CC BY
70
УДК 519 А. А. Али
ОСОСБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Wi-Fi
В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ
Ключевые слова: информационно-телекоммуникационные технологии, Wi-Fi, беспроводные сети, интернет, интранет,
радиоканала.
В современное время средства беспроводных коммуникаций в соответствии с развиваемыми проектами информационно-образовательных сред обеспечивают нахождение потребителя в удобном и индивидуально приспособленном пространстве вуза, не лишая его возможности социальной коммуникации с другими участниками образовательного процесса. Внедрение беспроводных сетей является многоэтапным процессом. Системный подход к построению беспроводных сетей вузов и других образовательных учреждений является важным этапом развития образовательных услуг.
Keywords: telecommunication technologies, Wi-Fi, wireless networks, Internet, Intranet, radio channel.
In modern time of means of wireless communications according to the developed projects of information and education environments provide finding of the consumer in the convenient and individually adapted space of higher education institution, without depriving of it possibility of social communication with other participants of educational process. Introduction of wireless networks is multi-stage process. System approach to creation of wireless networks of higher education institutions and other educational institutions is an important stage of development of educational services.
Внедрение дистанционных технологий обучения в образовательный процесс предполагает создание новых видов образовательного контента, дополняющего или заменяющего традиционные учебные материалы, и организацию новых способов доставки этого контента потребителям образовательных услуг [1].
Распространение локальных и глобальных вычислительных сетей обеспечивает широкую доступность и удобство пользования электронными образовательными ресурсами.
Это новый этап на пути повсеместного распространения дистанционных образовательных технологий с применением вычислительных сетей. Поэтому в настоящее время все большее количество учащихся учреждений образования различного уровня в процессе освоения образовательных программ используют информационные ресурсы, размещенные как в локальной сети самого учреждения, так и в Интернете.
Это связано с тем, что каждая организация, осуществляющая образовательную деятельность, стремится отобрать и разместить в своей локальной сети образовательные ресурсы, требуемые для освоения ее учащимися соответствующих образовательных программ, но значительно большим образовательным и информационным потенциалом обладает Интернет.
Все это приводит к тому, что образовательные учреждения стремятся не только предоставить обучающимся доступ к электронным ресурсам в рабочее время из специально оборудованных классов и библиотек, но и сделать это возможным в любое время с помощью беспроводного доступа (часто называемого сетью Wi-Fi) к своей локальной сети, а через нее и к Интернету.
В настоящее время торговые фирмы предлагают многочисленное оборудование, предназначенное для организации сетей Wi-Fi, рекламируя его так, что часто складывается впечатление о достаточно-
сти для реализации такой сети только приобретения оборудования, его правильного соединения и выполнения программных установок, приведенных в прилагаемых инструкциях. Однако для безопасной и высокоэффективной работы в таких сетях необходимо при их организации учитывать определенные особенности, присущие как аппаратуре, так и пространству, в котором развертывается сеть, поэтому необходимы грамотный технический анализ и расчет сети, особенно при ее использовании в образовательных учреждениях [2].
В простейшем случае для обмена данными в сети Wi-Fi необходимы два устройства, образующие вместе со средой распространения канал связи между коммутируемым устройством и локальной сетью. Одним из них служит, как правило, мобильное устройство (например, ноутбук, планшетный компьютер, смартфон и т.д.), в современных моделях которого предусмотрена функция формирования радиоканала сети Wi-Fi. Вторым - обычно стационарное программно-аппаратное устройство (базовая станция), в состав которого тоже входит приемопередатчик, участвующий в обмене радиосигналами с мобильным устройством, подключенным к этой беспроводной сети, а также устройства обработки обменивающимися данными и подключения к локальной сети. Базовая станция (часто называемая беспроводной точкой доступа) устанавливается в помещении учреждения образования, и учащиеся через свои мобильные устройства получают доступ к локальной сети учреждения и Интернету.
Одной из особенностей работы такой аппаратуры служит излучение электромагнитных колебаний сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона и базовой станцией, и коммутируемым устройством. Величина такого излучения определяется средой распространения сигнала между этой аппаратурой и может принимать значения, превышающие установленные гигиеническими требованиями к уровню электромагнитных полей [3].
В настоящее время наиболее часто в сетях Wi-Fi обмен данными происходит с помощью радиосигналов, частота которых входит в диапазон 2,4 ГГц. Уровни электромагнитного излучения этого радиочастотного диапазона регламентированы санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами [4; 5]. Первый из них устанавливает, что допустимый уровень электромагнитного излучения радиочастотного диапазона 300 МГц...300 ГГц в жилых помещениях составляет 10 мкВт/см2 [4]; второй регламентирует, что уровень электромагнитных полей в диапазоне частот 300 МГц.2400 МГц, создаваемых антеннами базовых станций на территории жилой застройки, внутри жилых, общественных и производственных помещений, тоже не должен превышать 10 мкВт/см2 [5]. Традиционно санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям распространяются на учреждения образования, культуры, спорта и т. д., поэтому указанную выше норму целесообразно применять и при организации сети Wi-Fi в учреждениях образования.
Предлагаемое в настоящее время торговыми фирмами для реализации таких сетей оборудование часто универсально и предназначено не только для объединения нескольких недалеко расположенных устройств в общий сегмент сети, но и для подключения коммутируемого устройства к удаленной сети, базовая станция которой расположена на расстоянии нескольких километров. Поэтому такое оборудование обеспечивает значительную выходную мощность передатчика (до 1.2 Вт), комплектуется антеннами с повышенными значениями коэффициента усиления, а значит, организованная с его помощью в помещении образовательного учреждения сеть Wi-Fi может формировать в антенне базовой станции уровень электромагнитных полей, значительно превышающий регламентированный [4; 5].
