Научная статья на тему 'Вопросы построения и проектирования систем беспроводного широкополосного доступа технологий WiFi и Mesh'

Вопросы построения и проектирования систем беспроводного широкополосного доступа технологий WiFi и Mesh Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
949
116
Поделиться
Ключевые слова
БЕСПРОВОДНЫЙ ДОСТУП / ТЕХНОЛОГИЯ WIFI / ТЕХНОЛОГИЯ MESH / ЯЧЕИСТЫЕ СЕТИ / ДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ / ПОТЕРИ СИГНАЛА

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Степанова Ирина Владимировна

Предметом исследования являются широкополосные беспроводные сети технологий WiFi и Mesh, особенности их организации и проектирования. Беспроводные сети, отличающиеся друг от друга поддерживаемыми скоростями соединения. Благодаря функции хендовера пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети WiFi без разрыва соединения. Важнейшим фактором развития сетей WiFi является проблема выделения соответствующей полосы рабочих частот. Рассматриваются возможные варианты выделения частотных диапазонов для сетей WiFi в Российской Федерации. Недостатком технологии WiFi является ограниченная дальность действия точек доступа, которая традиционно рассчитывается для открытого пространства. Предлагается проводить коррекцию дальности действия точек доступа с учетом потери мощности сигнала WiFi после прохождения препятствий различного типа. В качестве эффективного средства выбора структуры сети на завершающем этапе проектирования предлагается использование программного обеспечения D-Link WiFi Planner PRO. Рассматривается перспективное направление в развитии стандартов технологии WiFi, которое заключается в привлечении технических решений технологии Mesh. Использование технологии Mesh позволяет реализовать "бесшовную" ячеистую сеть на основе множества соединений "точка-точка" между узлами, позволяет развертывать сети беспроводного доступа на значительной территории. Этому способствует организация связи между абонентскими терминалами различных ячеек, осуществляемая путем ретрансляции через соответствующие точки доступа. С точки зрения других устройств и протоколов более высокого уровня mesh-сеть функционально эквивалентна широковещательной Ethernet-сети, все узлы которой непосредственно соединены на канальном уровне. Mesh-сети могут быть стационарными или мобильными. В последнем случае все или часть узлов со временем могут менять свое местоположение. Технология Mesh использована в версии стандарта IEEE 802.11s. Новые возможности позволяют сетям WiFi претендовать на предоставление потребителю ряда услуг, являющихся прерогативой сотовой связи. Имеется опыт успешного совместного использования оборудования стандартов LTE и WiFi.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Вопросы построения и проектирования систем беспроводного широкополосного доступа технологий WiFi и Mesh»

ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

ТЕХНОЛОГИЙ WIFI И MESH

Степанова Ирина Владимировна,

к.т.н., профессор МТУСИ, Москва, Россия, W515iv@mail.ru

Ключевые слова: беспроводный доступ, технология WiFi, технология Mesh, ячеистые сети, дальность связи, потери сигнала.

Предметом исследования являются широкополосные беспроводные сети технологий WiFi и Mesh, особенности их организации и проектирования. Беспроводные сети, отличающиеся друг от друга поддерживаемыми скоростями соединения. Благодаря функции хендовера пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети WiFi без разрыва соединения. Важнейшим фактором развития сетей WiFi является проблема выделения соответствующей полосы рабочих частот. Рассматриваются возможные варианты выделения частотных диапазонов для сетей WiFi в Российской Федерации. Недостатком технологии WiFi является ограниченная дальность действия точек доступа, которая традиционно рассчитывается для открытого пространства. Предлагается проводить коррекцию дальности действия точек доступа с учетом потери мощности сигнала WiFi после прохождения препятствий различного типа. В качестве эффективного средства выбора структуры сети на завершающем этапе проектирования предлагается использование программного обеспечения D-Link WiFi Planner PRO.

