» (шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
Шишенок А.А.______________
(прізвище та ініціали)
Керівник __Сторчак К.П._______________
(прізвище та ініціали)
Рецензент___________________________
(прізвище та ініціали)
Київ - 2013 року
ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Інститут, факультет, відділення__ННІЗДН________________________________
Кафедра, циклова комісія Комутаційних систем ________________________
Освітньо-кваліфікаційний рівень_____магістр______________________________
Напрям підготовки 050903 «Телекомунікації» ___________________________
(шифр і назва)
Спеціальність 8.05090301 «Інформаційні мережі зв’язку»___________________
(шифр і назва)
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри,
голова циклової комісії КС
проф.Гостєв В.І.
“____” ____________20___року
З А В Д А Н Н Я
НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ
______________________Шишенку Антону Андрійовичу____________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
Тема проекту (роботи)“ Дослідження особливостей впровадження сучасних____
технологій безпроводових мереж WLAN’_________________________________
_____________________________________________________________________
керівник проекту (роботи) Сторчак Каміла Павлівна, кандидат технічних наук, доцент________________________________________________________________
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом вищого навчального закладу від “18” березня 2013року №89
2. Строк подання студентом проекту (роботи) 22 травня 2013 року___________
3. Вихідні дані до проекту (роботи) ______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)___________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Консультанти розділів проекту (роботи)
|
Розділ |
Прізвище, ініціали та посада консультанта |
Підпис, дата |
|
|
завдання видав |
завдання прийняв |
||
7. Дата видачі завдання__________________________________________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
|
№ з/п |
Назва етапів дипломного проекту (роботи) |
Строк виконання етапів проекту ( роботи ) |
Примітка |
Студент_________ ______________________
( підпис ) (прізвище та ініціали)
Керівник проекту (роботи) __________ ______________________
( підпис ) (прізвище та ініціали)
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка магістерської атестаційної роботи: 65., 10 рис., 6 табл., 11 джерел.
Об`єкт дослідження – безпроводова мережа Wi-Fi.
Мета роботи – дослідження сучасних безпроводових технологій для побудови локальної комп’ютерної мережі.
В роботі розглянуто впровадження новітніх безпроводових технологій з метою побудови локальної комп’ютерної мережі з можливістю виходу у глобальну мережу Інтернет в умовах, де прокладання кабельної мережі неможливе чи економічно недоцільне. Робота включає аналіз можливих методів такої побудови, фінансові витрати на неї, характеристики обладнання, що для цього необхідне.
Метод дослідження – розрахунково – аналітичний.
Галузь використання – мережа зв’язку України.
БЕЗПРОВОДОВІ МЕРЕЖІ WI-FI НА БАЗІ СТАНДАРТУ IEEE 802.11n, ПОБУДОВА МЕРЕЖ У ДРІБНИХ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТАХ, ТЕХНОЛОГІЯ PoE, БЕЗПРОВОДОВЕ ОБЛАДНАННЯ.
ЗМІСТ
Стор
|
|
Вступ........................................................................................................... |
8 |
|
|
1 |
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО БЕЗПРОВОДОВІ МЕРЕЖІ ТА ЇХ ПАРАМЕТРИ |
||
|
1.1 |
Характеристики безпроводових мереж.................................................... |
9 |
|
|
1.2 |
Опис групи стандартів IEEE 802.11......................................................... |
29 |
|
|
1.3 |
Види топології мереж...................................... ......................................... |
35 |
|
|
1.4 |
Опис технології PoE........................................................ .......................... |
42 |
|
|
2 |
Побудова БЕЗПРОВОДОВОЇ МЕРЕЖІ WLAN |
||
|
2.1 |
Визначення оптимальних рішень для побудови мережі........................ |
45 |
|
|
2.2 |
Розрахунок необхідних параметрів мережі |
47 |
|
|
2.3 |
Методи забезпечення безпеки інформації в мережі WLAN.................. |
51 |
|
|
3 |
РОЗРАХУНОК ФІНАНСОВОЇ СКЛАДОВОЇ ПРИ ПОБУДОВІ МЕРЕЖІ WLAN |
||
|
3.1 |
витрати, пов’язані з підключенням до глобальної мережі.................... |
57 |
|
|
3.2 |
Забезпечення оптимального розміщення точок доступу на місцевості.................................................................................................... |
57 |
|
|
3.3 |
Розрахунок вартості обладнання, необхідного для побудови мережі WLAN.......................................................................................................... |
57 |
|
|
висновки.............................................................................................................. |
64 |
||
|
Перелік посилань............................................................................................ |
65 |
ВСТУП
Історія безпроводових технологій бере свій початок ще наприкінці XIX ст., коли в Англії було запатентовано технологію передачі радіохвиль на великі відстані. Втім роль цієї інновації була досить обмеженою аж до початку XX ст., коли набуває розвитку радіомовлення. Цей процес можна було спостерігати аж до закінчення Другої Світової війни. Наступним поштовхом для розвитку безпроводових технологій стали програми освоєння космосу, якими займалися США та СРСР. По закінченні найнапруженішої фази «холодної війни», у 70-х роках в США починають з`являтися безпроводові мережі телефонного зв`язку: спочатку лише для діяльності силових структур та збройних сил, а згодом – і для цивільного населення. Останнє десятиліття XX ст. знаменується появою стандартів LAN та Bluetooth і, звичайно ж, народженням World Wide Web. Велике значення мало і створення безпроводових мереж Wi-Fi (Wireless Fidelity) на базі стандарту IEEE 802.11.
На сьогоднішній день саме вони набули найбільш стрімкого розвитку в Україні та Світі. В першу чергу цьому сприяє розвиток та розширення ринку пристроїв, які мають можливість підключення до безпроводових мереж. Ще одним важливим фактором в процесі утвердження Wi-Fi технологій є необхідність побудови мереж в умовах, де впровадження проводового зв’язку неможливо або недоцільне з економічних міркувань. Так, наприклад, прокладання кабельних мереж в місцях зі складним рельєфом або несприятливими погодніми умовами навряд чи обійдеться дешевше та гарантуватиме ту саму надійність що і побудова Wi-Fi мережі.
Зростаючий попит на кількість та якість інформації, що передається каналами зв’зку, зумовлює необхідність пошуку оптимальних рішень при побудові безпроводових мереж. Одним з таких рішень і є WLAN (Wireless Local Area Network) — безпроводові локальні мережі. Їх використання дозволяє обмін інформацією на достатньо високих швидкостях, не прив`язуючись до місцезнаходження.
На сьогоднішній день ми можемо спостерігати бурхливий розвиток безпроводових мереж: на ринку з`являється велика кількість обладнання, що відкриває все більше можливостей в області телекомунікацій як на побутовому рівні, так і на промисловому, стрімкими темпами зростає якість, швидкість і захищеність обміну інформацією.
Перспективою розвитку безпроводових мереж є не лише поліпшення їх характеристик у великих містах, а й побудова у менших населених пунктах.
В даній роботі буде розглянуто особливості впровадження мереж WLAN, їх переваги та недоліки, проведено аналіз ефективності побудови безпроводової мережі.
1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО БЕЗПРОВОДОВІ МЕРЕЖІ ТА ЇХ ПАРАМЕТРИ
1.1 Характеристики безпроводових мереж
В сучасному світі, життя людини нерозривно пов’язане з обміном інформацією. Надзвичайно швидкими темпами зростають і вимоги користувачів до якості, швидкості і безпеки прийому та передачі даних, зберігаючи при цьому можливість вільного пересування. Задовольняти ці потреби – власне і є ціллю безпроводових мереж.
Безпроводові мережі – це сукупність технологій і обладнання, що дозволяє обмінюватись інформацією між учасниками цієї мережі без наявності проводового сполучення між ними, а лише завдяки використанню СВЧ-хвиль. Всі безпроводові мережі різняться за своїм призначенням, принципом роботи і характеристиками. Порівняння їх характеристик наочно приведені у табл..1.1.
Таблиця 1.1 — Основні характеристики безпроводових мереж
|
Назва стандарту |
Рік розробки |
Частота, що використовується |
Метод модуляції |
Радіус зони покриття, км |
|
NMT |
1981 |
453-468 МГц |
FM |
70 |
|
AMPS |
1979 |
825-890 МГц |
FM |
50 |
|
TACS |
1985 |
890-950 МГц |
FM |
20 |
|
D-AMPS |
1990 |
825-890 |
FM |
40 |
|
GSM |
1991 |
890-960, |
GMSK |
35 |
|
CDMA |
1980 |
800, 1900 МГц |
PCM |
35 |
|
HSCSD |
1999 |
аналогічно GSM |
GMSK |
35 |
|
GPRS |
1995 |
900, 1800 МГц |
GMSK |
25 |
|
EDGE |
1997 |
аналогічно GSM |
GMSK |
35 |
|
UMTS |
2000 |
1885-2025 МГц |
QPSK |
1,5 |
|
CDMA2000 |
2000 |
450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц |
QPSK |
25 |
|
IEEE 802.11 |
1997 |
2.4, 3.6, 5 ГГц |
OFDM |
>4 |
|
IEEE 802.16 |
2002 |
10-66 ГГц |
BPSK, QPSK |
50 |
|
Bluetooth |
1998 |
2,4 ГГц |
GFSK, |
>0,1 |
|
WUSB |
2004 |
3,1-10,6 ГГц |
MB-OFDM |
>0,01 |
Спершу розглянемо стандарти стільникових мобільних мереж. Принцип їх роботи полягає в розміщенні базових станцій (БС), які формують зону покриття. Перебуваючи в цій зоні, користувач зможе передавати і отримувати дані через ту БС, сигнал якої найбільш потужний. В разі виходу з зони покриття однієї базової станції, обслуговування каналу користувача візьме на себе інша.
1.1.1 NMT (Nordic Mobile Telephone) – один з перших стандартів мобільного зв’язку, розроблений 1978 року та введений в експлуатацію в 1981. Спершу призначався для використання в скандинавських країнах, оскільки забезпечував передачу сигналу на відстань до 70км від БС, що доцільно в умовах великих площ і малої щільності абонентів. Основним недоліком мережі була велика кількість завад в діапазоні 450МГц у великих індустріальних містах.
Кожному абоненту для розмов надавався окремий повно дуплексний радіоканал. Робочі частоти знаходилися в двох смугах 453-457.5 МГц для каналу від телефону до БС і 463-467.5 МГц для каналу від БС до телефону. Таким чином рознос між каналами прийому і передачі становив 10 Мгц. Спершу в NMT використовувалася сітка каналів з кроком 25 КГц, але зі збільшенням кількості абонентів, ємність мережі було розширено шляхом вставки між звичайними каналами додаткових і зменшенням кроку сітки до 12.5 КГц.
Базові станції мережі NMT об'єднані в групи, що називаються TA (traffic area). Кожна TA керується своїм комутатором. При включенні телефону або при перетині кордону TA телефон намагається зареєструватися в новій TA. Для спілкування з комутатором використовується службовий канал зв'язку, по якому передаються дані. Після того як телефон зареєструвався в TA, він переходить в стан очікування виклику, а комутатор запам'ятовує, що даний абонент знаходиться в його TA. У стані очікування виклику телефон періодично включає приймач для відстеження рівня сигналу від БС, і якщо він падає нижче певної межі, телефон намагається знайти інший службовий канал або іншу БС з сильнішим сигналом; якщо така знаходиться, він слухає вже її. Якщо при переміщенні змінилася TA, то телефон перереєстровується. При цьому комутатор попередньої TA "викреслює" цей апарат зі свого списку. Перереєстрація апарату іноді закінчується невдало (зазвичай при високому рівні перешкод або при переході в зону іншого оператора мережі NMT), в цьому випадку телефон пропонує включити роумінг. Сигнал виклику абонента надходить відразу на всі БС тієї TA, в якій зареєстрований телефон. При відповіді на дзвінок або при здійсненні вихідного дзвінка телефон перемикається на розмовний канал, щоб звільнити службовий канал для інших абонентів. Якщо телефон підтримує "дрібну" сітку каналів 12,5 КГц, то протягом 2 - 3-х секунд відбувається перемикання на додатковий "інтерлівний" канал. У процесі розмови комутатор відстежує якість зв'язку, змушуючи БС посилати телефону так званий Phi-тон. Телефон направляє Phi-тон назад на БС, яка обчислює відношення сигнал / шум в каналі зв'язку, і якщо воно падає нижче допустимої межі, то Phi-тони (3955, 3985, 4015 і 4045 Гц) посилаються з інших БС і комутатор, порівнявши ці величини, перемикає абонента на БС з найкращим відношенням сигнал / шум.
Після закінчення розмови телефон знову переходить у стан очікування виклику.
1.1.2 AMPS (Advanced Mobile Phone Service) – ще один стандарт, що належить до мереж першого покоління 1G, розроблений наприкінці 70-х – початку 80-х років минулого століття для користувачів Північної Америки, але згодом став використовуватись і за її межами.
AMPS відноситься до стандартів першого покоління стільникового зв'язку і використовує технологію FDMA (Frequency division multiple access) - метод частотного поділу каналів. При цьому для кожного з'єднання виділяється індивідуальний частотний канал, шириною 30 кГц. Отже, чим вище необхідна ємність, тим ширше повинна бути смуга частот, задіяна системою. Спочатку передбачалося, що система AMPS буде працювати в діапазоні 800 МГц. Однак з часом, для реалізації мереж AMPS в інших країнах і для розширення можливостей існуючих мереж, з'явилися інші можливі частотні діапазони, наприклад 1900 МГц.
Попередні AMPS системи стільникового зв'язку були більше схожі на мережі теле- чи радіомовлення, ніж на сучасні стільникові системи зв'язку. Базові станції в них випромінювали сигнал з великою потужністю і на великій території (з радіусом до 50 км). Така схема володіла цілою низкою недоліків, головними з яких були низька ємність мережі і низька спектральна ефективність. Для роботи великої мережі, зі значним числом абонентів, задіялася дуже широка смуга частот. У великих містах системи стільникового зв'язку швидко перевантажувалися, і через обмеженість частотного діапазону не могли бути розширені.
У стандарті AMPS зазначена проблема вирішується методом перевикористання частот, який став ключовим у всіх наступних системах стільникового зв'язку. Принцип даного методу полягає в тому, що кожна виділена для оператора частота може бути використана на багатьох несуміжних сотах. Це стає можливим завдяки тому, що базові станції AMPS мають набагато меншу випромінювану потужність. Сигнал на певній частоті поширюється на меншій території, а перевідбиття хвилі швидко згасають і не можуть зробити істотний вплив на роботу довколишніх сот з аналогічною частотою. Таким чином, оператор може, використовуючи одні й ті ж частотні канали в порівняно невеликому діапазоні частот, для будівництва цілої мережі. Регулюючи потужність і число використовуваних частот можна ефективно налаштувати мережу на області з різною щільністю абонентів: від степу до мегаполісу.
Одним з найбільш помітних змін в стандарті AMPS, поряд з методом перевикористання частот, є набагато більш низька випромінювана потужність мобільних пристроїв (MSU). У перших аналогових системах стільникового зв'язку, абонентські термінали представляли собою громіздкі не портативні пристрої. Мобільними їх можна назвати лише по тому, що вони встановлювалися на різних транспортних засобах. В системі AMPS телефон став дійсно мобільним. Цьому сприяли порівняно компактні розміри телефону і порівняно низька потужність випромінювання, а, отже, могла бути зменшена ємність акумулятора, а також його розміри і вагу, щоб його можна було помістити в невеликий корпус, який можна було б утримати однією рукою.
1.1.3 TACS (Total Access Communications System) – система стільникового зв’язку, розроблена у Великобританії на базі американського стандарту AMPS в 1985 році. Згодом була розширена, в першу чергу за рахунок кількості каналів, для інших країн (ETACS), варіант JTAC було впроваджено в Японії та Гонконгу.
Як і інші системи стільникового зв’язку першого покоління, TACS передбачає передачу голосу у вигляді аналогового сигналу, використовуючи частотну модуляцію. Для передачі на базову станцію використовується діапазон частот 890-905 МГц (872-888 МГц в мережі ETACS), для прийому - 935-950 МГц (917-933 МГц в мережі ETACS). Рознос голосових каналів становить 25 кГц, а їх загальна кількість - 600 (640 в мережі ETACS).
Зона покриття кожної соти мережі складає від 2 до 20 км, а час переходу на межі комірок – до 290 мс.
1.1.4 D-AMPS (Digital AMPS) – стандарт що відноситься до мереж другого покоління 2G і заснований на початку 90-х років XX ст. на базі американського стандарту AMPS. Основною рисою, що відрізняє D-AMPS від свого попередника є перехід до цифрової передачі інформації, втім обладнання для цих стандартів залишилося абсолютно сумісним. Як і AMPS, він працює в діапазоні частот 825-890 МГц та має сітку каналів 30 кГц. Одна базова станція може обслуговувати до 666 абонентів. Потужність передавачів в абонентських пристроях складають близько 1Вт. В стандарті D-AMPS використовується часовий розподіл каналів, що рахунок чого і збільшена ємність мережі.
1.1.5 GSM (Global System for Mobile Communications) – глобальний цифровий стандарт для стільникового зв’язку, розроблений під егідою Європейського інституту стандартизації електрозв'язку (ETSI) наприкінці 80-х років. Використовує радіочастоти за принципом часовим розподілом каналів, тобто TDMA надає кожному користувачеві повний доступ до інтервалу частоти протягом короткого періоду часу.
Для різних країн діапазон частот роботи GSM відрізняється, так само як і відрізняються їх характеристики. Так для Європи та Азії визначені діапазони 900 та 1800 МГц. В GSM-900 передача мобільним пристроєм і, відповідно, прийом базовою станцією здійснюється на частотах 890-915 МГц, діапазон прийому мобільного пристрою – 935-960 МГц. Таким чином рознос каналів прийому і передачі складає 45 МГц. Забезпечується 124 канали зв’язку з шириною смуги 200 кГц для кожного.
Мобільні пристрої в стандарті GSM-1800 працюють в діапазоні 1710-1785 МГц на передачу та 1805-1880 МГц – на прийом. Дуплексний рознос частот складає 95 МГц, а кількість каналів складає 374 зі смугою 200 кГц кожен.
В де-яких країнах діапазон GSM-900 було розширено до 880-915 МГц при роботі на передачу та 925-960 МГц – на прийом. Це дозволило збільшити кількість каналів зв’язку на 50. Така технологія отримала назву E-GSM (extended GSM).