Распространение электромагнитных колебаний рассматриваемого диапазона имеет свои особенности: препятствие их прохождению зависит от материала и толщины стен зданий, наличия в них арматуры, присутствия в помещении различных металлических поверхностей и конструкций, которые хорошо отражают волны СВЧ-диапазона. Поэтому при установке базовой станции в одной аудитории принимаемый от нее сигнал в соседней аудитории может быть существенно ослабленным, и это сужает радиус действия сети Wi-Fi. В то же время учет распространения отраженного сигнала, например от стен коридора, может расширить зону действия такой сети. Поэтому при ее проектировании требуется анализ конкретных условий размещения сети, позволяющий определить оптимальное расположение базовой станции.
Другим следствием уменьшения величины сигнала, принимаемого от базовой станции, служит увеличение уровня излучения мобильного устройства, работающего в этом месте с базовой станцией сети и стремящегося поддержать устойчивую безошибочную передачу данных. Такое изменение величины излучения характерно для современных коммуникационных мобильных устройств и во многом зависит от их конкретных моделей. В них при
уменьшении уровня принимаемого сигнала величина излучения мобильного устройства может превысить значение регламентированного допустимого уровня электромагнитного излучения [6].
Для экспериментальной оценки реальных значений уровней излучения аппаратуры, предназначенной для использования в сети Wi-Fi, были измерены их величины для двух образцов оборудования, применяемого в качестве базовых станций, и трех образцов мобильных устройств. Измерения выполнены с помощью селективного измерителя излучения SRM-3006 и согласованной антенны, входящей в комплект измерителя, в режиме непрерывного обмена между устройствами информационными пакетами, формируемыми программой Ping. При проведении измерений мобильных устройств для уменьшения уровня, принимаемого ими сигнала вводилось экранирование устройства, не прерывающее обмен информационными пакетами.
Величины измеренных потоков мощности составили: беспроводного маршрутизатора TL-WR542G, работающего со штатной антенной с коэффициентом усиления 5 дБ - 396,6 мкВт/см2, беспроводного маршрутизатора ASUS Wireless Router WL-520g -223 мкВт/см2, планшетного компьютера Samsung GT-P7500 - 196 мкВт/см2, смартфона ZTE V970 - 91 мкВт/см2, смартфона Samsung GT-I7500 - 287 мкВт/см2, т.е. реальные значения уровней излучения аппаратуры значительно превышают регламентированные [6].
Величину уровня излучения своих мобильных устройств каждый из учащихся может косвенно контролировать самостоятельно по индикатору уровня принимаемого сигнала, выбирая место вхождения в сеть таким, в котором прием будет наилучшим, а значит, излучение - наименьшим.
В то же время место расположения базовой станции при организации сети Wi-Fi в закрытых помещениях (учебных аудиториях, холлах) учреждений образования не может быть выбрано произвольно. Это относится не только к помещению, в котором будет установлена базовая станция, но и к месту размещения ее в этом помещении.
Например, по-видимому, целесообразно применять настенное и потолочное крепление антенн или устройств со встроенными антеннами; не располагать их в непосредственной близости от рабочего места учащегося; применять аппаратуру с регулируемой величиной выходной мощности, а также диаграммы направленности; не размещать аппаратуру рядом с оборудованием, отражение от которого может направить поток излучения на учащегося и т.д.
Таким образом, организация сети Wi-Fi в учреждениях образования требует грамотного технического анализа и расчета, который позволит оптимизировать требования к приобретаемой аппаратуре, место ее размещения, обеспечивая сетью необходимую зону покрытия и выполнение требований санитарных правил и нормативов, направленных на предотвращение неблагоприятного влияния электромагнитных полей на здоровье человека.
Основные положения этого целесообразно вводить для освоения студентами в направлениях под-
готовки информатики и ее применения для информатизации образования, что позволит повысить качество подготовки выпускников.
Литература
1. Курылев А. С., Петрякова Е. Е./Мониторинг среды дистанционного образования, ориентированного на по-требителя//Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2006. -№ 4. С. 317-323.
2. Куликов М. О., Курылев А. С. Анализ методов передачи аудиовизуальной информации при проведении лекционных занятий в рамках сетевого научно-образовательного информационного комплек-са//Современные информационные технологии в образовании: ЮФО: Материалы конф., Ростов-на-Дону, 1922 апреля 2006 г. -Ростов н/Д.: РГУ, 2006. С. 151-153.
3. Курылев А. С. Отраслевая информационно-образовательная среда -Виртуальный университет ры-боловства//Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2006. № 3. С. 328-334.
4. СанПиН 2.1.2.2645-10 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях [Электронный ресурс]. URL: http://www.rg.ru/2010/07/21/sanpravila-dok.html (дата обращения: 09.10.2015).
5. СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи [Электронный ресурс]. URL: http://www.rg.ru/ofi cial/doc/min_and_vedom/ glav_vrach/18-03.shtm (дата об-ращения: 09.10.2015).
6. Педжман Р., Лиэри Д., Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11/Пер. с англ. -М.: Изд. дом «Вильямс», 2014. С.41.
© А. А. Али - асп. каф. информатики и прикладной математики КНИТУ, препод. Аденского ун-та (Йеменская Республика), [email protected].
© Ali Anees Abdullah Shafal, Ph.D. student of Applied Mathematics & Computer Science department, Kazan National Research Technological University, junior lecturer - Aden University (Republic of Yemen), [email protected].