Рассматривается перспективное направление в развитии стандартов технологии WiFi, которое заключается в привлечении технических решений технологии Mesh. Использование технологии Mesh позволяет реализовать "бесшовную" ячеистую сеть на основе множества соединений "точка-точка" между узлами, позволяет развертывать сети беспроводного доступа на значительной территории. Этому способствует организация связи между абонентскими терминалами различных ячеек, осуществляемая путем ретрансляции через соответствующие точки доступа. С точки зрения других устройств и протоколов более высокого уровня mesh-сеть функционально эквивалентна широковещательной Ethernet-сети, все узлы которой непосредственно соединены на канальном уровне. Mesh-сети могут быть стационарными или мобильными. В последнем случае все или часть узлов со временем могут менять свое местоположение. Технология Mesh использована в версии стандарта IEEE 802.11s. Новые возможности позволяют сетям WiFi претендовать на предоставление потребителю ряда услуг, являющихся прерогативой сотовой связи. Имеется опыт успешного совместного использования оборудования стандартов LTE и WiFi.

Для цитирования:

Степанова И.В. Вопросы построения и проектирования систем беспроводного широкополосного доступа технологий WiFi и Mesh // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №2. - С. 25-33.

For citation:

Stepanova I.V. Questions of construction and design of wireless broadband access technologies WiFi and Mesh. T-Comm. 2016. Vol. 10. No.2, рр. 25-33. (in Russian)

Беспроводные сети (БД) позволяют оперативно создавать телекоммуникационную инфраструктуру как на больших территориях с маленькой плотностью населения, так и на небольших территориях, обеспечивая мобильность пользователям данной сети. Главными достоинствами систем широкополосного БД являются: быстрое проектирование и развертывание; возможность динамического изменения сети при подключении, отключении и передвижении пользователей Г|, 2].

Во всем мире широкое распространение получила технология WiFi (англ. Wireless Fidelity). Термин WiFi первоначально подразумевал обеспечение связи по стандарту IEEE 802.11b (скорость передачи информации - до 11 Мбит/с). Этот стандарт предусматривает использование не лицензируемого диапазона частот 2,4 ГГц. В последнее время термин WiFi используется для обозначения других технологий беспроводных локальных сетей. Таких как стандарты IEEE 802.1 la и 802.1 lg (скорость передачи - до 54 Мбит/с, частотные диапазоны, соответственно, 5 ГГц и 2,4 ГГц). В сентябре 2009 был принят стандарт IEEE 802.1 In (скорость передачи данных 600 Мбит/с на частотах 2,4, 2,5 или 5 ГГц).

Сети Wi-Fi обеспечивают беспроводную связь на относительно небольших расстояниях (как правило, десятки метров) при наличии прямой видимости между передатчиком и приемником. К основным элементам сетей Wi-Fi относятся абонентские терминалы (AT) и оборудование точек доступа (ТД). Оборудование ТД включает в себя интерфейсные устройства и радиостанцию точки доступа, взаимодействующую с AT сети. Между ТД возможет радиообмен внутри сети, либо может использоваться опорная сеть (см. рис.I). AT могут заменяться беспроводными адаптерами (БА), встраиваемыми в персональные компьютеры пользователей или соединяемые с ними через USB-порт. При наличии в сети Wi-Fi нескольких ТД все AT этой сети разделяются на ячейки, каждая из которых взаимодействует со своей ТД.

Стандарт IEEE 802.1 I включает ряд вариантов, отличающихся, прежде всего, скоростью передачи двоичных символов и диапазоном рабочих частот. Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего три, определенных Инженерным институтом электротехники и радиоэлектроники (IEEE), это варианты стандарта 802.1 IЬ, 802.11 g и 802.11 а (табл. i ).

Постоянной тенденцией развития технических решений WiFi считается повышение скорости передачи информации, В связи с этим возникла необходимость использовать и другие диапазоны частот.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Юридический статус сетей WiFi различен в разных странах. Например, в США диапазон 2,5 ГГц разрешается использовать без лицензии, при условии, что мощность не превышает определённую величину, и такое использование не создаёт помех тем, кто имеет лицензию [3, 4, 5].

В России использование WiFi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производст-

венных территорий. Для легального использования вне офисной беспроводной сети W¡F¡ (например, реализация радиоканала между двумя соседними домами) необходимо получение разрешения на использование частот.