В США, Канаді, деяких країнах Південної Америки та Африки у зв’язку з тим, що частоти 900 та 1800 МГц вже використовувалися, було утверджено стандарти GSM-850 та GSM-1900. При роботі в діапазоні 850 МГц частоти передачі і прийому лежать в межах 824-849 та 869-894 МГц відповідно. Рознос каналів складає 45 МГц.
GSM-1900 використовує частоти 1850-1910 МГц на прийом та 1930-1990 МГц – на передачу. В цьому стандарті рознос каналів дорівнює 80 МГц.
Якщо розглядати систему GSM структурно, то поділяється вона на три підсистеми: підсистему базових станцій, підсистему комутації та центр технічного обслуговування. Окремо можна також виділити систему мобільних станцій, тобто телефонів.
Підсистема базових станцій (BSS) складається з власне базових станцій (BTS - Base Transceiver Station) і контролерів базових станцій (BSC - Base Station Controller). Зона покриття стільниковим зв'язком умовно ділиться на комірки (соти). Кожна комірка покривається однією BTS, при цьому соти частково перекривають одина одногу, тим самим зберігається можливість передачі обслуговування абонента при переміщенні її з однієї соти в іншу без розриву з'єднання. Максимальний радіус комірки становить 35 км, що обумовлено обмеженою можливістю системи синхронізації до компенсації часу затримки сигналу.
Базова станція (BTS) забезпечує прийом / передачу сигналу між мобільним пристроєм і контролером базових станцій. BTS є автономною і будується за модульним принципом.
Контролер базових станцій (BSC) контролює з'єднання між BTS і підсистемою комутації. У його повноваження також входить управління черговістю сполук, швидкістю передачі даних і розподіл радіоканалів.
Підсистема комутацій побудована з таких компонентів: центр комутації (MSC - Mobile Switching Centre), домашній реєстр місцеположення (HLR - Home Location Registry), гостьовий реєстр місцеположення (VLR - Visitor Location Registry), реєстр ідентифікації встаткування (EIR - Equipment Identification Registry), центр аутентифікації (AUC - Authentification Centre)
MSC контролює певну географічну зону з розташованими на ній BTS і BSC. Здійснює установку з'єднання до абонента і від нього всередині мережі GSM, забезпечує інтерфейс між GSM і телефонним оператором, іншими мережами радіозв'язку, мережами передачі даних. Також виконує функції маршрутизації викликів, управління викликами, естафетної передачі обслуговування при переміщенні абонента з однієї комірки в іншу. Після завершення виклику MSC обробляє дані по ньому і передає їх в центр розрахунків для формування рахунку за надані послуги, збирає статистичні дані. MSC також постійно стежить за становищем мобільного пристрою, використовуючи дані з HLR і VLR, що необхідно для швидкого знаходження і встановлення з'єднання з абонентом в разі його виклику.
HLR містить базу даних абонентів, приписаних до нього. Тут міститься інформація про послуги, що даному абоненту послуги, інформація про стан кожного абонента, необхідна у разі його виклику, а також Міжнародний Ідентифікатор Мобільного Абонента (IMSI - International Mobile Subscriber Identity), який використовується для аутентифікації абонента (за допомогою AUC). Кожен абонент приписаний до одного HLR. До даних HLR мають доступ усі MSC і VLR в даній GSM-мережі, а у разі міжмережевого роумінгу - і MSC інших мереж.
VLR забезпечує моніторинг пересування абонента з однієї зони в іншу і містить базу даних про переміщення абонентів, що знаходяться в даний момент в цій зоні, у тому числі абонентів інших систем GSM - так званих роумерів. Дані про абонента видаляються з VLR в тому випадку, якщо абонент перемістився в іншу зону. Така схема дозволяє скоротити кількість запитів на HLR даного абонента а, отже, і час обслуговування виклику.
EIR містить базу даних, необхідну для встановлення автентичності абонента за IMEI (International Mobile Equipment Identity). Формує три списки: білий (допущений до використання), сірий (деякі проблеми з ідентифікацією абонента) і чорний (абоненти, заборонені до застосування).
В AUC виробляється аутентифікація абонента, а точніше - SIM (Subscriber Identity Module). Доступ до мережі дозволяється тільки після проходження SIM процедури перевірки достовірності, в процесі якої з AUC на мобільний пристрій приходить відкритий ключ, після чого на AUC і мобільному пристрої паралельно відбувається шифрування унікального для даної SIM ключа аутентифікації за допомогою унікального ж алгоритму. Потім з мобільного пристрою і AUC на MSC повертаються "підписані відгуки" - SRES (Signed Response), що є результатом даного шифрування. На MSC відгуки порівнюються, і в разі їх збігу аутентифікація вважається успішною.
Підсистема OMC (центр технічного обслуговування) з'єднана з іншими компонентами мережі і забезпечує контроль якості роботи і управління всією мережею. Обробляє аварійні сигнали, при яких потрібне втручання персоналу. Забезпечує перевірку стану мережі, можливість проходження виклику. Виробляє оновлення програмного забезпечення на всіх елементах мережі і ряд інших функцій.
Загалом стандарт GSM виправдав своє існування і продовжує активно використовуватися по всьому світу. Цьому сприяє достатньо широкий спектр послуг, що надає система: передача голосової інформації, передача даних (синхронний та ансинхронний обмін даними, у тому числі пакетна передача даних - GPRS), передача коротких повідомлень (SMS), передача мультімедійніх повідомлень (MMS), тощо.
1.1.6 CDMA (Code Division Multiple Access, Множинний доступ із кодовим розподілом каналів) – стандарт, в основі якого закладено принцип мультиплексування – одночасної передачі даних по одному каналу. Спершу використовувався для військових, втім в 80-х роках XX ст. сферу використання CDMA було розширено і для цивільних потреб.
Як вже було зазначено, кодовий розподіл каналів передбачає передачу багатьох каналів в одній смузі частот. Це можливо завдяки тому, що кожен канал кодується по-своєму, до того ж накладається на шумоподібний несучий сигнал. Базова станція при прийомі видаляє з прийнятого сигналу шумоподібну складову, а тоді розкодовує кожен сигнал своїм кодом. Це дозволяє уникнути впливу вузькосмугових спотворень, а шумоподібна несуча поглинає частину енергії шумів.
CDMA має ряд значних переваг: достатньо велика абонентська ємність, кількість каналів залежить лише від можливостей прийомної апаратури, стійкість до завад і відносно велика швидкість передачі. Мережі CDMA працюють у різних частотних діапазонах, але зазвичай це 800 і 1900 МГц. Стандарт підтримує передачу цифрових даних зі швидкістю 14.4 Кбіт/с.
1.1.7 Технологія "High Speed Circuit Switched Data" (HSCSD), або "високошвидкісна передача даних з комутацією лініях" застосовується на базі мереж GSM для обміну даних з мобільного терміналу. HSCSD розрахований на швидкість передачі до 57,6 Кбіт/с. При переході до мереж 3G, що передбачає обмін на швидкості до 2 Мбіт/с, цей стандарт займає проміжне положення, будучи попередником стандарту GPRS.
Оскільки мережі GSM ставляться до класу мереж з тимчасовим поділом каналів, то швидкість обміну в HSCSD прямо пропорційна кількості слотів, відведених під дані. Таким чином, при використанні одного тимчасового слота з даними, стислих за допомогою HSCSD, забезпечується 14.4 кбіт / с (при задовільній якості ефіру). А при використанні 4-х слотів досягається максимальна швидкість в 57,6 Кбіт/с. Вже на швидкості в 28,8Кбіт/с існує можливість обмінюватися відео і аудіо інформацією.
Застосування HSCSD на існуючих мережах GSM не несе ніякої апаратної модернізації, за винятком абонентського обладнання. На базових станціях і вузлах комутації міняється тільки програмне забезпечення.
Це рішення, що є альтернативою GPRS в області збільшення швидкості передачі даних по існуючих мереж GSM другого покоління, підтримується компанією Nokia. Реалізація HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) вимагає менше короткострокових вкладень, ніж GPRS, проте ціни при обслуговуванні кінцевих користувачів виявляються вище, ніж при експлуатації GPRS або мереж третього покоління. В даний час в мережах GSM використовується технологія комутації каналів, і HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) являє собою останнє слово технології комутації каналів в середовищі GSM. HSCSD забезпечує передачу даних по мережі GSM зі швидкостями до 57,6 кбіт/с. Такі швидкості досягаються шляхом конкатенації, тобто складання послідовних тимчасових каналів GSM, кожен з яких підтримує передачу на швидкості 14400Кбіт/с. Для передачі за стандартом HSCSD необхідно до чотирьох тимчасових каналів GSM.
HSCSD є частиною планованого удосконалення стандарту GSM і включена до другої фази розробки цього стандарту. При використанні HSCSD між викликаючою і викликаною сторонами встановлюється безперервне з'єднання для обміну даними. Оскільки в основі HSCSD лежить комутація каналів, цей протокол більше підходить для таких додатків, як відеоконференції і мультимедіа-додатки, ніж для додатків "імпульсного" типу, наприклад електронної пошти, які ефективніше передаються за допомогою протоколу пакетної комутації.
1.1.8 Технологія GPRS (скорочення від General Packet Radio Service) - це стандарт передачі даних по радіоканалу, заснований на пакетній комутації, який дає можливість постійного з'єднання. Основне призначення даного виду зв'язку - це використання його для мобільних пристроїв (телефонів, КПК, автомобільних комп'ютерів). GPRS забезпечує пропускну здатність понад 40Кбіт/с - це приблизно ті ж швидкості, що й у випадку гарних наземних з'єднаннях через модем. General Packet Radio Service є наступним етапом розвитку GSM до стільникових мереж третього покоління - 3G, пропонуючи більш швидку передачу даних через мережі GSM зі швидкостями від 9.6 до 115Кбіт/с. Ця технологія створює користувачам можливість виробляти телефонні дзвінки і передавати дані одночасно.
GPRS - це стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетної комутації в системах GSM. В даний час по всьому світу найбільш широко поширені мережі на основі GSM і їх називають мережами другого покоління (2G). Технологія GSM використовує варіацію TDMA (time division multiple access) і є найбільш широко використовуваної з трьох основних цифрових бездротових технологій (TDMA, GSM і CDMA).
При роботі GSM дані стискаються і пересилаються по каналу паралельно з двома іншими потоками даних користувача, кожен у своєму власному часовому інтервалі (у тайм-слоті). Функціонує на частоті або 900 МГц, або 1800 МГц. GPRS є так званою технологією,що накладається, поширюваної на мережах GSM, CDMA і TDMA. Ця технологія застосовує метод ефективної передачі пакетних даних по радіомережах. Технологія пакетної комутації заснована на методах IP і X.25, обидва з яких дуже популярні і широко використовуються в багатьох мережах. Пакетна комутація GPRS працює в цілому так само, як і пакетна комутація IP, тобто дані розщеплюються на пакети і пересилаються за призначенням різними шляхами по мережі, потім знову збираються на приймаючій стороні. Пакетна комутація GPRS допускає будь-який існуючий трафік IP або X.25 для пересилання даних через радіомережу GPRS.
GPRS використовує радіополосу шириною в 200 кГц. При цьому вона ділиться на вісім каналів, загальна ємність яких складає 271Кбіт/с. Кожен з цих каналів здатний передавати потоки даних в 14.4Кбіт/с. Таким чином, теоретично можлива швидкість в 115Кбіт/с, але в реальних умовах вона досягається вкрай рідко. У середньому, досягається швидкість в 48Кбіт/с. Однак і цей результат набагато краще, ніж можуть запропонувати існуючі пристрої мобільних комунікацій, що дають всього 9.6Кбіт/с. Іншим важливим аспектом інтернет-зв'язку через GPRS - і це перше такого роду впровадження для широкосмугової мережі - є те, що з'єднання з інтернет безперервне, а дані передаються тільки тоді, коли в цьому є необхідність. Приймач запитує інформацію, і пристрій підтягує в цей момент радіо-ресурси, а потім знову перебуває в неробочому стані, поки не починає приймати запитану інформацію. Радіо-смуги розподіляються динамічним чином, залежно від типу споживаних даних - одночасно кілька або навіть більше, залежно від того, чи передається текстове повідомлення або відео/звук в реальному режимі. Коли користувач включає пристрій, що підтримує GPRS, звичайно він автоматично шукає канал GPRS у даній місцевості. Якщо відповідний канал знайдений, пристрій буде намагатися з'єднатися з мережею.
Мережа GPRS - накладена мережа, що розташовується поверх інфраструктур GSM. Ключові компоненти мережі GPRS включають:
PCU - блок управління пакетами, що дає можливість станціям GSM пересилати та отримувати пакети при GPRS комунікаціях.
SGSN - частина інфраструктури GSM, відповідальна за відсилання та отримання пакетів від абонентів у своєму районі обслуговування. Цей блок також виробляє авторизацію, контактуючи з сервером і перевіряючи інформацію про користувача. Крім того, він відстежує маршрут переміщень абонента, щоб мати змогу належним чином розподіляти ресурси, а також збирає білінгову інформацію, пересилаючи її в головний офіс.
GGSN - компонент мережі GSM, відповідальний за взаємодію з інтернет і іншими громадськими мережами, які передають дані і голос. Компонент зберігає маршрутизуючу базу даних, базу даних з адресами а також проводить їх фільтрацію.
GTP - тунельний протокол GPRS, заснований на протоколах TCP / IP, інкапсулює пакети IP і X.25, що приходять з вузлів SGSN в GGSN.
Коли користувач GPRS робить дзвінок, пристрій GPRS контактує зі станцією GSM, яка в свою чергу звертається до станції SGSN, яка взаємодіє з іншими станціями SGSN або станціями GGSN, якщо їй потрібно отримати доступ до мережі іншого роду (IP або X.25). Для користувача GPRS з'єднання виходить «безшовним», немає процедури «встановлення дзвінка». Технологія GPRS, накладається поверх мережі GSM, спочатку вона була призначена для того, щоб динамічно та індивідуально розподіляти радіо-ресурси GSM «попакетно», в міру необхідності. Якщо до соти GSM одночасно підключається відразу багато користувачів GPRS, і сота GSM не спроможна підтримувати такий обсяг голосового трафіку, станція GPRS скористається радіоресурсами сусідніх сот GSM. Таким чином, в реальності користувачі GPRS обслуговуються багатьма стільниками GSM одночасно, коли в цьому виникає необхідність. Отже, SGSN отримує запит на з'єднання, запитує інформацію про профіль користувача з вузла HLR і виробляє аутентифікацію користувача. У цій точці може здійснюватися шифрування. SGSN використовує інформацію про профіль (включаючи ім'я точки доступу, яка ідентифікує мережу й оператора) для визначення, до якого вузлу GGSN виробляти маршрутизацію. Обрані ворота можуть надавати сервіс віддаленої аутентифікації користувача (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) і призначати динамічний адреса інтернет-протоколу (IP) користувачеві перед налаштуванням сполук в зовнішньою мережею. Цей процес називається "контекстна активація пакетного профілю даних" і установки можуть варіюватися від оператора до оператора. Він може включати додаткові функції, такі як менеджмент QoS (Quality of Service - якість сервісу) і менеджмент віртуальних приватних мереж (virtual private network, VPN). Коли мобільний пристрій вимкнений чи знаходиться поза зоною покриття GPRS, його контекст дезактивируется і пристрій від'єднується від мережі.
Коли мобільний користувач посилає дані, вузол SGSN направляє пакети на відповідний вузол GGSN. GGSN потім направляє дані відповідно з поточним "контекстом", встановлюваним для даної сесії. У зворотному напрямку, пакети, призначені для користувача, направляються в GGSN, асоційований з IP адресою користувача. Вузол GGSN перевіряє отримані пакети відповідно з поточним контекстом, ідентифікує SGSN, обслуговуючий даного користувача і направляє рух у відповідному напрямку. Вузол SGSN потім пересилає пакети на базову станцію, де перебуває користувач.
Загалом, GPRS забезпечує більш високі швидкості передачі даних, постійне з'єднання, стійкість, широку підтримку додатків і сильні механізми безпеки.
1.1.9 EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution - поліпшені швидкості передачі даних для еволюції GSM-стандарту), технологія, яка забезпечує більш високу пропускну здатність для передачі і прийому даних, служить ще одним кроком на шляху від GSM до UMTS.
Вперше EDGE була представлена ETSI (Європейський інститут стандартизації електрозв'язку) на початку 1997 року в якості еволюції існуючого стандарту GSM. EDGE використовує ту ж смугу пропускання і структуру тимчасових слотів, що і GSM. Таким чином оператор може продовжувати використовувати вже наявні діапазони частот по 200 кГц, структуру каналів і частотні плани, при цьому пропонуючи своїм абонентам ряд послуг третього покоління. Більше того, що використовується в EDGE формат пакета повністю ідентичний аналогічного пакету в TDMA або GSM. Він включає тестову послідовність з 26 символів в центрі пакета, дві хвостові послідовності з трьох символів з кожного кінця пакету, дві послідовності з даними по 58 символів і контрольну послідовність з 8.25 символів.
Технологія EDGE може впроваджуватися двома різними способами: як розширення GPRS, в цьому випадку її слід називати EGPRS (enhanced GPRS) або як розширення CSD (ECSD). Враховуючи, що GPRS поширена набагато ширше, ніж HSCSD, зупинимося на розгляді EGPRS.
EDGE не є новим стандартом стільникового зв'язку, однак, EDGE має на увазі додатковий фізичний рівень, який може бути використаний для збільшення пропускної здатності сервісів GPRS або HSCSD. При цьому, самі сервіси надаються точно так само, як і раніше. Теоретично, сервіс GPRS здатний забезпечувати пропускну здатність до 160Кбіт/с на фізичному рівні, а EGPRS - до 384-473,6Кбіт/с.
EDGE, по суті, є "надбудовою" (вірніше, підстроюванням, якщо вважати, що фізичний рівень знаходиться нижче інших) до GPRS і не може існувати окремо від GPRS. EDGE, як уже було сказано вище, має на увазі використання інших модуляційних і кодових схем, зберігаючи сумісність з CSD-сервісом голосового зв'язку.