Варианты 802.11а 802.1 1Ь 802.1 IR

Скорость передачи, Мбит/с 54 11 54

Диапазон частот, МГЦ S 150-5350 2400-2483,5 2400-2483,5

Решением ГКРЧ Российской Федерации с декабря 2009 г. введена упрощенная и бесплатная процедура регистрации WiFi - устройств малого радиуса действия. Решению ГКРЧ удовлетворяют три класса точек доступа для использования в помещениях и на открытом пространстве (табл. 2 и 3):

в закрытых помещениях - устройства диапазона 2,4-2,483 ГГц (иначе, диапазон 2,4 ГГц) с эквивалентной изотропно излучаемой мощностью (ЭИИМ) менее 100 мВт;

вне помещений - устройства диапазона 2,4 ГГц при дополнительном ограничении на ЭИИМ до I мВт/МГц;

в закрытых помещениях - устройства диапазона 5,15-5,25 ГГц с ограничениями по ЭИИМ и ее плотности (соответственно, 200 мВт и 5 мВт/МГц).

Любая сертифицированная точка доступа WiFi 802.1 lb/g/n с ЭИИМ до 100 мВт не требует расчета электромагнитной совместимости и дополнительного согласования с гражданскими и военными службами. Для развертывания беспроводных сетей внутри помещения следует использовать частотный диапазон 2.4 ГГц и оборудование стандарта IEEE 802.1 lb или 802.1 lg-Для каждого сегмента рынка можно рекомендовать свой диапазон.

Таблица I Варианты стандарта IEEE 802.11

Таблица 2

Сравнение различных диапазонов внутри помещений

Диапазон, ГГц Преимущества Недостатки

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

2.4 1. Низкая стоимость оборудования. 2. Наибольшая зона покрытия, 3. Упрощенная процедура получения частот 802. IIb- невысокая скорость 802.1 1 g - меньшая юна покрытия, но скорость до 54 Мбит/с

5,15-5,25; 5,25-5,35 Высокая скорость передачи данных -до 54 Мбит/с 1. Значительно меньшая по сравнению с диапазоном 2,4 ГГц зона покрытия 2. Нет упрощенной процедуры для получения частот

Таблица 3

Сравнение различных диапазонов вне помещений

Диапазон Преимущества Недостатки

2,4 ГГц 1. Низкая стоимость оборудования 2. Максимальная дальность связи 3. Большой выбор оборудования 1. Диапазон занят в городах 2. Невысокая скорость передачи 3. деятельность «пиратов»

3,5 ГГц 1. Отсутствие «пиратских» сетей 2. Хорошая дальность связи 3. Первое поколение УУ1МАХ-систем 1. Трудность получения частот 2. Высокая стоимость оборудования

5,15-5,25 и 5,25-5,35 ГГц 1, Высокая скорость передачи - до 54 Мбит/с Меньшая дальность связи

5,725-5,850 ГГц 1. Богатый выбор поставщиков 2. Хорошая скорость - до 32 Мбит/с В городах трудно получить частоты

5.9-6.4 ГГц 1. Свободный диапазон 2. Простота получения частот Высокая стоимость частотных конверторов

диапазон 5,725-5,850 ГГц обеспечивает хорошую дальность в режиме «точка - точка» и на более высоких скоростях.

Решением ГКРЧ от 20.11.2014 г N0(4-29-01 внесены изменения е Приложение №2 к Решению ГКРЧ от 07.05.2007 г «О выделении полос радиочастот устройствам малого радиуса действия». Основные характеристики РЭС, работающих в полосе радиочастот 2400-2483,5 МГц, в соответствии с документами, указанными выше, приведены в таблице 4 [7],

Таблица 4

Основные технические характеристики и условия использования устройств малого радиуса действия в сетях беспроводной передачи данных

Полосы радиочастот Технические характеристики Дополнительные условия использования

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Наименование Значение Размерность

Устройства с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ)

24002483,5 МГц Ширина канала Не менее 1 МГц

Время пребывания (работы) на одной несущей, выбор которой осуществляется по псевдослучайному закону Не более 0,4 с нет

Количество каналов ППРЧ Не менее (5

Максимальная ЭИИМ 100 мВт

Устройства с прямым расширением спектра и другими видами модуляции (обязательно одновременное выполнение условий, приведённых ниже)

24002483,5 МГц Максимальная спектральная плотность ЭИИМ 10 мВт/МГц нет

Максимальная ЭИИМ 100 мВт

1. Для операторов связи подходит диапазон частот 5,15-5,35 ГГц с его высокими скоростями и богатой функциональностью оборудования.