Крім збільшення пропускної здатності для передачі даних, впровадження EDGE збільшує ємність мережі стільникового зв'язку: в один і той же тайм-слот можна вмістити більшу кількість користувачів.
1.1.10 IMT-DS, більш відома як Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), та IMT-MС (або CDMA 2000) – це стандарти третього покоління стільникових мереж 3G. Принципова відмінність технологій третього покоління від попередніх - можливість забезпечити широкий спектр сучасних послуг (передачу мови, Інтернет-трафіку, симетричну і асиметричну передачу інформації з високою якістю зв'язку) і в той же час гарантувати сумісність з існуючими системами. Послуги мереж третього покоління прийнято ділити на 2 групи: немультимедійні (вузькосмугова передача мови, низькошвидкісна передача даних, мережевий трафік) і мультимедійні (асиметричні й інтерактивні). Для забезпечення якісного надання таких послуг концепцією International Mobile Telecommunication 2000 (IMT-2000) до мереж 3G пред'являються такі вимоги по пропускній здатності: до 2,048Мбіт/с при низькій мобільності (швидкість руху клієнтського пристрою менше 3 км /год.) і локальній зоні покриття і до 144 кбіт/с при високій мобільності (до 120 км/год.) і широкій зоні покриття. Обидві системи призначені для роботи в діапазоні близько 2 ГГц.
UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System - Універсальна Мобільна Телекомунікаційна Система) - технологія стільникового зв'язку, розроблена Європейським Інститутом Стандартів Телекомунікацій (ETSI) для впровадження 3G в Європі. В якості способу передачі даних через повітряний простір використовується технологія W-CDMA, стандартизована у відповідності з проектом 3GPP - розробкою європейських вчених і виробників на вимогу IMT-2000, опубліковане Міжнародним союзом електрозв'язку як набір мінімальних критеріїв мережі стільникового зв'язку третього покоління.
UMTS, використовуючи розробки W-CDMA, дозволяє підтримувати швидкість передачі інформації на теоретичному рівні до 21 Мбіт/с (при використанні HSPA +). На даний момент найвищими швидкостями вважаються 384 Кбіт/с для мобільних станцій технології R99 і 7,2 Мбіт/с для станцій HSDPA в режимі передачі даних від базової станції до мобільного терміналу. Це є стрибком в порівнянні із значенням в 9,6 Кбіт/с при передачі даних по каналу GSM або використанням у відповідності з технологією HSCSD декількох каналів 9,6 Кбіт/с, і, поряд з іншими технологіями бездротової передачі даних (CDMA2000, PHS, WLAN) дозволяє отримати доступ до Інтернет та інших сервісів за допомогою використання мобільних станцій.
Починаючи з 2006 року, на мережах UMTS повсюдно поширюється технологія високошвидкісної пакетної передачі даних від базової станції до мобільного терміналу HSDPA, яку прийнято відносити до мереж покоління 3,5G. До початку 2008 року HSDPA підтримувала швидкість передачі даних в режимі «від базової станції до мобільного терміналу» до 7,2 Мбіт/с. Також ведуться розробки щодо підвищення швидкості передачі даних в режимі від мобільного терміналу до базової станції HSUPA. У довгостроковій перспективі, згідно з проектами 3GPP, планується еволюція UMTS в мережі четвертого покоління 4G, що дозволяють базовим станціям передавати і приймати інформацію на швидкостях 100 Мбіт/с і 50 Мбіт/с відповідно, завдяки вдосконаленому використанню повітряного середовища за допомогою мультиплексування з ортогональним частотним поділом сигналів OFDM.
UMTS дозволяє користувачам проводити сеанси відеоконференцій за допомогою мобільного терміналу, проте досвід роботи операторів зв'язку Японії та деяких інших країн показав невисокий інтерес абонентів до даної послуги. Набагато більш перспективним видається розвиток сервісів, що пропонують завантаження музичного та відео контенту: високий попит на послуги такого роду був продемонстрований в мережах 2,5G.
UMTS розгортається шляхом впровадження технологій радіо-інтерфейсу W-CDMA, TD-CDMA, або TD-SCDMA на «ядро» GSM. На даний момент більшість операторів, що працюють як на мережах UMTS, так і інших стандартів типу FOMA, вибирають як технології повітряного інтерфейсу W-CDMA.
Радіо-інтерфейс UMTS використовує у своїй роботі пару каналів з шириною смуги 5 МГц. Для порівняння, конкуруючий стандарт CDMA2000 використовує один або кілька каналів із смугою частот 1,25 МГц для кожного з'єднання. Тут же криється і недолік мереж зв'язку, які використовують W-CDMA: неекономічна експлуатація спектру і необхідність звільнення вже зайнятих під інші служби частот, що уповільнює розгортання мереж, як, наприклад, в США.
Згідно специфікаціям стандарту, UMTS використовує наступний спектр частот: 1885 МГц - 2025 МГц для передачі даних в режимі «від мобільного терміналу до базової станції» і 2110 МГц - 2200 МГц для передачі даних в режимі «від станції до терміналу». У США через зайнятість спектру частот у 1900 МГц мережами GSM виділені діапазони 1710 МГц - 1755 МГц і 2110 МГц - 2155 МГц відповідно. Крім того, оператори деяких країн додатково експлуатують смуги частот 850 МГц і 1900 МГц.
Для операторів зв'язку, що вже надають послуги у форматі GSM, перехід у формат UMTS представляється легким з технічної точки зору і значно витратним одночасно: при створенні мереж нового рівня зберігається значна частина колишньої інфраструктури, але разом з тим отримання ліцензій та придбання нового обладнання для базових станцій вимагає значних капітальних вкладень.
Основною відмінністю UMTS від GSM є побудова повітряного середовища передачі даних на принципах мережі загального радіодоступу GeRAN. Це дозволяє здійснювати стики UMTS з цифровими мережами інтегрованого обслуговування ISDN, мережею Internet, мережами GSM або іншими мережами UMTS. Мережа загального радіодоступу GeRAN включає три нижніх рівні моделі OSI (Open Systems Interconnection Model - модель взаємодії відкритих систем), верхній з яких (третій, мережевий рівень) складають протоколи, що утворюють системний рівень управління радіоресурсами (протокол RRM). Цей рівень відповідальний за управління каналами між мобільними терміналами та мережею базових станцій (у тому числі передача обслуговування терміналу між базовими станціями).
UMTS і GSM задіюють різні механізми на рівні повітряного інтерфейсу, і тому не є сумісними. Однак останні розробки в області мобільних пристроїв і карт доступу UMTS дозволяють працювати в мережах обох стандартів. Якщо абонент UMTS виходить із зони дії UMTS, його термінал автоматично перемикається на прийом і посилку сигналів у форматі GSM (навіть якщо мережі обслуговуються різними операторами зв'язку). Разом з тим, мобільні термінали стандарту GSM не можуть використовуватися в мережах UMTS.
У Європі процес видачі ліцензій припав на час підвищеного попиту на акції технологічних компаній, і в таких країнах як Великобританія і Німеччина вартість ліцензій була на думку багатьох фахівців невиправдано завищена. У Німеччині покупці виклали в сумі більше 50 мільярдів євро за шість ліцензій, дві з яких пізніше були анульовані без відшкодування вартості (компанії Mobilcom і консорціуму фінської Sonera та іспанської Telefonica). Крім оплати вартості ліцензії, оператори брали на себе тягар досить високих податкових виплат протягом наступних десяти років, що, за прогнозами фінансистів, не могло окупити витрат учасників та призвело б до банкрутства (у числі найбільш ризикованих гравців виявилася нідерландська KPN). Через кілька років частина операторів віддала перевагу частково або повністю відмовитися від отриманих ліцензій.
Спектр частот, відведений під використання UMTS в Європі, є вже зайнятим під надання інших послуг на території США: частота в 1900 МГц відведена під Personal Communications Service (PCS) стандарту 2G, частота 2100 МГц використовується для супутникового зв'язку. Проте, за рішенням державних органів США частина діапазону 2100 МГц звільняється під послуги 3G, також як і частина діапазону 1700 МГц (для передачі даних в режимі «від мобільного терміналу до базової станції»).
Незважаючи на те що UMTS реалізує останні розробки в галузі використання повітряного інтерфейсу, конкурентними стосовно цієї технології вважаються мережі FOMA, CDMA2000 і TD-SCDMA. З перерахованих тільки FOMA передбачає використання W-CDMA.
В принципі, конкуруючий стандарт визначається виходячи з конфігурації самої UMTS. Якщо UMTS націлена на передачу даних, то тут конкуруючими вважаються технології WiMAX, Flash-OFDM і LTE.
У деяких країнах (у тому числі США і Японії) порядок розподілу радіочастотного спектру не відповідає рекомендаціям Міжнародного союзу електрозв'язку, і в результаті UMTS не може бути розгорнута в спектрі, призначеному розробниками. Це вимагає нового підходу до обладнання мережі зв'язку, і перед виробниками ставиться завдання розробки нових технологічних рішень.
На початку ери UMTS основними недоліками технології були відносно висока вага мобільних пристроїв поряд з низькою ємністю акумуляторних батарей, технологічні складнощі сумісності між мережами UMTS і GSM, малий радіус покриття (для повноцінного надання послуг він становить 1-1,5 км). В даний час однієї з основних проблем залишається підвищене енергоспоживання в режимі UMTS в порівнянні з режимом GSM.
1.1.11 Стандарт CDMA2000 є подальшим розвитком стандарту другого покоління CDMAOne. Подальшим розвитком CDMAOne мав стати IS-95c, і саме це позначення дуже часто використовується виробниками.
Офіційним оновленням стандарту, розробленим компанією Qualcomm і затвердженим Міжнародним союзом електрозв'язку, є CDMA2000. У документах Lucent Technologies зустрічається позначення IS-2000. Нарешті, міжнародний союз електрозв'язку відібрав з десяти запропонованих проектів п'ять радіоінтерфейсів третього покоління IMT-2000, в їх числі - IMT-MC (Multi Carrier), який представляє собою модифікацію многочастотной системи CDMA2000, в якій забезпечується зворотна сумісність з устаткуванням стандарту CDMAOne (IS-95).
Проте, варто зазначити, що реалізована фаза CDMA2000 1X все ж не є повноцінним 3G, бо не дотягує до обов'язкової пропускної здатності в розмірі двох мегабіт. Тому її частіше називають 2.5G.
Спочатку CDMA2000 розділили на дві фази - 1X і 3X. Саме до першої фази застосовується назва IS-95C. А другу пізніше назвали 1X-EV (evolution), розділивши її на дві фази - CDMA2000 1X EV-DO (data only) і CDMA2000 1X EV-DV (data & voice).
І саме стандарт CDMA2000 1X EV-DO мається на увазі під 3G IMT-MC. Стандарт 1x-EV-DO був прийнятий TIA у жовтні 2000 року і передбачає наступну схему функціонування: апарат одночасно здійснює пошук мережі 1x і 1xEV, передачу даних здійснює за допомогою 1xEV, голоси - за допомогою 1x.
Стандарт 1xEV-DV повністю відповідає всім вимогам 3G. Слід зазначити, що стандарти сімейства CDMA2000 не вимагають організації окремої смуги частот і в ході їх еволюційного розвитку від CDMAOne можуть бути реалізовані у всіх частотних діапазонах використовуваних системами стільникового рухомого зв'язку (450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц ).
1.1.12 Стандарт IEEE 802.11 (WLAN) був прийнятий як додаткова технологія до швидкодіючому стандарту IEEE 802. 3 (Ethernet) для портативних і мобільних пристроїв.
Архітектура Точка-Клієнт є типовою для WLAN. Більш детально про стандарти безпроводових мереж Wi-Fi описано у розділі «Стандарти IEEE 802.11» даної роботи.
1.1.13 Стандарт IEEE 802.16 (WMAN), або WiMAX, розроблений Інститутом інженерів з електротехніки та електроніки (IEEE) і являє собою розраховану на впровадження в міських бездротових мережах технологію, завданням якого є забезпечення мережевого рівня між локальними мережами (IEEE 802.11) і регіональними мережами (WAN), де планується застосування розроблюваного стандарту IEEE802. 20. Ці стандарти спільно зі стандартом IEEE 802.15 (PAN - Personal Area Network - Bluetooth) і 802.17 (мости рівня МАС) утворюють взаємоузгоджену ієрархію протоколів безпроводового зв'язку.
Пропускна здатність у мережі WiMAX складає до 135 Мбіт/с при смузі несучої 28 МГц, використовується модуляція 64-QAM. Залежно від стандарту мережі (IEEE 802.16, IEEE 802.16а, IEEE 802.16е), діапазон частот лежить в межах 10-66 ГГц 2-11 ГГц 2-6 ГГц. Стандарт 802.16е призначено для мобільних систем. Безпека в мережі забезпечується на рівні протоколу 3-DES.
Технічні характеристики стандарту 802.16a, що передбачають роботу устаткування в діапазоні від 2 до 11 ГГц, є розширеним варіантом технічних характеристик стандарту IEEE 802.16, затверджених в грудні 2001 р. Широкий діапазон частот, що передбачається стандартом 802.16, дозволяє розгортати канали передачі даних з високою пропускною спроможністю з використанням передавачів, що встановлюються на щоглах мереж стільникового зв'язку та висотних будівлях. Приймає і передає обладнання, що працює за цим стандартом, може знаходитися тільки в зоні прямої видимості.
Характеристики стандарту 802.16a:
Дальність дії: до 50 кілометрів.
Покриття: розширені можливості роботи поза прямої видимості дозволяють поліпшити якість покриття обслуговується зони;
Частота: від 2 ГГц до 11 ГГц.;
Спектральна ефективність: до 5 біт/сек/Гц.;
Максимальна швидкість передачі даних на сектор: до 70 Мбіт/с на сектор однієї базової станції. Типова базова станція має до 6 секторів;
Якість обслуговування: якість обслуговування контролюється на рівні управління доступом до середовища, що дозволяє використовувати диференційовані рівні обслуговування. Це дає можливість надавати комерційним підприємствам обслуговування типу T1, а домашнім користувачам - типу DSL, а також здійснювати передачу голосу і відео.
Даний стандарт надає широкі можливості для масштабування, необхідного для забезпечення підтримки сотень тисяч користувачів силами однієї базової станції, і дозволяє диференціювати рівні надаваних послуг. Один сектор однієї базової станції здатний забезпечити швидкість передачі даних, достатню для одночасного обслуговування понад 60 підприємств, підключених по каналах типу T1, і сотні житлових будинків, підключених по каналах типу DSL. Типова базова станція має до 6 секторів. Стандарт несе в собі для постачальників послуг менший ризик неокупності інвестицій порівняно з унікальними рішеннями з організації широкосмугового доступу, проектованими на замовлення. Сумісність обладнання, здатного працювати в цьому стандарті, дозволяє оператору скоротити витрати на кінцеве клієнтське обладнання і одночасно використовувати обладнання різних виробників. Обслуговування клієнтів і управління цим обслуговуванням можна здійснювати віддалено, що дозволяє скоротити поточні витрати. Можливість роботи поза зоною прямої видимості дозволяє поліпшити якість покриття обслуговується зони, а це означає, що більша кількість кінцевих користувачів зможе отримувати високошвидкісний доступ до Інтернету.
Рівень безпеки описує алгоритми шифрування на ділянці між базовою станцією і абонентом. Рівень безпеки включає два протоколи:
Стандартом також рекомендуються смуги частот і відповідні швидкості передачі при різних видах модуляції. Максимальна швидкість передачі, передбачена в стандарті - 134,4 Мбіт / с при смузі 28 МГц і модуляції 64QAM.
У першій версії стандарту передбачалося використання діапазону частот 10-66 ГГц для якого рекомендувався режим передачі на одній несучої - single-carrier (SC). Особливості поширення радіохвиль цього діапазону обмежують можливості роботи умовами прямої видимості. У типових міських умовах це дозволяє підключити близько 50% абонентів, що знаходяться в межах робочої дальності від базової станції. До решти 50% прямої видимості, як правило, немає. Тому в процесі роботи над стандартом діапазон частот був розширений включенням смуги 2-11 ГГц.
У стандарті також описані моделі середовищ поширення радіохвиль і на цій основі сформульовані вимоги до параметрів радіопристроїв. Передбачені можливості автоматичного регулювання посилення, динамічного вибору частоти в неліцензованих діапазонах. Крім топології точка-багатоточка стандартом опціонально передбачена повнозв'язна топологія - Mesh Mode, що дозволяє забезпечити прямий зв'язок між абонентськими пристроями, подолати перешкоди, характерні для безліцензійних діапазонів, за рахунок вибору напрямку прийому, вільного від них, створювати добре масштабовані мережі і працювати поза межами прямої видимості.
Мета технології WiMAX полягає в тому, щоб надати універсальний бездротовий доступ для широкого спектру пристроїв (робочих станцій, побутової техніки "розумного будинку", портативних пристроїв і мобільних телефонів) та їх логічного об'єднання - локальних мереж. Треба відзначити, що дана технологія має ряд переваг:
Бездротові технології більш гнучкі і, як наслідок, простіше в розгортанні, так як у міру необхідності можуть масштабуватися.
Простота установки як фактор зменшення витрат на розгортання мереж у країнах, що розвиваються, малонаселених або віддалених районах.
Дальність охоплення є суттєвим показником системи радіозв'язку. На даний момент більшість безпроводових технологій широкосмугової передачі даних вимагають наявності прямої видимості між об'єктами мережі. WiMAX завдяки використанню технології OFDM створює зони покриття в умовах відсутності прямої видимості від клієнтського обладнання до базової станції, при цьому відстані обчислюються кілометрами.
Технологія WiMAX містить протокол IP, що дозволяє легко і прозоро інтегрувати її в локальні мережі.
Технологія WiMAX підходить для фіксованих, переміщуваних і рухливих об'єктів мереж на єдиній інфраструктурі.
Ключовим розходженням між стандартами 802.16-2004 і 802.16e є техніка мультиплексування: у першому використовується мультиплексування з поділом по ортогональних частотах (OFDM), тоді як у другому - множинний доступ з поділом по ортогональних частотах (OFDMA) або, що найбільш ймовірно, масштабований OFDMA (Scalable OFDMA - SOFDMA).
Набір параметрів 802.16-2004 краще підходить для фіксованого доступу, при якому застосовуються спрямовані антени, оскільки OFDM за своєю суттю простіше, ніж SOFDMA.