2. Для организации каналов «точка - точка» в городах, помимо диапазона 5,15-5,35 ГГц, хорошо подходит диапазон 5,725-5,850 ГГц.

3. Для беспроводных сетей в области и во всех крупных городах:

диапазон 2,4 ГГц - вне городов, он свободен от помех и обеспечивает максимальную дальность связи;

В Российской Федерации в диапазоне 2,4 ГГц разрешены к использованию 13 беспроводных каналов, три из которых являются непересекающимися (см. рис. 2):

- I канал с центральной частотой 2,412 ГГц;

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

- 6 канал с центральной частотой 2,437 ГГц;

- 11 канал с центральной частотой 2,462 ГГц.

1 2 3 4 5 6 7

10 11 12 13

|l i|l"l| ill 1 И' П|И1|| ....... 1 II [1 i 1 !|1

2.400 2.410 2.420 2.430 2.440 2.450 2.460 2.470 2.460 GHz GHï GHi GHi GHi GHi GH; GH; GHz

Рис. 2. Частотные каналы WiFi диапазона 2,4 ГГц

использование нескольких антенн не увеличивает скорость передачи данных или расширение диапазона.

Основным в устройствах стандарта 802.1 In является то, что в них реализован усовершенствованный метод обработки сигнала, который и определяет алгоритм работы Ml МО-устройства при использовании нескольких антенн. Конфигурация "4x4" при использовании модуляции 64-QAM обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, конфигурация "3x3" при использовании модуляции 64-QAM обеспечивает скорость до 450 Мбит/с, в то время как конфигурации "2x3" и "1x2" обеспечат скорость до 300 Мбит/с.

Существуют три режима работы точек доступа 802.1 In: HT, Non-HT и HT Mixed. Режим High Throughput (HT) известен как "чистый" режим (Greenfield-режим), Предполагает отсутствие в зоне покрытия работающих устройств 802.1 lb/g, использующих ту же полосу частот. В этом режиме смогут работать только клиенты 802.1 I п, что позволит воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных.

Точка доступа 802.1 In в режиме Non-HT (наследуемый режим), отправляет все кадры в формате 802.11 b/g, чтобы устаревшие станции смогли понять их. В этом режиме точка доступа должна использовать ширину каналов 20 МГц. Для обеспечения обратной совместимости все устройства должны поддерживать этот режим. При использовании этого режима передача данных осуществляется со скоростью, поддерживаемой самым медленным устройством.

Смешанный режим HT Mixed будет наиболее распространенным режимом для точек доступа 802,lin в ближайшие несколько лет. Режим HT Mixed обеспечит обратную совместимость устройств. В этом режиме точка доступа 802.1 In распознает наличие старых клиентов и будет использовать более низкую скорость передачи данных, пока старое устройство осуществляет прием-передачу данных.

Таким образом, при практическом применении улучшений стандарта 802.1 In, преимущества могут быть достигнуты в полной мере только при условии, что клиенты 802.1 1 b/g отсутствуют и беспроводная сеть работает в "чистом" режиме HT.

Принципиально новым решением в создании крупных сетей технологии WiFi является использование технологии Mesh Networks (на русский язьж переводится как «ячеистые» или «решетчатые» сети). Понятие Mesh определяет принцип построения сети, отличительной особенностью которой является самоорганизующаяся архитектура, реализующая следующие возможности:

создание зон сплошного информационного покрытия большой площади;

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

масштабируемость сети (увеличение площади зоны покрытия и плотности информационного обеспечения) в режиме самоорганизации;

использование беспроводных транспортных каналов (backhaul) для связи точек доступа в режиме "каждый с каждым"

устойчивость сети к потере отдельных элементов.