OFDM є окремим випадком техніки передачі даних за допомогою безлічі несучих (MultiCarrier Modulation - MCM). Головний принцип MCM полягає в тому, щоб розділити основний потік бітів на ряд паралельних підпотоків з низькою швидкістю передачі і потім використовувати їх для модуляції безлічі несучих. При цьому, взагалі кажучи, до кожної з піднесучої може бути застосована будь-яка техніка модуляції.
Важливим доповненням в стандарті 802.16e є підтримка передачі управління при переміщенні між сотами. При цьому буде можливий як жорсткий (hard), так і м'який (soft) режим передачі управління. У першому випадку пристрій повинен розірвати зв'язок з поточною сотою, перш ніж підключитися до наступної. Цей метод досить простий, однак має тривалу затримку. М'який режим працює аналогічно стільникового зв'язку та дозволяє користувацькому пристрою залишатися на зв'язку зі старою станцією доти, поки вона не підключиться до нової. Перевагами цього режиму можуть скористатися ігрові додатки та VoIP, тоді як для передачі даних цілком достатньо жорсткого режиму передачі управління.
Що стосується переходу від одного оператора до іншого (roaming), то ці можливості можуть бути реалізовані в обох стандартах - 802.16-2004 і 802.16e, хоча вони особливо цінні для мобільного доступу.
Слід пам'ятати, що технологія WiMAX застосовується як на "останній милі" - кінцевій ділянці між провайдером і користувачем, - так і для надання доступу регіональних мережах: офісним, районним.
Між сусідніми базовими станціями встановлюється постійне з'єднання з використанням надвисокої частоти 10-66 ГГц радіозв'язку прямої видимості. Дане з'єднання в ідеальних умовах дозволяє передавати дані зі швидкістю до 120 Мбіт/с. Обмеження за умовою прямої видимості, зрозуміло, не є перевагою, проте воно накладається тільки на базові станції, які беруть участь в цілісному покритті району, що цілком можливо реалізувати при розміщенні обладнання.
Як мінімум одна з базових станцій може бути постійно пов'язана з мережею провайдера через широкосмугове швидкісне сполучення. Фактично, чим більше станцій мають доступ до мережі провайдера, тим вища швидкість і надійність передачі даних. Однак навіть при невеликій кількості точок система здатна коректно розподілити навантаження за рахунок стільникової топології.
На базі стільникового принципу розробляються також шляхи побудови оптимальної мережі, що оминає великі об'єкти (наприклад, гірські масиви), коли серія послідовних станцій передає дані з естафетного принципом.
За структурою мережі стандарту IEEE 802.16 дуже схожі на традиційні мережі мобільного зв'язку: тут теж є базові станції, які діють в радіусі до 50 км, при цьому їх також необов'язково встановлювати на вишках. Для них цілком підходять дахи будинків, потрібно лише дотримання умови прямої видимості між станціями. Для з'єднання базової станції з користувачем необхідно наявність абонентського обладнання. Далі сигнал може надходити за стандартним Ethernet-кабелю, як безпосередньо на конкретний комп'ютер, так і на точку доступу стандарту 802.11 Wi-Fi або в локальну проводову мережу стандарту Ethernet.
Це дозволяє зберегти існуючу інфраструктуру районних чи офісних локальних мереж при переході з кабельного доступу на WiMAX. Крім того, це дає можливість максимально спростити розгортання мереж, використовуючи знайомі технології для підключення комп'ютерів.
При розгортанні WiMAX-мереж там, де доступу до Internet раніше не було, доводиться стикатися з проблемою наявності в малонаселених або віддалених регіонах достатнього числа потенційних користувачів, що володіють необхідним обладнанням або коштами на його придбання. Те ж стосується і переходу на Mobile WiMAX після його ліцензування, оскільки, крім витрат провайдерів на модернізацію операторського обладнання, слід враховувати витрати користувачів на модернізацію клієнтського обладнання: придбання WiMAX-карт і оновлення портативних пристроїв.
Другим стримуючим фактором є позиція багатьох фахівців, які вважають неприпустимим використання надвисоких частот радіозв'язку прямої видимості, шкідливих для здоров'я людини. Наявність вишок на відстані десятків метрів від житлових об'єктів (а базові станції рекомендується встановлювати на дахах будинків) може згубно позначитися на здоров'ї жителів, особливо дітей. Однак результатів медичних експериментів, які підтверджують наявність або високу ймовірність шкоди, поки не опубліковано.
Третім фактором є, як не дивно, швидкий розвиток стандарту. Поява нових, принципово різних версій стандарту WiMAX, призводить до питання про неминучу зміну обладнання через кілька років. Так, станції, зараз працюють в режимі Fixed WiMAX, не зможуть підтримувати Mobile WiMAX. При переході на наступний стандарт буде потрібно оновлення частини обладнання, що відлякує великих провайдерів. На даний момент впровадження та використання Fixed WiMAX на комерційній основі можуть дозволити собі тільки невеликі компанії, які не планують значного розширення (у тому числі територіального) і використовують нові технології для залучення клієнтів.
І, нарешті, четвертим фактором є наявність конкурентного стандарту широкосмугового зв'язку, що використовує близькі діапазони радіочастот - WBro. Цей стандарт теж до кінця не ліцензований, проте він вже отримав певну популярність. А тому завжди існує ймовірність, що через кілька років переважним виявиться не WiMAX, а WBro. І компанії, які вклали кошти в розробку і впровадження WiMAX-систем, серйозно постраждають. Втім, через схожість стандартів існує також вірогідність злиття і надалі використання устаткування, що підтримує обидва стандарти одночасно.
Таким чином, при видимих перевагах стандарту ще рано говорити про тотальне запровадження технології або навіть про можливість переходу на неї і відмови від існуючих мережевих рішень.
1.1.14 Bluetooth – технологія, розробку якої почала компанія Ericsson ще в 1994 р. Саме там була сформована команда відповідних фахівців. Їх метою було отримання нового радіоінтерфейсу з низьким рівнем енергоспоживання і невисокою вартістю, який дозволив би встановлювати зв'язок між стільниковими телефонами і бездротовими гарнітурами. Але вже на початку 1998 р. 5 найбільших компаній комп'ютерного і телекомунікаційного ринку - Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia - об'єдналися для спільної розробки технології безпроводового з'єднання мобільних пристроїв. 20 травня 1998 була офіційно представлена спеціальна робоча група, покликана забезпечити безперешкодне впровадження технології, яка описується стандартом IEEE 802.15.1 і відома під назвою Bluetooth. Оскільки для зв'язку в радіочастотному діапазоні характерний високий рівень перешкод, технологія Bluetooth використовує швидкий відгук і стрибкоподібну зміну несучої частоти. Щоб уникнути інтерференції з іншими джерелами сигналів, частота змінюється після кожного прийому або передачі одного пакета інформації. Весь виділений для Bluetooth зв'язку частотний діапазон 2,402 - 2,480 ГГц розбитий на N частотних каналів. Смуга кожного з них - 1 МГц, рознос каналів - від 140 до 175 кГц, для США і Європи кількість каналів дорівнює 79; виняток становлять Іспанія і Франція, де для Bluetooth застосовується 23 частотних каналу. Такий спосіб передачі називається Frequency Hop Spread Spectrum (FHSS). При використанні FHSS по черзі задіюються різні ділянки широкого діапазону, тим самим обмежується вплив побутових і мікрохвильових приладів, наприклад мікрохвильових печей, тому що у разі зашумлення однієї з ділянок передача пакета буде повторена на іншому. Для додаткової завадостійкості в Bluetooth передбачена пряма корекція помилок Forward Error Correction (FEC). Пристрої стандарту 802.15.1 здатні забезпечити створення асиметричного каналу передачі даних на швидкостях від 57,6 Кбіт / c до 723,3 Кбіт / с в будь-яку сторону або симетричного каналу на швидкості 433,9 Кбіт / с. Різні Bluetooth-пристрої з'єднуються один з одним автоматично, варто їм лише опинитися в межах досяжності; все, що потрібно від користувача, це подбати про те, щоб вони перебували досить близько один до одного. Bluetooth-пристрої можуть встановлювати з'єднання типу «точка-точка», якщо їх тільки два, і «точка-багато точок», коли одне одночасно працює з декількома іншими. В останньому випадку те, яке обслуговує кілька з'єднань, називається master (головне), а підключення - slave (керовані). Така структура називається Piconet. У разі необхідності керований пристрій у Piconet може стати керуючим, помінявшись роллю з колишнім «лідером». Кілька незалежних мереж Piconet, між якими можливий обмін інформацією, утворюють розподілену мережу Scatternet. Дальність стійкого зв'язку по Bluetooth варіюється залежно від т.зв. класу потужності. Пристрої першого класу потужності здатні тримати зв'язок в 100 м один від одного, в той час як для другого межею є 30 м. У цілому, мережу за технологією Bluetooth повністю відповідає вимогам для WPAN. Але низька пропускна здатність значно звужує сферу її використання, залишаючи цю технологію низькошвидкісним пристроям [1].
1.1.15 Wireless Universal Serial Bus (WUSB). Відсутність стандарту на WPAN високої пропускної здатності, необхідної для передачі якісного звуку і зображення, спонукало розробників створити новий стандарт - Wireless USB, або WUSB. Перша специфікація WUSB регламентує швидкість передачі 480 Мбіт / с, що порівнянно з існуючим проводовим стандартом USB 2.0. Новий інтерфейс забезпечує високошвидкісну передачу даних на відстані менше 10 м при низькому енергоспоживанні, наступні версії інтерфейсу будуть підтримувати обмін даними на швидкості до 1 Гбіт / с. Організація взаємодії пристроїв USB передбачає наявність WUSB-хоста, в ролі якого найчастіше виступає комп'ютер, обладнаний відповідним адаптером, з яким методом «точка-точка» з'єднуються WUSB-пристрої, утворюючи, таким чином, т.зв. WUSB-кластер. У такій топології хост-комп'ютер ініціює будь-який обмін даними між підключеними до нього пристроями, виділяючи тимчасові інтервали і смугу пропускання для кожного з них. Розробники також потурбувалися про те, щоб кілька WUSB-кластерів могли існувати в безпосередній близькості один від одного з мінімальними взаємними перешкодами. Таким чином, WUSB за своїми характеристиками практично не поступається провідним інтерфейсам USB і FireWire (хіба що грішить дещо більшим енергоспоживанням), володіючи при цьому значною перевагою - відсутністю проводів і роз'ємів. Ймовірно, в найближчі роки новий стандарт буде витісняти провідні інтерфейси, і персональні мережі передачі даних отримають саме широке поширення.
1.1.16 Інфрачервоні мережі. Оптичний безпроводовий зв'язок в інфрачервоній частині спектра знайшов своє застосування в приміщеннях, де є численні віддалені пристрої. Певна увага приділяється використанню інфрачервоних технологій і для створення безпроводових локальних мереж.
У безпроводових локальних мережах використовуються дві технології: передача в інфрачервоному діапазоні і радіопередача в НВЧ-діапазоні з використанням розширеного спектру або вузькосмугової передачі. Інфрачервона передача надає кілька суттєвих переваг. По-перше, спектр для такого зв'язку зазвичай необмежений, що дає можливість отримувати досить високі швидкості передачі. Крім того, для інфрачервоного діапазону не існує регулюючих правил чи стандартів, чого не можна сказати про деякі ділянки НВЧ-діапазону.
Крім того, інфрачервоне випромінювання має деякі властивості видимого, що робить його привабливим для певних конфігурацій локальних мереж. Інфрачервоне випромінювання дифузно відбивається від світло пофарбованих об'єктів; таким чином, для покриття всієї кімнати можна використовувати відображення від стелі. Інфрачервоне випромінювання не проникає крізь стіни або інші непрозорі об'єкти. Це надає дві переваги: по-перше, зв'язок в інфрачервоному діапазоні легше захистити від прослуховування, ніж зв'язок в НВЧ-діапазоні, по-друге, в кожній кімнаті будівлі може існувати своя інфрачервона конфігурація, і вони не будуть інтерферувати між собою, що дозволяє створювати значні інфрачервоні локальні мережі.
Ще одним плюсом передачі в інфрачервоному діапазоні є відносна простота і дешевизна відповідного обладнання. При інфрачервоній передачі даних використовується модуляція інтенсивності, так що ІЧ-приймачі повинні виявляти тільки амплітуду оптичних сигналів, тоді як більшість НВЧ-приймачів повинні виявляти частоту або фазу.
Слід також відзначити кілька недоліків розглянутої мережі. Велика кількість обладнання, що використовується всередині приміщень, дає істотне фонове випромінювання в ІЧ-діапазоні. Це зовнішнє випромінювання сприймається ІЧ-приймачем як шум, значить, потрібні передавачі більшої потужності. У той же час слід враховувати питання надмірних витрат потужності та безпеки для зору.
В даний час для передачі даних в ІК-діапазоні використовуються три альтернативні методи: сигнал може бути сфокусованим і спрямованим (як наприклад на пульті дистанційного управління телевізором); може випромінюватися рівномірно у всіх напрямках; може відбиватися від світло пофарбованих поверхонь.
Інфрачервона передача з направленим променем використовується для створення двоточкових каналів зв'язку. У цьому режимі радіус зв'язку залежить від випромінюваної потужності та ступеня фокусування. Сфокусований інфрачервоний канал передачі даних може вимірюватися кілометрами. Такі діапазони передачі не потрібні для створення кімнатних безпроводових локальних мереж. У той же час інфрачервоний канал зв'язку використовується для зв'язку будинків, точніше, мостів або маршрутизаторів, розташованих у будівлях, що знаходяться в межах прямої видимості.
При кімнатному використанні двоточкових інфрачервоних каналів може налаштовуватися локальна мережа типу Token Ring. Набір інфрачервоних трансиверів налаштовується так, щоб дані циркулювали між ними як в кільцевій конфігурації. Кожен трансивер підтримує робочу станцію або концентратор станцій, причому концентратор виконує функції маршрутизатора.
Ненаправлена конфігурація включає одну базову станцію, що знаходиться в межах прямої видимості інших станцій локальної мережі. Як правило, така виділена станція розташовується на стелі і діє як багатопортовий ретранслятор. Зв'язок здійснюється наступним чином. Передавач базової станції ретранслює неспрямований сигнал, який можуть приймати всі інші ІЧ-приймачі, що знаходяться в охопленому діапазоні, а дані трансивери передають спрямований промінь, націлений на базовий модуль станції.
У конфігурації відбиття всі ІК-передавачі сфокусовані і націлені на точку де відбувається дифузне відбиття від поверхні. Інфрачервоне випромінювання надходить на поверхню і відбивається від неї, після чого приймається усіма приймачами області.
1.2 Опис групи стандартів IEEE 802.11
IEEE 802.11 – це набір стандартів безпроводової мережі, розроблений інститутом інженерів електротехніки та електроніки. Першим серед стандартів було розроблено одноіменний IEEE 802.11. Роботу над ним розпочали ще в 1990 році. з метою створення єдиного стандарту для радіоустаткування, яке працювало на частоті 2,4 ГГц. При цьому ставилося завдання досягти швидкості 1 і 2 Мбіт / с при використанні методів DSSS і FHSS відповідно.
Робота над створенням стандарту закінчилася через 7 років. Мета була досягнута, але швидкість, яку забезпечував новий стандарт, виявилася занадто малою для сучасних потреб. Тому робоча група з IEEE почала розробку нових, більш швидкісних, стандартів [2]. Їхні основні характеристики наведені в табл..1.2.
Таблиця 1.2 — Основні характеристики стандартів сімейства IEEE 802.11
|
Назва стандарту |
Частота, що використовується, ГГц |
Швидкість передачі данних |
Радіус зони покриття, м |
|
IEEE 802.11a |
2,4 та 5 |
54 Мбіт/с |
100 |
|
IEEE 802.11b |
2,4 |
11(22) Мбіт/с |
300 |
|
IEEE 802.11g |
2,4 |
54 Мбіт/с |
300 |
|
IEEE 802.11n |
2,4-2,5 та 5 |
600 Мбіт/с |
>400 |
|
IEEE 802.11ac |
5-6 |
6 Гбіт/с |
500 |
1.2.1 IEEE 802.11a - стандарт безпроводової мережі, який розрахований на роботу в двох радіодіапазонах - 2,4 і 5 ГГц. Використовуваний метод OFDM дозволяє досягти максимальної швидкості передачі даних 54 Мбіт / с.
Крім цієї, специфікаціями передбачені й інші швидкості:
• обов'язкові - 6, 12 і 24 Мбіт / с;
• необов'язкові - 9, 18, 36, 48 і 54 Мбіт / с.
Цей стандарт також має свої переваги і недоліки. З переваг можна відзначити наступні:
• використання паралельної передачі даних;
• висока швидкість передачі;
• можливість підключення великої кількості комп'ютерів.
Недоліки стандарту IEEE 802.11a такі:
• менший радіус мережі при використанні діапазону 5 ГГц (приблизно 100 м);
• велика споживана потужність радіопередавачів;
• більш висока вартість устаткування в порівнянні з устаткуванням інших стандартів;
• для використання діапазону 5 ГГц потрібна наявність спеціального дозволу.
Для досягнення високих швидкостей передачі даних стандарт IEEE 802.11a використовує в своїй роботі технологію квадратурної амплітудної модуляції QAM.
1.2.2 IEEE 802.11b (інша назва - IEEE 802.11 High rate, висока пропускна здатність) – стандарт, робота над яким була закінчена в 1999 році, і саме з ним пов'язана назва Wi-Fi (Wireless Fidelity, безпроводова точність).
Робота даного стандарту заснована на методі прямого розширення спектра (DSSS) з використанням восьмирозрядних послідовностей Уолша. При цьому кожен біт даних кодується за допомогою послідовності додаткових кодів. Це дозволяє досягти швидкості передачі даних 11 Мбіт / с.
Як і базовий стандарт, IEEE 802.11b працює з частотою 2,4 ГГц, використовуючи не більше трьох каналів, що не перекриваються. Радіус дії мережі при цьому складає близько 300 м.
Відмінною рисою цього стандарту є те, що при необхідності (наприклад, при погіршенні якості сигналу, великої віддаленості від точки доступу, різних перешкодах) швидкість передачі даних може зменшуватися аж до 1 Мбіт / с. Навпаки, виявивши, що якість сигналу покращився, мережеве обладнання автоматично підвищує швидкість передачі до максимальної. Цей механізм називається динамічним зрушенням швидкості.