Точки доступа (MP, Mesh Points), работающие в Mesh-сетях, не только предоставляют услуги абонентского доступа, но и выполняют функции маршрутизаторов/ ретрансляторов для других точек доступа той же сети. Mesh-сети могут быть стационарными или мобильными. В последнем случае все или часть узлов со временем могут менять свое местоположение. Узлы mesh-сети, совмещенные с точками доступа, называются точками доступа mesh-сети (Mesh Access Point, MAP). Порталы mesh-сети (Mesh Point Portal, MPP), соединяют mesh-сеть с внешними сетями, в качестве которых могут выступать Mesh- сети, классические сети 802.1 I, новые сети типа 802.1 In, узлы широкополосного доступа. Таким образом, mesh-сеть с точки зрения других устройств и протоколов более высокого уровня функционально эквивалентна широковещательной Ethernet-сети, все узлы которой непосредственно соединены на канальном уровне.

Технология ячеистых сетей не является специфичной для беспроводных сетей, но в беспроводных сетях она приобретает новые свойства. При использовании беспроводных узлов топология сети может легко перестраиваться перемещением узлов, удалением или добавлением узлов. Прокладка кабелей между узлами не требуется. Теоретически можно накрыть mesh-сетью любую необходимую территорию. Вопрос заключается только в количестве узлов и возможности обеспечить их электропитанием.

Беспроводные клиенты могут перемещаться в пределах зоны покрытия, узлы будут строить маршруты и обеспечивать прозрачный роуминг.

Mesh-сети в отличие от сетей сотовой связи имеют два вида связей: связь прямого доступа (Access Tier, AT); обходная связь (Backhau) Tier, ВТ).

Mesh-сеть проектируется таким образом, чтобы каждое устройство (база, абонент) «видело» два или более соседних. При этом обеспечивается хранение сведений о соседях на каждой АС в сети

Если один из узлов сети перестаёт функционировать, другие узлы продолжают работу, соединяясь между собой напрямую или через промежуточные узлы. Каждое устройство ячеистой сети должно обеспечивать функции динамической маршрутизации в реальном времени. При выходе любого узла такой сети из строя, сеть автоматически перенастраивается так, что все абоненты по-прежнему были на связи, только работать будут уже через другие узлы такой сети. Такой подход позволяет развертывать сети полного покрытия заданной территории с возможностью бесшовного роуминга абонентов и высокой надежностью.

Детерминированный доступ е mesh-сети (Mesh Deterministic Access - MDA) - это опциональный механизм, позволяющий получать доступ к среде в заранее зарезервированные временные интервалы. Это снижает конкуренцию доступа к среде передачи, что позволяет существенно увеличить вероятность своевременной доставки данных, чувствительных к задержкам (аудио- и видеопотоки, данные с высоким приоритетом).

MDA-соединение может быть установлено только между станциями, поддерживающими данный механизм. MDA-резервирование задает интервалы, в течение кото-

рых поддерживающие MDA станции не пытаются передавать пакеты, чтобы не мешать передаче данных по зарезервированному каналу. Создание MDA-соединения инициируется узлом-источником, а принимается или отклоняется узлом-адресатом данных. Для установления MDA-соединения устройство выбирает интервалы времени, не занятые другими MDA-соединениями, о которых ему известно. Если резервирование нового соединения вызывает превышение допустимого числа MDA-соединений для соседей данного узла, то устройство отказывается от создания соединения. При установлении MDA-соединения узел направляет соответствующий запрос узлу-адресату, указав, в какие моменты времени и какой длины интервалы он хочет использовать. Получатель запроса выполняет аналогичные проверки о допустимости создания соединения с запрошенными параметрами и шлет ответ - положительный или отрицательный. Если выбранные узлом-источником временные интервалы пересекаются с другими MDA-соединениями, о которых известно получателю, он может в ответе предложить альтернативные интервалы времени. Для разрыва MDA-соединения получатель или отправитель могут послать специальный информационный элемент. Все устройства, которые знают о существовании MDA-резервирований, обязаны периодически сообщать о них своим соседям посредством специальных информационных элементов, либо используя специальные служебные кадры. Даже при зарезервированном MDA-интервале доступ к среде передачи происходит на конкурентной основе. При этом учитывается категория трафика, который пытается передать станция, для чего используется механизм доступа к каналу с поддержкой дифференцированного качества обслуживания (Enhanced Distributed Channel Access, EDCA).