Крім обладнання стандарту IEEE 802.11 b, часто зустрічається обладнання IEEE 802.11b+. Відмінність між цими стандартами полягає лише в швидкості передачі даних. В останньому випадку вона становить 22 Мбіт / с завдяки використанню методу двійкового пакетного згорткового кодування (РВСС).
1.2.3 IEEE 802.11c - процедури операцій з мостами; включений у стандарт IEEE 802.1D.
1.2.4 IEEE 802.11d – стандарт, що визначає параметри фізичних каналів і мережевого устаткування. Він описує правила, що стосуються дозволеної потужності випромінювання передавачів у діапазонах частот, допустимих законами.
Цей стандарт дуже важливий, оскільки для роботи мережевого устаткування використовуються радіохвилі. Якщо вони не будуть відповідати зазначеним параметрам, то можуть завадити іншим пристроям, працюючим в цьому або прилеглому діапазоні частот.
1.2.5 IEEE 802.11e – стандарт з покращенним QoS. Оскільки по мережі можуть передаватися дані різних форматів і важливості, існує потреба в механізмі, який би визначав їх важливість і присвоював необхідний пріоритет. В першу чергу стандарт застосовується для кращої передачі потокових відео-або аудіо даних з гарантованими якістю та доставкою.
1.2.6 IEEE 802.11F – рекомендація, що розроблена з метою забезпечення аутентифікації мережевого обладнання (робочої станції) при переміщенні комп'ютера користувача від однієї точки доступу до іншої, тобто між сегментами мережі. При цьому вступає в дію протокол обміну службовою інформацією IAPP (Inter-Access Point Protocol), який необхідний для передачі даних між точками доступу. При цьому досягається ефективна організація роботи розподілених безпроводових мереж.
1.2.7 IEEE 802.11g - стандарт, який успадкував найкращі властивості стандартів IEEE 802.11b і, крім того, володіє багатьма власними корисними якостями. Метою створення даного стандарту було досягнення швидкості передачі даних 54 Мбіт/с.
Як і IEEE 802.11b, стандарт IEEE 802.11g розроблено для роботи в частотному діапазоні 2,4 Ггц. IEEE 802.11g регламентує обов'язкові і можливі швидкості передачі даних:
• обов'язкові - 1; 2; 5,5; 6; 11; 12 і 24 Мбіт / с;
• можливі - 33, 36, 48 і 54 Мбіт / с.
Для досягнення таких показників використовується кодування за допомогою послідовності додаткових кодів (ССК), метод ортогонального частотного мультиплексування (OFDM), метод гібридного кодування (CCK-OFDM) і метод двійкового пакетного сверточних кодування (РВСС).
Варто відзначити, що одній і тій же швидкості можна досягти різними методами, однак обов'язкові швидкості передачі даних досягаються тільки за допомогою методів ССК і OFDM, а можливі швидкості - за допомогою методів CCK-OFDM і РВСС.
Перевагою обладнання стандарту IEEE 802.1g є сумісність з устаткуванням IEEE 802.11b. Крім того, споживана потужність обладнання цього стандарту набагато нижче, ніж аналогічного обладнання стандарту IEEE 802.11a.
1.2.8 IEEE 802.11h – стандарт, розроблений з метою ефективного управління потужністю випромінювання передавача, вибором несучої частоти передачі і генерації потрібних звітів. Він вносить деякі нові алгоритми в протокол доступу до середовища MAC (Media Access Control, керування доступом до середовища), а також у фізичний рівень стандарту IEEE 802.11a.
В першу чергу це пов'язано з тим, що в деяких країнах діапазон 5 ГГц використовується для трансляції супутникового телебачення, для радарного стеження за об'єктами і т. п., що може вносити перешкоди в роботу передавачів безпроводової мережі.
Принцип роботи алгоритмів стандарту IEEE 802.11h полягає в тому, що при виявленні відбитих сигналів (інтерференції), комп'ютери бездротової мережі (або передавачі) можуть динамічно переходити в інший діапазон, а також знижувати або підвищувати потужність передавачів. Це дозволяє ефективніше організувати роботу вуличних та офісних радіомереж.
1.2.9 IEEE 802.11i – стандарт, розроблений спеціально для підвищення безпеки роботи безпроводової мережі. З цією метою створені різні алгоритми шифрування і аутентифікації, функції захисту при обміні інформацією, можливість генерування ключів і т. д.:
• AES (Advanced Encryption Standard, передової алгоритм шифрування даних) - алгоритм шифрування, який дозволяє працювати із ключами довжиною 128, 192 і 256 біт;
• RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service, служба дистанційної аутентифікації користувача) - система аутентифікації з можливістю генерування ключів для кожної сесії і управління ними, що включає в себе алгоритми перевірки автентичності пакетів і т. д.;
• TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, протокол цілісності тимчасових ключів) - алгоритм шифрування даних;
• WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol, стійкий бездротової протокол аутентифікації) - алгоритм шифрування даних;
• CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) - алгоритм шифрування даних.
1.2.10 IEEE 802.11j - стандарт розроблений спеціально для використання безпроводових мереж в Японії, а саме - для роботи в додатковому діапазоні радіочастот 4,9-5 ГГц. Специфікація призначена для Японії і розширює стандарт 802.11а додатковим каналом 4,9 ГГц.
1.2.11 IEEE 802.11k являє собою поправку до стандарту для управління ресурсами радіо IEEE 802.11-2007. Вона використовує радіомережу, щоб полегшити управління та обслуговування мобільних безпроводових локальних мереж.
1.2.12 IEEE 802.11m - сукупність поправок та виправлень для всієї групи стандартів 802.11, об`єднаних в один документ. Перший випуск 802.11m був в 2007 р, наступний - в 2011р.
1.2.13 IEEE 802.11n – стандарт, затверджений 11 вересня 2009. Стандарт 802.11n підвищує швидкість передачі даних практично вчетверо в порівнянні з пристроями стандартів 802.11g (максимальна швидкість яких дорівнює 54 Мбіт / с), за умови використання в режимі 802.11n з іншими пристроями 802.11n. Теоретично 802.11n здатний забезпечити швидкість передачі даних до 600 Мбіт / с (стандарт IEEE 802.11ac до 1.3 Гбіт / с), застосовуючи передачу даних відразу через чотири антени. При використанні однієї антени - до 150 Мбіт / с. Пристрої 802.11n працюють в діапазонах 2,4-2,5 або 5,0 ГГц.
Крім того, пристрої 802.11n можуть працювати в трьох режимах:
• спадковому (Legacy), в якому забезпечується підтримка пристроїв 802.11b/g і 802.11a;
• змішаному (Mixed), в якому підтримуються пристрої 802.11b/g, 802.11a і 802.11n;
• «Чистому» режимі - 802.11n (саме в цьому режимі і можна скористатися перевагами підвищеної швидкості і збільшеною дальністю передачі даних, забезпечуваними стандартом 802.11n).
Чорнову версію стандарту 802.11n (DRAFT 2.0) підтримують багато сучасних мережевих пристроїв. Підсумкова версія стандарту (DRAFT 11.0), яка була прийнята 11 вересня 2009 року, забезпечує швидкість до 300 Мбіт / с, Багатоканальний вхід / вихід, відомий як MIMO, і більше покриття.
1.2.14 IEEE 802.11p – стандарт прийнятий 2010 року для бездротової передачі інформації між високошвидкісними транспортними засобами і об'єктами транспортної інфраструктури з метою створення інтелектуальної транспортної системи. Передбачає використання частотного діапазону 5.9 GHz (5.85-5.925 GHz).
1.2.15 IEEE 802.11r – стандарт, що описує швидкий роумінг пристроїв з інтерфейсом Wi-Fi між різними точками доступу. З появою цього стандарту з'явилася можливість значно покращити роботу Інтернет-телефонії через безпроводові канали корпоративних мереж.
Стандарт дозволяє встановити всі параметри безпеки та якості обслуговування всього за 50 мс при перемиканні пристрою з однієї точки доступу на іншу. Цього часу цілком достатньо для роумінгу голосових викликів. Згідно з положеннями стандарту 802.11r, клієнти можуть використовувати основну точку доступу в якості зразка для налаштування параметрів підключення до інших точок доступу.
1.2.16 IEEE 802.11s - стандарт для реалізації повнозв'язних мереж (Wireless Mesh), де будь-який пристрій може служити як маршрутизатором, так і точкою доступу. Якщо найближча точка доступу перевантажена, дані перенаправляються до найближчого незавантаженого вузла. При цьому пакет даних передається від одного вузла до іншого, поки не досягне кінцевого місця призначення. У даному стандарті введені нові протоколи на рівнях MAC і PHY, які підтримують широкомовну і багатоадресну передачу, а також одноадресну поставку по системі точок доступу Wi-Fi, що самостыйно конфігуруються. C цією метою в стандарті введений чотирьохадресний формат кадру.
1.2.17 IEEE 802.11T, або беззатримне прогнозування експлуатаційних характеристик (WPP) - рекомендація і метод вимірювання. Описує специфікацію лабораторних досліджень, вимірів і обробки результатів для визначення робочих характеристик обладнання на практиці.
1.2.18 IEEE 802.11u – відносно новий стандарт, особливість якого полягає в полегшеному роумінгу між різнорідними мережами за рахунок поліпшеного виявлення і вибору мереж Wi-Fi на стороні клієнта.
Крім механізму захисту і шифрування WPA 2 з таким же рівнем захищеності, як в комерційних мережах, новий стандарт Wi-Fi пропонує єдиний автоматизований алгоритм для реєстрації в мережі. З таким методом реєстрації користувачеві більше не потрібно буде вручну вибирати мережу або вводити пароль.
1.2.19 IEEE 802.11v – стандарт, що забезпечує удосконалення безпроводового управління мережею на MAC IEEE 802.11, і PHY-рівнях.
1.2.20 IEEE 802.11y – стандарт який є аналогом стандарту IEEE 802.11g, але дає можливість працювати на значно більшій відстані - до 5000 м за умови розміщені на відкритому просторі. Саме з цією метою він і був створений. Для досягнення таких показників довелося використовувати більш високочастотні хвилі з діапазону 3.7 ГГц.
1.2.21 IEEE 802.11w – стандарт, що визначає методи та процедури поліпшення захисту та безпеки рівня управління доступом до середовища передачі даних (МАС). Протоколи стандарту структурують систему контролю цілісності даних, справжності їх джерела, заборони несанкціонованого відтворення та копіювання, конфіденційності даних і інших засобів захисту. У стандарті введено захист фрейму управління (MFP / Management Frame Protection), а додаткові заходи безпеки дозволяють нейтралізувати зовнішні атаки, такі, як, наприклад, DoS. Крім того, ці заходи забезпечать безпеку для найбільш вразливої мережевої інформації, яка передаватиметься по мережах з підтримкою IEEE 802.11r, k, y.
1.2.22 IEEE 802.11ac - це новий стандарт безпроводових мереж сімейства 802.11 для мереж Wi-Fi на частотах 5-6 ГГц. Пристрої, які працюють за цим стандартом, забезпечують швидкість передачі даних понад 1 Гбіт / с (до 6 Гбіт / с 8x MU-MIMO), що багаторазово вище, ніж існуючий на сьогоднішній день 802.11n. Стандарт передбачає використання до 8 антен MU-MIMO і розширення каналу до 80 і 160 МГц. За версією компанії Broadcom, даний стандарт відноситься до мереж нового покоління 5G.1 лютого 2013 року було прийнято чорнову редакцію версії 5.0. Станом на сьогодні, деякі виробники вже представили чіпи, що підтримують роботу за стандартом IEEE 802.11ac.
1.2.23 IEEE 802.11ad, або технологія WiGig – стандарт, що передбачає передачу Wi-Fi сигналу в невеликій зоні покриття на величезній швидкості. Стандарт WiGig IEEE 802.11ad здатний забезпечити передачу даних на швидкості 7 Гбіт / с.
Використання частоти 60 ГГц обмежує зону покриття WiGig приблизно до 12 метрів, при цьому технологія дозволяє зробити сигнал більш стійким і спрямованим, чого практично не було в минулих стандартах. Це робить WiGig 802.11ad зручним для використання в місцях з великою щільністю користувачів, наприклад, в офісах або лікарнях.
В останній версії WiGig стандарту, схваленої IEEE, була додана нова функція "Fast Session Transfer", яка дозволяє перемикатися між WiGig і звичайним WiFi в діапазонах 2,4 і 5 ГГц.
1.2.24 IEEE 802.11as – станом на сьогодні, поки що нереалізований стандарт, який використовує резонаторно-щілинні антени, що працюють на частоті 135 ГГц. Передбачає швидкість передачі даних до 20 Гбіт / c. Коефіцієнт підсилення антени при цьому дорівнює 5,68 дБ.
1.3 Види топології мереж
Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп’ютерної мережі звичайно розуміється фізичне розташування комп’ютерів мережі один відносно одного й спосіб з’єднання їх лініями зв’язку. Важливо відзначити, що поняття топології ставиться, насамперед, до локальних мереж, у яких структуру зв’язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв’язків звичайно схована від користувачів не занадто важлива, тому що кожний сеанс зв’язку може виконуватися по своєму власному шляху.
Топологія визначає вимоги до устаткування, тип використовуваного кабелю, можливі й найбільш зручні методи керування обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі.
Існує три основних топології мережі:
• шина (bus), при якій всі комп’ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв’язку й інформація від кожного комп’ютера одночасно передається всім іншим комп’ютерам (рис. 1);
• зірка (star), при якій до одного центрального пристрою приєднуються інші периферійні пристрої, причому кожний з них використовує свою окрему лінію зв’язку (рис. 2);
• кільце (ring), при якій кожний комп’ютер передає інформацію завжди тільки одному комп’ютеру, наступному в ланцюжку, а одержує інформацію тільки від попереднього комп’ютера в ланцюжку, і цей ланцюжок замкнутий в «кільце» (рис. 3).
На практиці нерідко використовують і комбінації базових топологій, але більшість мереж орієнтовані саме на ці три. Розглянемо тепер коротко особливості перерахованих мережних топологій.
1.3.1 Топологія «шина» (або, як її ще називають, «загальна шина») самою своєю структурою припускає ідентичність мережного устаткування комп’ютерів, а також рівноправність всіх абонентів (рис.1.1). При такому з’єднанні комп’ютери можуть передавати тільки по черзі, тому що лінія зв’язку єдина. У іншому випадку передана інформація буде спотворюватися в результаті накладення (конфлікту, колізії). Таким чином, у шині реалізується режим напівдуплексного обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).
У топології «шина» відсутній центральний абонент, через який передається вся інформація, що збільшує її надійність (адже при відмові будь-якого центра перестає функціонувати вся керована цим центром система). Додавання нових абонентів у шину досить просте й звичайно можливе навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями. Слід відзначити, що до кожного комп’ютера (крім двох крайніх) підходить два кабелі, що не завжди зручно.
Рисунок 1.1 – Зразок мережі, побудованої за топологією «шина»
Тому що дозвіл можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне устаткування кожного окремого абонента, апаратура мережного адаптера при топології «шина» виходить складніше, ніж при інших топологіях. Однак через широке поширення мереж з топологією «шина» (Ethernet, Arcnet) вартість мережного устаткування виходить не занадто високою.
Шині не страшні відмови окремих комп’ютерів, тому що всі інші комп’ютери мережі можуть нормально продовжувати обмін. Може здатися, що шині не страшний і обрив кабелю, оскільки в цьому випадку ми одержимо дві цілком працездатні шини. Однак через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв’язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних пристроїв – термінаторів. Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії й спотворюється так, що зв’язок по мережі стає неможливим. Таким чином при розриві або ушкодженні кабелю порушується узгодження лінії зв’язку, і припиняється обмін навіть між тими комп’ютерами, які залишилися з’єднаними між собою. Коротке замикання в будь-якій ділянці кабелю шини виводить із ладу всю мережу. Будь-яка відмова мережного устаткування в шині дуже важко локалізувати, тому що всі адаптери включені паралельно, і визначення, який з них вийшов з ладу, стає складною задачею.
При проходженні по лінії зв’язку мережі з топологією «шина», інформаційні сигнали послабляються й ніяк не відновлюються, що накладає тверді обмеження на сумарну довжину ліній зв’язку, крім того, кожний абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до прийомних вузлів мережного устаткування. Для збільшення довжини мережі з топологією «шина» часто використовують кілька сегментів (кожний з яких являє собою шину), з’єднаних між собою за допомогою спеціальних відновлювачів сигналів - репітерів.
Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно, тому що існують ще й обмеження, пов’язані з кінцевою швидкістю поширення сигналів по лініях зв’язку.
1.3.2 Топологія «Зірка» - це топологія з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти (рис.1.2). Весь обмін інформацією йде винятково через центральний пристрій, на який у такий спосіб лягає дуже велике навантаження. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального обладнання повинне бути істотно складнішим, аніж устаткування периферійних абонентів. Про рівноправність абонентів у цьому випадку говорити не доводиться. Ніякі конфлікти в мережі з топологією «зірка» у принципі неможливі, тому що керування повністю централізоване.
Рисунок 1.2 – Зразок мережі, побудованої за топологією «зірка»
Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп’ютерів, то вихід з ладу периферійного комп’ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, що залишилася, зате будь-яка відмова центрального пристрою робить мережу повністю непрацездатною. Тому повинні прийматися спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального пристрою і його мережної апаратури. Обрив будь-якого кабелю або коротке замикання в ньому при топології «зірка» порушує обмін тільки з одним комп’ютером, а всі інші комп’ютери можуть нормально продовжувати роботу.
На відміну від шини, у зірці на кожній лінії зв’язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їхнього з’єднання використовується дві лінії зв’язку, кожна з яких передає інформацію тільки в одному напрямку. Таким чином, на кожній лінії зв’язку є тільки один приймач і один передавач. Все це істотно спрощує мережне встаткування в порівнянні із шиною й рятує від необхідності застосування додаткових зовнішніх термінаторів. Проблема загасання сигналів у лінії зв’язку також вирішується в «зірці» простіше, ніж в «шині», адже кожний приймач завжди одержує сигнал одного рівня. Серйозний недолік топології «зірка» складається у жорсткому обмеженні кількості абонентів. Якщо підключення нових абонентів досить просте, то при їхньому перевищенні цієї кількості воно просто неможливо. Правда, іноді в зірці передбачається можливість нарощування, тобто підключення замість одного з периферійних абонентів ще одного центрального абонента (у результаті виходить топологія з декількох з’єднаних між собою зірок).
Зірка, показана на мал. 2, зветься активної, або справжньої зірки. Існує також топологія, що називається пасивною зіркою, що тільки зовні схожа на зірку (рис. 4). У цей час вона поширена набагато більше, ніж активна зірка. Досить сказати, що вона використовується в самій популярній на сьогоднішній день мережі Ethernet.
У центрі мережі з даною топологією міститься не комп’ютер, а концентратор, або хаб (hub), що виконує ту ж функцію, що й репітер. Він відновлює сигнали, що надходять, й пересилає їх в інші лінії зв’язку. Хоча схема прокладки кабелів подібна справжній або активній зірці, фактично ми маємо справу із шинною топологією, тому що інформація від кожного комп’ютера одночасно передається до всіх інших комп’ютерів, а центрального абонента не існує. Природно, пасивна зірка виходить дорожче звичайної шини, тому що в цьому випадку обов’язково потрібно ще й концентратор. Однак вона надає цілий ряд додаткових можливостей, пов’язаних з перевагами зірки. Саме тому останнім часом пасивна зірка усе більше витісняє справжню зірку, що вважається малоперспективною топологією.
Можна виділити також проміжний тип топології між активною й пасивною зіркою. У цьому випадку концентратор не тільки ретранслює сигнали, але й робить керування обміном, однак сам в обміні не бере участь.
Велика перевага зірки (як активної, так і пасивної) полягає в тому, що всі точки підключення зібрані в одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності мережі шляхом простого відключення від центра тих або інших абонентів (що неможливо, наприклад, у випадку шини), а також обмежувати доступ сторонніх користувачів до мережі. До кожного периферійного абонента у випадку зірки може підходити як один кабель (по якому йде передача в обох напрямках), так і два кабелі (кожний з них передає в одному напрямку), причому друга ситуація зустрічається частіше. Загальним недоліком для всіх топологій типу «зірка» є значно більша, ніж при інших топологіях, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп’ютери розташовані в одну лінію, то при виборі топології «зірка» знадобиться в кілька разів більше кабелю, чим при топології «шина». Це може істотно вплинути на вартість всієї мережі в цілому.
1.3.3.Топологія «Кільце» – це топологія, у якій кожний комп’ютер з’єднаний лініями зв’язку тільки із двома іншими: від одного він тільки одержує інформацію, а іншому тільки передає (рис.1.3). На кожній лінії зв’язку, як і у випадку зірки, працює тільки один передавач і один приймач. Це дозволяє відмовитися від застосування зовнішніх термінаторів. Важлива особливість кільця полягає в тому, що кожний комп’ютер ретранслює (відновлює) сигнал, тобто виступає в ролі репітера, тому загасання сигналу у всьому кільці не має ніякого значення, важливо тільки загасання між сусідніми комп’ютерами кільця. Чітко виділеного центра в цьому випадку немає, всі комп’ютери можуть бути однаковими. Однак досить часто в кільці виділяється спеціальний абонент, що управляє обміном або контролює обмін. Зрозуміло, що наявність такого керуючого абонента знижує надійність мережі, тому що вихід його з ладу відразу ж паралізує весь обмін.
Рисунок 1.3 – Зразок мережі, побудованої за топологією «кільце»
Строго говорячи, комп’ютери в кільці не є повністю рівноправними (у відмінність, наприклад, від шинної топології). Одні з них обов’язково одержують інформацію від комп’ютера, що веде передачу в цей момент, раніше, а інші – пізніше. Саме на цій особливості топології й будуються методи керування обміном по мережі, спеціально розраховані на «кільце». У цих методах право на наступну передачу переходить послідовно до наступного по колу комп’ютеру.
Підключення нових абонентів в «кільце» звичайно не викликає труднощів, хоча й вимагає обов’язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення. Як і у випадку топології «шина», максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить велика. Кільцева топологія звичайно є найбільш стійкою до перевантажень, вона забезпечує впевнену роботу із великими потоками переданої по мережі інформації, тому що в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутній центральний абонент (на відміну від зірки).
Оскільки сигнал у кільці проходить через всі комп’ютери мережі, вихід з ладу хоча б одного з них (або ж його мережного встаткування) порушує роботу всієї мережі в цілому. Точно так само будь-який обрив або коротке замикання в кожному з кабелів кільця робить роботу всієї мережі неможливої. Кільце найбільш уразливе до ушкоджень кабелю, тому в цій топології звичайно передбачають прокладку двох (або більше) паралельних ліній зв’язку, одна з яких перебуває в резерві.
У той же час велика перевага кільця полягає в тому, що ретрансляція сигналів кожним абонентом дозволяє істотно збільшити розміри всієї мережі в цілому (часом до декількох десятків кілометрів). Кільце щодо цього істотно перевершує будь-які інші топології.
Недоліком кільця (у порівнянні із зіркою) можна вважати те, що до кожного комп’ютера мережі необхідно підвести два кабелі.
Іноді топологія «кільце» виконується на основі двох кільцевих ліній зв’язку, що передають інформацію в протилежних напрямках. Мета подібного рішення – збільшення (в ідеалі удвічі) швидкості передачі інформації. До того ж при ушкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).
1.3.4 Топологія Token Ring (рис.1.4). Ця топологія заснована на топології "фізичне кільце з підключенням типу зірка". У даній топології всі робочі станції підключаються до центрального концентратора (Token Ring) як в топології фізична зірка. Центральний концентратор - це пристрій, який за допомогою перемичок забезпечує послідовне з'єднання виходу однієї станції з входом іншої станції.
Іншими словами за допомогою концентратора кожна станція з'єднується тільки з двома іншими станціями (попередньої і наступної станціями). Таким чином, робочі станції пов'язані петлею кабелю, за якою пакети даних передаються від однієї станції до іншої і кожна станція ретранслює ці послані пакети. У кожній робочій станції є для цього приймально-передавальний пристрій, який дозволяє керувати проходженням даних в мережі. Фізично така мережа побудована за типом топології "зірка".
Рисунок 1.4 – Зразок мережі, побудованої за топологією «token ring»
Концентратор створює первинне (основне) і резервне кільце. Якщо в основному кільці станеться обрив, то його можна обійти, скориставшись резервним кільцем, так як використовується чотирижильний кабель. Відмова станції або обрив лінії зв'язку робочої станції не потягне за собою відмову мережі як в топології кільце, тому що концентратор відключає несправну станцію і замкне кільце передачі даних.
В архітектурі Token Ring маркер передається від вузла до вузла по логічному кільцю, створеному центральним концентратором. Така маркерна передача здійснюється у фіксованому напрямку. Станція, що володіє маркером, може відправити дані іншої станції.
Для передачі даних робочі станції повинні спочатку дочекатися приходу вільного маркера. У маркері міститься адреса станції, яка послала цей маркер, а також адресу тієї станції, якій він призначається. Після цього відправник передає маркер наступній в мережі станції для того, щоб і та могла відправити свої дані.
Один з вузлів мережі (зазвичай для цього використовується файл-сервер) створює маркер, який відправляється в кільце мережі. Такий вузол виступає в якості активного монітора, який стежить за тим, щоб маркер ні загублений або знищений.
Перевагами мереж топології Token Ring є можливість забезпечення рівного доступу до всіх робочих станцій та висока надійність, тому що мережа стійка до несправностей окремих станцій і до розривів з'єднання окремих станцій.
Недоліком мереж топології Token Ring є велика витрата кабелю і відповідно дорога розводка ліній зв'язку.
1.3.5 Топологія типу «дерево» (рис.1.5). Реальні комп'ютерні мережі постійно розширюються і модернізуються. Тому майже завжди така мережа є гібридною, тобто її топологія представляє собою комбінацію декількох базових топологій. Топологію "дерево"можна розглядати як об'єднання кількох "зірок". Саме ця топологія сьогодні є найбільш популярною при побудові локальних мереж [3].
Рисунок 1.5 – Зразок мережі, побудованої за топологією «дерево»
1.4 Опис технології PoE
Вперше застосована до телефонів, які працюють за принципом Voice-over-IP (VoIP), технологія Power over Ethernet (PoE) придбала популярність серед проектувальників систем і інсталяторів. За цією технологією, живлення на мережеві прилади транслюються по тому ж самому кабелю категорії 5 або вище, який служить для передачі даних по Ethernet [4].
Початком мережевої лінії з таким живленням служить комутатор PoE (switch) або проміжний інжектор PoE (midspan). У них звичайна змінна напруга 220 В перетвориться в постійну 48 В (точніше, допускається, щоб її значення лежало в діапазоні від 36 до 57 В), яке зводиться в лінію Ethernet. Далі з комутатора або інжектора виходить кабель Ethernet, в якому дві з чотирьох наявних у ньому пар використовуються для подачі живлення на той пристрій, до якого веде цей кабель.
Якщо мережевий пристрій підтримує PoE, то це означає, що при приєднанні до ного мережевого кабелю, підключеного до комутатора або інжектору PoE, він буде підключений.
Якщо ж пристрій PoE не підтримує, то підключити його можна через спліттер PoE (PoE splitter) - пристрій, який отримує живлення по Ethernet, а на виході має окремо роз'єм Ethernet і вихід для живлячої напруги. За допомогою спліттеров в системі, побудованої на PoE, можна застосовувати технічні засоби, які не підтримують цю технологію.
Головна перевага технології PoE - відсутність необхідності тягнути до мережевих пристроїв окрему електропроводку для подачі живлення туди, де її немає. Безпроводові точки доступу, камери відеоспостереження, системи контролю доступу, які отримують живлення за технологією PoE, можна встановлювати скрізь, де це необхідно. Полегшується робота інсталятора у важкодоступних місцях.
Коли пристрій з підтримкою PoE включається до джерела живлення, виконується процедура підтвердження того, що зв'язок встановлено. Так мінімізується ризик того, що пристрій, що не підтримує PoE, буде пошкоджено при випадковому підключенні до джерела живлення PoE.
Коли замовник розгортає у себе нову мережу з підтримкою PoE, він купує комутатори PoE. Якщо ж він хоче впровадити PoE в мережу існуючу, то природним буде його небажання викидати минулі комутатори і витрачатися на нові, з підтримкою PoE. У цьому випадку вигідніше встановити проміжні інжектори PoE. Вони заводять живлення в кабель Ethernet вже після виходу цього кабелю з порту комутатора.
Отже, живлення і дані передаються за технологією PoE одночасно через один роз'єм RJ45. При цьому в пристрої з таким живленням зберігається традиційна можливість живити його від звичайного джерела постійного струму.
Параметри використання технології PoE визначаються стандартом IEEE 802.3af. Він встановлює, зокрема, що потужність живлення, яку забезпечує джерело струму - комутатор або інжектор PoE, - складає 15,4 Вт. Дана величина підібрана з таким розрахунком, щоб після всіх втрат в кабелі до мережевого пристрою доходило не менше, ніж 12,95 Вт. Стандарт ділить пристрої, що працюють за технологією PoE, на п'ять класів: нульовий клас з потужністю від 0 до 12,95 Вт, перший - від 0 до 3,8 Вт, другий - від 3,8 до 6,5 Вт, третій - від 6,5 до 12,95 вт. Четвертий клас був зарезервований на майбутнє і відповідає більш новим стандартом, - IEEE 802.3at. Цей стандарт визначає технологію, іменовану PoE + (інакше PoE Plus або High PoE), і дозволяє подавати за тим же двом парам з чотирьох, наявних в кабелі Ethernet, живлення потужністю 30 Вт. З урахуванням розсіювання частини потужності в кабелі, кінцевий пристрій гарантовано отримує в такому випадку 25,5 Вт.
2 побудова БЕЗПРОВОДОВОЇ МЕРЕЖІ WLAN
2.1 Визначення оптимальних рішень для побудови мережі
В даній роботі розглядається можливість створення локальної мережі в масштабі мікрорайону міста, розраховуються найбільш прийнятні шляхи її організації.
Місто Остер знаходиться у Козелецькому районі Чернігівської області на відстані 70 км від Києва. Населення – близько 7000 чол. Розвинута інфраструктура, яка покликана забезпечувати не лише потреби міста, а й прилеглих населених пунктів, спонукає до впровадження нових комунікаційних мереж аби задовольняти потреби як населення так і об’єктів комерційної діяльності в регіоні.
Для найбільш правильного проектування мережі перш за все слід чітко визначити цілі в яких вона буде використовуватись (а відповідно і потреби які будуть висуватися до мережі), специфіку умов в яких вона буде будуватися а також економічну доцільність побудови.
Обрана ділянка, де проектується мережа має свої особливості: по-перше, безпосередня близькість вод річки Десна на заході від міста вносить ризик підтоплення (особливо у період весняного розливу) і, як наслідок, робить використання проводової мережі менш надійним у порівнянні з безпроводовою. Другим чинником є розміщення абонентів на місцевості: здебільшого це приватна забудова з невеликими прилеглими ділянками, а відстань між будинками складає в середньому 30-50 метрів. При цьому всі будівлі розміщені в зоні прямої видимості одна від одної. Враховуючи все це, можна зробити висновок що прокладання кабелю робить мережу не лише вразливою для зовнішніх чинників а й дорожчою ніж при використанні безпроводових технологій.
На сьогоднішній день найбільшого поширення набули мережі Wi-Fi та WiMAX (стандарти IEEE 802.11 та IEEE 802.16 відповідно). Порівняємо їх та оберемо той варіант, що найкраще задовольняє нашим вимогам.
Стандарт IEEE 802.16, або WiMax було опубліковано у квітні 2002 року для надання широкосмугового доступу до мережі через радіоканал. На теперішній час існує чотири стандарти WiMax [5]. Їхні параметри наведені у табл.1.1.
Таблиця 2.1 — Основні характеристики стандартів WiMax
|
Стандарт |
802.16d |
802.16e |
802.16m |
802.16n |
|
Частота, ГГц |
1,5-11 |
2,3-13,6 |
20 |
В розробці |
|
Радіус покриття, м |
2500-80000 |
1000-1500 |
50000 |
- |
|
Пропускна здатність |
до 75 Мбіт/с |
до 40 Мбіт/с |
до 1 Гбіт/с |
до 10 Гбіт/с |
Без сумніву, з огляду на параметри, технологія WiMax цілковито задовольняє вимогам мережі, що проектується, втім існує рад причин, що робить її використання недоцільним в даному випадку.
Головними недоліками побудови мережі на базі стандарту IEEE 802.16 є висока вартість обладнання необхідного для цього і використання ліцензованих частот. Крім того, слід враховувати що використання надвисоких частот, в подальшому може стати причиною погіршення стану здоров’я населення, що перебуває у зоні покриття мережі.
Беручи до уваги масштаби мережі, що проектується, умови а також фінансові можливості потенційних абонентів, найбільш привабливим видається побудова мережі WLAN (Wireless Local Area Netowork) на базі стандарту IEEE 802.11, шляхом використання кількох потужних точок доступу, з’єднаних в режимі «мосту». На сьогодні одночасно використовується кілька стандартів безпроводового зв’язку сімейства IEEE 802.11. Розглянемо їх більш детально.
Як вже було зазначено, стандарт IEEE 802.11a працює на частототах 2,4 та 5 ГГц та дозволяє обмінюватись трафіком на відстані до 100 м зі швидкістю 54 Мбіт/с. Такі характеристики цілком задовольняють вимогам мережі, що проектується, але існує ряд вагомих причин чому дане рішення не є оптимальним: по-перше, смуга частот 5ГГц в де-яких країнах (і Україна входить до їх числа) використовується у військовій радіолокації, що унеможливлює її задіяння, по-друге, обладнання призначене для роботи з даним стандартом є менш універсальним ніж, скажімо, обладнання під IEEE 802.11g.
Cтандарт IEEE 802.11b, розроблений у 1999 році, застарілий та вже не відповідає сучасним вимогам у плані швидкості – пропускна здатність при використанні цього стандарту складає лише 11 Мбіт/с, а цього не достатньо для надання абоненту повноцінного сервісу. Втім, задіявши обладнання IEEE 802.11b+ (розширення стандарту, що передбачає використання двійкового пакетного згорткового кодування (РВСС)) стає можливим збільшити швидкість до 22 Мбіт/с. Важливою перевагою даного стандарту є великий радіус покриття мережі – близько 300 м. Таким чином кількість необхідних для будівництва мережі точок доступу можна скоротити приблизно втричі.
Результатом подальшого розвитку стандарту IEEE 802.11b можна вважати стандарт IEEE 802.11g. Він успадкував якості свого попередника, при цьому збільшивши максимальну пропускну здатність до 108 Мбіт/с (за умови використання двійкового пакетного згорткового кодування). Також слід зазначити, що обладнання стандартів IEEE 802.11g і IEEE 802.11b цілком сумісне, що робить мережу більш гнучкою.
Стандарт IEEE 802.11n підвищує швидкість передачі даних практично вчетверо в порівнянні з пристроями стандартів 802.11g (максимальна швидкість яких дорівнює 54 Мбіт / с), за умови використання в режимі 802.11n з іншими пристроями 802.11n. Теоретично 802.11n здатний забезпечити швидкість передачі даних до 600 Мбіт/с, застосовуючи передачу даних відразу через чотири антени. При використанні однієї антени - до 150 Мбіт/с. Пристрої 802.11n працюють в діапазонах 2,4-2,5 або 5,0 ГГц. Радіус зони покриття такої мережі складатиме близько 300 м. На сьогоднішній день ринок обладнання для роботи в мережах стандарту 802.11n включає широкий асортимент товарів за прийнятними цінами.
IEEE 802.11ac - це новий стандарт безпроводових мереж сімейства 802.11. Працює на частотах 5-6 ГГц. Пристрої, які працюють за цим стандартом, забезпечують швидкість передачі даних понад 1 Гбіт/с (до 6 Гбіт/с 8x MU-MIMO), що багаторазово вище, ніж існуючий на сьогоднішній день 802.11n. Стандарт передбачає використання до 8 антен MU-MIMO. Важливим недоліком є менший у порівнянні з IEEE 802.11n радіус зони покриття мережі – близько 200м а також невиправдано висока ціна як абонентського обладнання, так і точок доступу.
Таким чином, проаналізувавши всі переваги і недоліки кожного зі стандартів, можна дійти висновку, що найбільш прийнятним видається проектування мережі на базі стандарту IEEE 802.11n, оскільки він забезпечує достатню швидкість передачі даних на більші, в порівнянні з іншими стандартами, відстані, а вартість необхідного обладнання лежить в розумних межах.
2.2 Розрахунок необхідних параметрів мережі та вимоги до неї
Перш за все, необхідно визначитись для яких цілей буде використовуватись мережа, а це, в свою чергу дасть відповідь на те, які вимоги висуватимуться до неї. На сьогоднішній день ринок інформатизаційних послуг є надзвичайно широким, спостерігається тенденція до універсалізації засобів телекомунікацій, що вимагає постійного збільшення таких параметрів як пропускна здатність, радіус покриття мереж, безпека інформації, тощо. Так, наприклад, якщо нещодавно телебачення, телефонні і комп’ютерні мережі були побудовані абсолютно незалежно одна від одної, то тепер потребу в усіх цих сервісах можна вирішити, підключивши абонента до єдиної мережі.
Безперечно, такий підхід дозволяє зменшити витрати як з боку операторів і провайдерів, які надають ці послуги, так і з боку клієнтів, що їх оплачують, разом з тим Інтернет-трафік зростає, а відповідно зростає і навантаження на мережу. Саме тому для якісного обслуговування абонентів мережі важливо визначити які параметри вона повинна мати, аби забезпечити усі їх потреби, враховуючи при цьому фінансові витрати.
Одним з основних параметрів мережі для більшості абонентів в обраному регіоні, враховуючи ординарність її застосування слід вважати пропускну здатність. Проведемо аналіз типових вимог до швидкості обміну трафіком (табл.2.2).
Таблиця 2.2 — Типові сервіси, що надаються у мережі WLAN та необхідна швидкість для їх повоцінного функціонування
|
Назва послуги |
Швидкість прийому, необхідна для роботи, Кбіт/с |
|
Завантаження Інтернет-сторінок |
256 |
|
Передача голосової інформації |
128 |
|
з можливістю проведення відозв`язку |
512 |
|
Відтворення відео он-лайн в FullHD якості |
|
|
відеопотік |
12 288 |
|
аудіопотік |
192 |
Продовження таблиці 2.2 — Типові сервіси, що надаються у мережі WLAN та необхідна швидкість для їх повоцінного фунціонування
|
Обмін данними |
7 232 |
|
Разом: |
20 480 |
Таким чином можна підсумувати що для комфортного користування усіма сервісами, що надаватиме мережа, абоненту потрібна швидкість 20480 Кбіт/с або 20 Мбіт/с. При цьому слід зазначити, що розрахунок проводився з урахуванням того факту, що користувач користується усіма наведеними вище послугами одночасно, що малоймовірно на практиці.
Наступним кроком для визначення параметрів майбутньої мережі буде розрахунок кількості абонентів підключених до неї. При цьому важливо також врахувати перспективи розширення мережі, пов’язаних як зі зростанням інформатизації населення так і з можливим збільшенням зони покриття. Для цього ознайомимося з темпами збільшення кількості користувачів Інтернету впродовж останніх п’яти років. Як видно з рис.2.1, станом на сьогодні, до всесвітньої мережі має доступ близько 40% населення України, і цей показник зростає в середньому на 6% в рік. В дрібних містах цей відсоток дещо нижчий і складає 30-35%. Отже, беручи до уваги ці дані, а також той факт, до дана ділянка не лежить в зоні покриття мереж інших постачальників безпроводового Інтернету, слід очікувати що впродовж найближчих двох років до мережі приєднається 40% будинків, які лежать в зоні покриття мережі.
Рисунок 2.1 – Графік зростання відсотку користувачів Інтернету по відношенню до загальної кількості населення в період з 2008 по 2013 роки.
Використовуючи план-схему частини міста, де буде розгортатися мережа, визначимо місцезнаходження точок доступу виходячи з того, щоб на кожну припадала приблизно однакова кількість абонентів (рис.2.2).
Рисунок 2.2 – План-схема західної частини м.Остер з позначенням розміщення обладнання та зони покриття мережі
Як видно зі схеми, локальний вузол власника первинної мережі по звитій парі з’єднується з мережевим комутатором, який в свою чергу об’єднує три точки доступу. При цьому слід зазначити що оскільки відстань між локальним вузлом та мережевим комутатором складає 500 м, для запобігання загасанню сигналу, необхідне встановлення репітерів для його підсилення, на кожну ділянку довжиною 120-150 м. Зменшити загасання можна також, використовуючи екранований кабель 6 категорії.
Мережевий комутатор розподіляє трафік на точки доступу, кожна з яких має свою зону покриття радіусом 300м. Кількість абонентів що можуть підключитися до кожної з точок наведена в табл.2.3
Таблиця 2.3 — Кількість потенційних абонентів, що знаходяться в зоні покриття кожної точки доступу мережі WLAN
|
Зона покриття |
Кількість будинків в зоні покриття |
|
Точка доступу №1 |
25 |
|
Точка доступу №2 |
25 |
|
Точка доступу №3 |
24 |
Таким чином сукупно мережа може об’єднати 74 подвір’я. Беручи до уваги середньостатистичний відсоток населення України, що має доступ до мережі Інтернет, знаходимо очікувану кількість абонентів:
N = 740,4 ≈ 30
Тепер, для вибору необхідного обладнання потрібно розрахувати пропускну здатність для кожної точки та всієї мережі в цілому. Для цього помножимо кількість абонентів на кожній точці доступу на виділену для кожного абонента швидкість (формула 2.1):
, (2.1)
де Cm – необхідна пропускна здатність точки доступу;
Cаб – пропускна здатність на одного абонента;
Nm – кількість абонентів в зоні покриття точки доступу
Тоді:
Кбіт/с
Кбіт/с
Кбіт/с
Швидкість передачі даних на мережевому комутаторі розраховуємо за формулою (2.2):
, (2.2)
Отже:
Cзаг = 204800+204800+196608 = 606208 Кбіт/с
Таким чином для повноцінного забезпечення абонентів мережі усім спектром послуг, на мережевому комутаторі необхідно забезпечити пропускну здатність каналу 592 Мбіт/с. Щоб це зробити між локальним вузлом первинної мережі та мережевим комутатором потрібно створити з’єднання Gigabit Ethernet, що робить можливим передачу інформації на швидкості 1 Гбіт/с. Для уникання загасань в кабелі, через кожні 130-170 м встановлюються підсилювачі сигналу з підтримкою технології PoE (Power over Ethernet). Її суть полягає у тому, що встановлене обладнання не потребує наявності поблизу джерела живлення, оскільки струм, який забезпечує його функціонування передається тим же шляхом що і данні – кабелем Ethernet. Такий підхід допоможе скоротити витрати та об’єм робіт з монтажу.
Для розподілу трафіку між точками доступу необхідний мережений комутатор з підтримкою PoE та мінімум трома портами Gigabit Ethernet. На сьогоднішній день асортимент таких пристроїв достатньо широкий.
Наступними ланками мережі є три точки доступу, під`єднані до комутатора за допомогою екранованого кабелю звитої пари 6 категорії. Головною вимогою до них є можливість роботи зі стандартом IEEE 802.11n. Варто відмітити, що обладнання із заявленою підтримкою цього стандарту в основному представлено пристроями з максимальною пропускною здатністю 300 або 450 Мбіт/с, тому оскільки їх вартість відрізняється не суттєво, слід зупинитися на останніх. Це не матиме великого значення на першому етапі існування мережі, але залишає перспективи для її розширення в подальшому, без зайвих фінансових витрат. Бажано щоб точка за замовчуванням була обладнана достатньо потужним передавачем – це також дозволить уникнути витрат, пов’язаних зі встановленням антен зі збільшеним коефіцієнтом підсилення.
Кінцевою ланкою мережі можна вважати обладнання користувача: маршрутизатор або адаптер безпроводової мережі. До них висуваються та ж вимога що і до точок доступу – можливість роботи зі стандартом IEEE 802.11n. Проблем з вибором таких пристроїв виникати не повинно – виробники безпроводового обладнання поступово відмовляються від підтримки застарілих стандартів на користь більш сучасного IEEE 802.11n. Як результат – ціни на такі комплектуючі є цілком прийнятними.
Не виключена можливість певного зменшення швидкості прийому-передачі даних для абонентів, що знаходяться на великій відстані від точок доступу, особливо якщо існують значні перешкоди на шляху проходження сигналу (насадження, стіни будівель, дощ, туман, тощо). У разі виникнення проблем такого характеру існує кілька шляхів їх вирішення: підключення до приймаючого обладнання клієнта антен з більшим коефіцієнтом підсилення або винесення існуючих у зону прямої видимості, наприклад на дахи будинків.
2.3 Методи забезпечення безпеки інформації в мережі WLAN
Питання безпеки локальних мереж загального користування не стоїть так гостро, порівняно з мережами, наприклад, комерційних установ, втім захищеність інформації повинна залишатися важливим пріоритетом для постачальника послуг в галузі телекомунікацій.
На сьогоднішній день розроблено достатньо методів для забезпечення безпеки безпроводових мереж. За принципом роботи ці методи можна поділити на методи фільтрації, методи автентифікації та методи шифрування. Розглянемо кожен з них більш детально [7].
2.3.1 Методи фільтрації. До методів фільтрації можна віднести фільтрацію MAC-адрес та режим прихованого ідентифікатора SSID (англ. Service Set IDentifier).
MAC-адреса (від англ. Media Access Control - управління доступом до носія) — це унікальний ідентифікатор, що зіставляється з різними типами устаткування для комп’ютерних мереж. Хоча фізичні адреси MAC є постійним, є кілька механізмів, що дозволяють модифікації, або підміни МАС-адреси, яка повідомляється операційній системі.
При використанні фільтрації за MAC-адресою існує три підходи її реалізації:
- точка доступу дозволяє доступ для обладнання, що має будь-яку MAC-адресу.
- доступ мають лише пристрої, МАС-адреси яких внесені до попередньо сформованого списку (так званого «білого списку»)
- доступ дозволений пристроям з будь-якою МАС-адресою за винятком тих, що внесені до списку («чорний список»)
З точки зору безпеки найбільш привабливим є другий варіант. Втім і він не гарантує повної захищеності мережі, оскільки існують методи підстановки МАС-адреси аналогічній внесеній у «білий список».
Метод використання режиму прихованого ідентифікатора SSID полягає в наступному: для свого виявлення точка доступу періодично розсилає кадри-маячки (англ. beacon frames). Кожен такий кадр містить службову інформацію для підключення і, зокрема, присутній SSID (ідентифікатор безпроводової мережі). У разі прихованого SSID це поле порожнє, тобто неможливо виявлення безпроводової мережі і підключення до неї, не знаючи значення SSID, неможливе. Але всі станції в мережі, підключені до точки доступу, знають SSID і при підключенні, коли розсилають Probe Request запити, вказують ідентифікатори мереж, наявні в їх профілях підключень.
Вразливим місцем цього методу є можливість прослуховування робочого трафіку, з метою отримання значення SSID, необхідного для підключення до бажаної точки доступу.
2.3.2 Методи автентифікації. Автентифікація – це процедура встановлення належності користувачеві інформації в системі пред'явленого ним ідентифікатора. Згідно зі стандартом IEEE 802.11, в мережах Wi-Fi можуть застосовуватись відкрита автентифікація (Open Authentication) або автентифікація із загальним ключем.
Суть відкритої автентифікації полягає в наступному: робоча станція робить запит автентифікації, в якому присутня тільки MAC-адреса клієнта. Точка доступу відповідає або відмовою, або підтвердженням автентифікації. Рішення приймається на основі MAC-фільтрації, тобто по суті це захист на основі обмеження доступу. Такий спосіб захисту від зламу мережі вважається вкрай ненадійним.
Автентифікація із загальним ключем (англ. Shared Key Authentication) зводиться до таких кроків: спершу необхідно налаштувати статичний ключ шифрування алгоритму WEP (англ. Wired Equivalent Privacy). Клієнт робить запит у точки доступу на автентифікаціяю, на що отримує підтвердження, яке містить 128 байт випадкової інформації. Станція шифрує отримані дані алгоритмом WEP (проводиться побітове додавання за модулем 2 даних повідомлення з послідовністю ключа) і відправляє зашифрований текст разом із запитом на асоціацію. Точка доступу розшифровує текст і порівнює з вихідними даними. У разі збігу відсилається підтвердження асоціації, і клієнт вважається підключеним до мережі.
Схема аутентифікації із загальним ключем вразлива до атак «Man in the middle». Алгоритм шифрування WEP - це простий XOR (алгоритм шифрування, який у якості ключа використовує ключове слово та може бути записаний формулою) ключова послідовність з корисною інформацією, отже, прослухавши трафік між станцією і точкою доступу, можна відновити частину ключа.
IEEE почав розробки нового стандарту IEEE 802.11i, але через труднощі твердження, організація WECA (англ. Wi-Fi Alliance) спільно з IEEE анонсували стандарт WPA (англ. Wi-Fi Protected Access). У WPA використовується TKIP (англ. Temporal Key Integrity Protocol, протокол перевірки цілісності ключа), який використовує вдосконалений спосіб управління ключами і покадрову зміну ключа.
WPA також використовує два способи аутентифікації: автентифікацію за допомогою попередньо встановленого ключа WPA-PSK (англ. Pre-Shared Key) або Enterprise Autentification та автентифікацію за допомогою RADIUS-сервера (англ. Remote Access Dial-in User Service).
2.3.3 Методи шифрування. На сьогоднішній день в безпроводових мережах застосовуються наступні алгоритми шифрування: WEP, TKIP, CKIP, AES, WPA, WPA2.
Wired Equivalent Privacy (WEP) використовується для забезпечення конфіденційності та захисту даних, що передаються від авторизованих користувачів безпроводової мережі від прослуховування. Існує два різновиди WEP: WEP-40 і WEP-104, що розрізняються тільки довжиною ключа.
В основі WEP лежить потоковий шифр RC4, вибраний через свою високу швидкость роботи і можливість використання змінної довжини ключа. Для підрахунку контрольних сум використовується CRC32.
Кадр WEP включає в себе наступні поля: вектор ініціалізації довжиною 24 біти, порожнє місце (6 біт), ідентифікатор ключа (англ. Key ID) (2 біти), дані та контрольна сума (32 біта). Останні дві складові кадру зашифровані, решта – ні.
Ключі мають довжину 40 і 104 біта для WEP-40 і WEP-104 відповідно. Використовуються два типи ключів: ключі за замовчуванням і призначені ключі. Призначений ключ відповідає певній парі відправник-одержувач. Може мати будь-яке, заздалегідь обумовлене сторонами значення. Якщо ж сторони вважатимуть за краще не використовувати призначений ключ, їм видається один з чотирьох ключів за замовчуванням зі спеціальної таблиці. Для кожного кадру даних створюється сід (англ. Seed), що представляє собою ключ з приєднаним до нього вектором ініціалізації.
Наразі алгоритм шифрування WEP вважається застарілим, оскільки за наявності спеціальних програмних засобів може бути зламаним за лічені хвилини навіть некваліфікованим зловмисником.
Протокол шифрування TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) використовує той же шифр RC4 що і WEP, але тепер ініціалізаційний вектор має довжину 48 біт, крім цього додано протокол Michael для перевірки цілісності повідомлень (Message Integrity Check - MIC). Якщо протягом хвилини буде надіслано більше двох кадрів, які не пройшли перевірку, то клієнт безпровоової мережі буде заблокований на одну хвилину. Шифрування RC4 проводиться іншим чином ніж у випадаку з використанням WEP завдяки реалізації захисту від відомих атак на цей шифр. Втім, через вразливість шифрування RC4, то і протокол TKIP вважається недостатньо надійним.
Cisco Key Integrity Protocol (CKIP) - це власний протокол захисту Cisco для шифрування в середовищі 802.11. Загалом за своєю суттю протокол подібний до TKIP. Для вдосконалення захисту безпроводових мереж CKIP використовує маніпуляції з ключем та присвоєння номеру послідовності повідомлення. Важливо відмітити той факт, що протокол CKIP не використовується для мережевої аутентифікації WPA/WPA2-Personal, тому застосовується рідко.
Advanced Encryption Standard (AES), також відомий як RIJNDAEL, - це симетричний алгоритм блочного шифрування (розмір блоку - 128 біт, ключ - 128/192/256 біт), обраний в ході конкурсу і прийнятий в якості американського стандарту шифрування урядом США. Вибір був зроблений з розрахунком на повсюдне використання як і у його попередника - алгоритму DES.
У 1998 році NIST (National Institute of Standards and Technology) оголосив конкурс на створення алгоритму, який задовольняє висунутим інститутом вимогам. Він опублікував всі несекретні дані про тестування кандидатів на роль AES і зажадав від авторів алгоритмів повідомити про базові принципи побудови використаних в них констант. На відміну від ситуації з DES, NIST при виборі AES не став спиратися на секретні і, як наслідок, заборонені до публікації дані про дослідження алгоритмів-кандидатів.
До алгоритму висувалися наступні вимоги:
- реалізація шифрування приватним ключем;
- алгоритм повинен являти собою блоковий шифр;
- можливість роботи з 128-розрядними блоками даних і ключами трьох розмірів (128, 192 і 256 розрядів).
Необов’язковими рекомендаціями були:
- використання операцій, які легко реалізовуються як апаратно (у мікрочіпах), так і програмно (на персональних комп'ютерах і серверах);
- орієнтація на 32-розрядні процесори;
- максимально спрощена структура шифру для того, щоб всі зацікавлені сторони були в змозі самостійно провести незалежний криптоаналіз алгоритму і переконатися, що в ньому не закладено жодних недокументованих можливостей.
Крім того, алгоритм, який претендує на роль стандарту, повинен поширюватися по всьому світу на неексклюзивних умовах і без плати за користування патентом.
Перед першим туром конкурсу в NIST надійшло 21 пропозиція, 15 з яких відповідали висунутим критеріям. Потім були проведені дослідження цих рішень, у тому числі пов'язані з дешифровкою і перевіркою продуктивності, і отримані експертні оцінки фахівців з криптографії, за висновком яких найбільш ефективним було визнано алгоритм шифрування RIJNDAEL. 26 травня 2002 алгоритм AES, побудований на базі RIJNDAEL був оголошений стандартом. Механізм шифрування AES достатньо складний, втім на сьогоднішній день він є одним з найпоширеніших, оскільки ефективно забезпечує захист інформації.
Протокол безпеки WPA (Wi-Fi Protected Access, захищений доступ Wi-Fi) був стандартизований в 2003 році і відразу знайшов своє застосування. Головною відмінністю протоколу WPA від WEP стала наявність динамічної генерації ключів шифрування, що дозволило кодувати кожен пакет, що відправляється, власним ключем шифрування. Крім того, кожен пристрій в мережі забезпечується додатковим ключем, який змінюється через певний проміжок часу.
Автентифікація відбувається із застосуванням протоколу автентифікації ЕАР (Extensible Authentication Protocol, розширюваний протокол автентифікації) за допомогою служби (сервера), дистанційної автентифікації RADIUS або попередньо погодженого загального ключа. При цьому автентифікація передбачає вхід користувача після введення логіна і пароля, які перевіряються на сервері аутентифікації RADIUS.
Для шифрування даних використовується модернізований алгоритм шифрування RC4, заснований на протоколі короткострокової цілісності ключів TKIP. Це дозволяє не тільки підвищити рівень захищеності даних, але і зберегти зворотну сумісність з протоколом безпеки WEP.
Шифрування базується на використанні випадкового вектора ініціалізації IV (Initialization Vector, вектор ініціалізації) і WEP-ключа, які складаються і в подальшому використовуються для кодування пакетів. Результатом такого складання може стати величезна кількість різних ключів, що дозволяє домогтися практично стовідсоткового захисту даних.
Крім того, протокол безпеки WPA підтримує вдосконалений стандарт шифрування AES. Цей стандарт використовує захищений алгоритм кодування, який набагато ефективніше алгоритму RC4. Проте за це доводиться платити підвищеною втратою трафіку і, відповідно, зменшенням пропускної здатності мережі.
Примітним є той факт, що для роботи з протоколом безпеки WPA необхідно, щоб всі пристрої, підключені до мережі, мали його підтримкою. В іншому випадку буде використовуватися стандартний протокол безпеки WEP.
WPA2 – це логічне продовження вдосконалення протоколу WPA, прийнятим Інститутом інженерів з електротехніки та електроніки у червні 2004 року. Він забезпечує найвищий рівень захисту даних і контроль доступу в безпроводових мережах для корпоративних (WPA2-Enterprise) та індивідуальних користувачів (WPA2-Personal).
WPA2 істотно підвищує захищеність безпроводових мереж Wi-Fi в порівнянні з колишніми технологіями. Новий стандарт передбачає, зокрема, обов'язкове використання більш потужного алгоритму шифрування AES (Advanced Encryption Standard) і аутентифікації 802.1X.
На сьогоднішній день для забезпечення надійного механізму безпеки в корпоративній безпроводовій мережі необхідне (і обов'язкове) використання пристроїв і програмного забезпечення з підтримкою WPA2. Попередні покоління протоколів - WEP і WPA містять елементи з недостатньо сильними захистом і алгоритмами шифрування.
Протоколи WPA2 працюють у двох режимах аутентифікації: персональному (Personal) і корпоративному (Enterprise). У режимі WPA2-Personal з введеної відкритим текстом парольної фрази генерується 256-розрядний ключ PSK (PreShared Key). Ключ PSK спільно з ідентифікатором SSID (Service Set Identifier) використовуються для генерації тимчасових сеансових ключів PTK (Pairwise Transient Key), для взаємодії безпроводових пристроїв. Як і статичному протоколу WEP, протоколу WPA2-Personal притаманні певні проблеми, пов'язані з необхідністю розподілу та підтримки ключів на безпроводових пристроях мережі, що робить його більш зручним для застосування в невеликих мережах з десятка пристроїв, в той час як для до орпоратівних мереж оптимальний WPA2 -Enterprise.
У режимі WPA2-Enterprise вирішуються проблеми, що стосуються розподілу статичних ключів та управління ними, а його інтеграція з більшістю корпоративних сервісів автентифікації забезпечує контроль доступу на основі облікових записів. Для роботи в цьому режимі потрібні такі реєстраційні дані, як ім'я та пароль користувача, сертифікат безпеки або одноразовий пароль, автентифікація здійснюється між робочою станцією і центральним сервером автентифікації. Точка доступу або безпроводовий контролер проводять моніторинг підключень і направляють автентифікаційні запити на відповідний сервер автентифікації (як правило, це сервер RADIUS, наприклад Cisco ACS). Базою для режиму WPA2-Enterprise служить стандарт 802.1X, що підтримує автентифікацію користувачів і пристроїв, придатну як для проводових комутаторів, так і для безпроводових точок доступу.
Таким чином, можна констатувати, що найбільш ефективним для застосування в мережі WLAN є метод WPA2-Personal, оскільки він забезпечує високий рівень захисту інформації та підтримується усім сучасним обладнанням безпроводового зв’язку.
3 РОЗРАХУНОК ФІНАНСОВОЇ СКЛАДОВОЇ ПРИ ПОБУДОВІ МЕРЕЖІ WLAN
3.1 витрати, пов’язані з підключенням до глобальної мережі
Сутність надання послуги в обраному регіоні зводиться до побудови локальної мережі, в межах якої здійснюється поділ більш швидкісного каналу Gigabit Ethernet на потреби більшої кількості абонентів.
З усіх розглянутих пропозицій постачальників Інтернет-трафіку лише одна задовольняє вимогам швидкості та фізичної віддаленості до мережі WLAN, що проектується. Згідно данних приведених на сайті провайдера, вартість підключення до каналу зі швидкістю 1 Гбіт/с складає 110грн./міс. та, додатково 40грн./міс. за оренду порту. Таким чином, загальна вартість надання доступу до глобальної мережі з необхідною швидкістю складає 150грн./міс [8].
3.2 Забезпечення оптимального розміщення точок доступу на місцевості
Характерною рисою безпроводових мереж Wi-Fi є необхідність розміщення прийомного та передавального обладнання в межах прямої видимості, або, за неможливості реалізації такого рішення – в місцях, що забезпечують найменші завади на шляху проходження сигналу. Враховуючи це, найкращим варіантом розміщення точок доступу є їх закріплення на якомога більшій висоті.
Для того, щоб зайвих витрат, що супроводжують процес побудови щогл для розміщення обладнання найбільш раціонально буде використати наявні в регіоні висоти: на ділянці, позначеній на план-схемі цифрою 1 – це дах будинку, на ділянці 2 – стара водонапірна вежа, на ділянці 3 – знеструмлений стовп ліній електропередач.
Враховуючи найближче положення ділянки №1 до локального вузла постачальника Інтернет трафіку, мережевий комутатор буде також розміщений саме на ній.
Таким чином, беручи до уваги тривіальність робіт з розміщення передавального обладнання а також відсутність необіхності фінансування заходів, спрямованих на забезпечення його організації, витратами на цьому етапі побудови мережі можна знехтувати.
3.3 Розрахунок вартості обладнання, необхідного для побудови мережі WLAN
Специфіка технологій, застосованих при розгортанні локальної мережі в даному випадку а також необхідність сполучення її елементів на досить великих відстанях висуває високі вимог щодо якості кабеля Ethernet. Для повноцінного виконання поставлених цілей, враховуючи якісні характеристики та ринкові ціни, найбільш доцільним видається використання екранованого кабеля типу «звита пара» 6 категорії. Асортимент такої продукції надзвичайно широкий, а ціни на неї коливаються в межах 1,55грн./м до 6грн./м, залежно від виробника та цінової політики продавця [9]. Проаналізувавши пропозиції, представлені на ринку, зупиняємось на кабелі для зовнішньої прокладки Hyperline FTP4-C6-SOLID-OUTDOOR-2451-CCA з ціною 1,88грн./м. Оскільки для розгортання мережі знадобиться близько 1100 м кабелю, з точки зору доцільності найкращим є варіант придбання однієї бухти кабелю 500м та двох – по 305м. Таким чином загална вартість кабелю звитої пари складає:
= 2086,8 грн.
Для підсилення сигналу в лініях Ethernet необхідно використовувати так звані репітери – пристрої, які відновлюють сигнал, підсилюють його та направляють далі по тракту. Для зменшення трудових та фінансових витрат доцільно використовувати обладнання, що підтримує технологію PoE (Power over Ethernet). На теперішній час ринок повторювачів, які задіюють таку технологію зростає, відповідно їхня вартість зменшується.
Для побудови мережі WLAN застосуємо репітери POE-161 фірми PLANET Technology (рис.3.1). Цей повторювач сумісний зі стандартами живлення по мережевому кабелю Ethernet IEEE 802.3af PoE і IEEE 802.3at PoE, має потужність на виході 30Вт та здатен працювати на швидкостях 10, 100 та 1000Мбіт/с.
Рисунок 3.1 – Повторювач PLANET POE-161
Станом на ІІ квартал 2013 року ціна одного повторювача PLANET POE-161 складає 350грн. Беручи до уваги необхідність підсилення сигналу в мережі кожні 130-170м, випливає що для побудови WLAN необхідно 4 репітери: 2 на шляху до маршрутизатора та по одному на кожну ділянку кабелю між точками доступу.
4350 = 1400 грн.
Наступною ланкою мережі є мережевий комутатор, фунціями якого є розподіл трафіку між наявними точками доступу. Вимоги до комутатора зводяться до підтримки технології живлення по кабелю Ethernet – PoE та наявності портів Gigabit Ethernet.
Згідно інформації продавців мереженого обладнання[10] найбільш популярним пристроєм, що відповідає приведеним критеріям є комутатор D-Link DGS-1008P (рис.3.2), оскільки має невисоку вартість, а ступінь довіри до фірми-виробника достатньо велика. Ще одним плюсом в підтримку даного пристрою є можливість підключення кабелю звитої пари з будь-якою полярністю та технологія енергозбереження.
Середня ціна комутатора D-Link DGS-1008P складає 750 грн.
Рисунок 3.2 – Комутатор D-Link DGS-1008P
Ще одним необхідним елементом мережі є точки доступу, що забезпечують безпроводове з`єднання з абонентами. Вимоги до цього обладнання досить високі і включають кілька пунктів. В першу чергу, точка доступу повина підтримувати стандарт IEEE 802.11n. При цьому варто звернути увагу на той факт, що на данний момент на ринку присутні пристрої з підтримкою даного стандарту з пропусною здатністю як 150-300Мбіт/с так і 450Мбіт/с. Саме тому, для забезпечення можливості подальшого збільшення кількості абонентів, що під’єднуються до цієї точки доступу доцільним буде придбання обладнання, що дозволяють роботу з більшою швидкістю. Оскільки зона покриття WLAN мережі має бути значною, то відповідно потужність передавача точки відіграє також важливу роль. Бажаною опцією є також підтримка технології PoE, що полегшить встановлення обладнання на об’єктах.
На даний момент в повній мірі таким вимогам відповідає не дуже велика кількість пристроїв. Серед них варто виділити Ubiquiti UniFi AP Pro та D-Link DAP-1533. Останній, незважаючи на іменитого виробника та хороші заявлені характеристики програє в потужності передавача та не підтримує живлення по Ethernet кабелю. Спираючись на це, найбільш привабливим з точки зору простоти побудови мережі, її подальшого розростання та якісних характеристик, є точки доступу Ubiquiti UniFi AP Pro (рис.3.3).
Рисунок 3.3 – Точка доступу Ubiquiti UniFi AP Pro
Враховуючи середню ринкову ціну одного пристрою (1900грн.), розрахуємо повну вартість комплекту точок доступу:
31900 = 5700 грн.
Кінцевою ланкою мережі є клієнтське обладнання, яким може виступати точка доступу чи адаптер безпроводової мережі на стороні абонента. Враховуючи різну фізичну віддаленість клієнтів від точок доступу найбільш раціональним є надання користувачам свободи у виборі обладнання, зберігаючи при цьому можливість придбання ними стандартного адаптера чи точки доступу за окрему доплату при підключенні.
Таке рішення ґрунтується на тому, що знаходячись в безпосередній близькості від точки доступу, в абонента немає потреби в більш потужному, а відповідно більш дорогому обладнанні і навпаки.
В якості стандартно пропонованого адаптера безпроводової мережі вартий уваги Tenda W311U. Цей пристрій являє собою невеликий блок з інтерфейсом підключення USB, тобто придатний для використання з великим різноманіттям пристоїв. Адаптер підтримує стандарт IEEE 802.11n зі швидкістю 150Мбіт/с на відстані більше 300м, таким чином повністю задовольняючи вимогам мережі. Середня роздрібна ціна на Tenda W311U складає 95 грн.
Якщо клієнт має намір підключити кілька пристроїв до мережі WLAN, це можливо шляхом встановлення на його стороні власної точки доступу, що розподілятиме отриманий трафік між ними. Спираючись на статистику продажів мереженого обладнання а також кількость довідкових матеріалів з цієї теми, можна стверджувати що найбільш прийнятним для таких цілей є роутер Tenda W311R.
Цей пристрій підтримує стандарт IEEE 802.11n зі швидкістю 150Мбіт/с на відстані більше 400м та має чотири порти для підключення до мережі пристроїв, використовуючи кабельне з`єднання Ethernet. Середня вартість Tenda W311R в продавців в Україні складає 125 грн.
Таким чином загальні витрати на побудову мережі наочно приведені в табл.3.1
Таблиця 3.1 — Витрати на побудову мережі WLAN в західній частині міста Остер
|
Назва обладнання |
Кількість |
Ціна за одиницю, грн |
Загальна вартість, грн |
|
Бухта кабелю «звита пара» 6 категорії Hyperline FTP4-C6-SOLID-OUTDOOR-2451-CCA, 500м |
1 |
940 |
940 |
|
Бухта кабелю «звита пара» 6 категорії Hyperline FTP4-C6-SOLID-OUTDOOR-2451-CCA, 305м |
2 |
573,4 |
1146,8 |
|
Повторювач |
4 |
350 |
1400 |
|
Мережевий комутатор D-Link DGS-1008P |
1 |
750 |
750 |
|
Точка доступу |
3 |
1900 |
5700 |
|
Разом: |
9936,8 |
Таким чином, єдиноразові витрати для створення мережі WLAN складають 9936,8 грн. Оренда каналу на швидкості 1Гбіт/с коштує 150грн./місяць.
Для формування тарифів за користування послугою розглянемо вартість аналогічний сервісів [11], що мають схожі умови (табл.3.2).
Таблиця 3.2 — Тарифи провайдерів, що надають послуги безпроводового доступу Wi-Fi до мережі Інтернет в Україні
|
Провайдер |
Населений пункт |
Запропонована швидкість, Мбіт/с |
Абонентська плата за місяць, грн |
Вартість підключення, грн. |
|
Alfa-inet, |
м.Київ |
21 |
125 |
0 |
|
x-net |
м.Бровари |
30 |
85 |
200 |
|
Укртелеком РадіоСпот |
м.Чернігів |
4 |
60 |
0 |
|
BerLine Анлим-Лайт |
м.Київ |
20 |
80 |
0 |
|
ТОП.net |
м.Ірпінь |
8 |
100 |
0 |
Виходячи з цих даних а також кількості абонентів в зоні покриття, обґрунтований тариф за надання послуги безпроводового доступу Wi-Fi до мережі Інтернет складає 100 грн./міс.
Орієнтуючись на кількість потенційних клієнтів, розрахуємо валовий виторг на місяць за формулою 3.1:
, (3.1)
де TR – валовий виторг;
P – тариф для одного абонента;
Q – кількість абонентів;
Тоді:
TR = 100 30 = 3000 грн.
Прибуток буде оцінюватись як різниця виторгу та витрат (формула 3.2):
, (3.2)
де П – прибуток;
TR – валовий виторг;
ТС – витрати на забезпечення послуги;
Оскільки витрати передбачають лише оплату каналу, то:
П = 3000 – 150 = 2850 грн.
Оцінимо період окупності проекту. Для цього скористаємось формулою 3.3:
, (3.3)
де РР – період окупності;
І – вкладення;
CF – надходження на рік;
Отже:
Підсумовуючи розрахунки, можна зробити висновок, що витрати на облаштування безпроводової мережі покриються за 4 місяці її використання.
ВИСНОВКИ
В даній роботі було розглянуто можливість побудови локальної мережі, у місцях де умови унеможливлюють чи роблять важким процес прокладання мережевого кабелю. Оптимальним рішенням цієї задачі є об`єднання абонентів у безпроводову мережу Wi-Fi. Такий варіант видається найбільш прийнятним, оскільки площа, яку треба включити в зону покриття відносно невелика, а ціна необхідного обладнання лежить у доcтупних межах, зберігаючи при цьому якість і швидкість з’єднання достатню для комфортного використання клієнтами всього спектру сучасних послуг.
В першому розділі приведено загальну інформацію про безпроводові мережі, описуються їх переваги та недоліки. Ці відомості виступають базисом при подальшому виборі шляхів і методів побудови мережі WLAN.
Для забезпечення необхідної пропускної здатності мережі та радіусу зони покриття для функціонування мережі було обрано стандарт IEEE 802.11n, оскільки на сьогоднішній день саме він гарантує найкращі характеристики безпроводового з’єднання за відносно невеликої вартості обладнання.
Джерелом трафіку виступає потужний провайдер в регіоні, який забезпечує канал зі швидкістю пропускання даних в 1Гбіт/с. Використання топології типу «дерево» за допомогою технології PoE для підсилення сигналу на ділянках, де це необхідно, забезпечує розгалуження каналу на місці, зберігаючи при цьому перспективи розширення зони покриття на прилеглі території.
Для розподілу навантаження а також задля збільшення площі, яку покриває мережа, використовуються точки доступу, що мають велику потужність передавача та пропускну здатність. Щодо вибору абонентського обладнання, то він залишаєтья на розсуд користувача, і здійснюється залежно від призначення, віддаленості від точки доступу та особистих уподобань клієнта, при цьому в роботі вказані рекомендації щодо вибору такого обладнання.
В останньому розділі роботи приводиться обґрунтування вибору мережевого обладнання а також проводиться розрахунок його вартості. На основі цих данних, а також відомостей про тарифи інших подібних провайдерів безпроводового зв’язку, розраховується тариф для абонентів мережі, що складає 100 грн. на місяць. Виходячи з цього, термін окупності мережі склав 4 місяці.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