Стандарт 802.11s разработан для реализации полносвязных сетей (Wireless Mesh), где любое устройство может служить как маршрутизатором, так и точкой доступа.

Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются к ближайшему незагруженному узлу. При этом пакет данных передается от одного узла к другому, пока не достигнет конечного места назначения.

В данном стандарте введены новые протоколы на уровнях MAC и PHY, которые поддерживают широковещательную и многоадресную передачу, а также одноадресную поставку по системе точек доступа Wi-Fi. С этой целью в стандарте введен четырехадресный формат кадра.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Наиболее значимая для Mesh-технологий спецификация 802.1 Is призвана стандартизировать организацию сетей подобной топологии. Дополнение IEEE 802.1 Is к стандарту IEEE 802.1 I содержит такое определение:

«Mesh-сеть - это IEEE 802LAN, включающая звенья и контрольные элементы WLAN IEEE 802 для переадресации кадров клиентам сети».

Таким образом, функционирование mesh-сетей предполагает использование режима маршрутизации сетей Ethernet, Одной из основных сегодняшних проблем при организации Mesh-сетей считается совместимость оборудования внутри сети, поскольку абонентский доступ организуется в соответствии со стандартами 802.И, а транс-

портные каналы, как правило, с использованием частных (proprietary) протоколов и алгоритмов организации сети. Основой для спецификации 802.1 Is является компромиссное соглашение между двумя подходами, предложенными SEEMesh (Intel и Cisco) и Wi-Mesh Alliance (Philips, Nortel и Swisscom Innovations). Создание крупных сетей 802.1 Is позволит устранить ныне существующую проблему перехода между сетями WiFi, развернутыми в различных городах.

Совместимость устройств от разных производителей в одной сети обеспечивает концепция профилей. Профиль содержит собственно идентификатор профиля, идентификатор протокола маршрутизации и идентификатор метрики протокола маршрутизации. Устройство может поддерживать несколько профилей работы, но лишь один из них может быть активным. Обязательный для всех устройств стандарта 802,1 Is профиль использует гибридный беспроводной mesh-протокол маршрутизации (HWMP, Hybrid Wireîess Mesh Protocol) и метрику времени передачи в канале (Airtime Link Metric). Механизм установки соединений основан на периодической посылке стандартного сообщения "открыть соединение". В ответ на него может быть получено сообщение "подтверждение соединения" или "закрытие соединения". Соединение между двумя соседними MP считается установленным тогда и только тогда, когда оба MP поспали друг другу команды "открыть соединение" и ответили подтверждением соединения (в любой последовательности). Для каждого установленного соединения предусмотрено время жизни, в течение которого оно должно быть использовано, либо подтверждено.

На рис, 5 в качестве примера представлен вариант реализации доступа в Интернет в школьном городке - в одном главном здании и в двух общежитиях, разработанный фирмой AirTies[5],

Рис. 5. Вариант реализации те5Ь|-сети в школьном городке (разработка фирмы А1г"Пе$)

Следует подчеркнуть, что в качестве проблемы разработчики указали значительное ухудшение силы сигнала за счет стен зданий. Для уменьшения влияния стен на сигнал

все устройства, которые соединялись с устройствами на других этажах, были соединены с помощью кабелей. Между точками доступа, находящимися на одном этаже, организуется соединение mesh.

Расстояние между главным зданием и общежитиями составляло 50 м и 75 м. 8 этом проекте были использованы: три наружных точки доступа WOB-2QI; один беспроводной маршрутизатор RT-211 (на третьем этаже главного здания); 23 беспроводных точки доступа АР-400. По одной точке доступа WOB-20I было установлено на крыше главного здания и общежитий. Устройства WOB-20I на крышах общежитий направлены в сторону школьного здания.

Наибольшую эффективность следует ожидать при реализации Mesh-сетей масштаба города (MAN). Особенности организации и использования подобных сетей определяются социальной и коммерческой целесообразностью, при этом сети могут либо строиться только как корпоративные (муниципальные) или абонентские, либо решать обе задачи одновременно.

С точки зрения абонентского сервиса подобные сети уже сегодня обеспечивают полный спектр IP-приложений - Ethernet, VoIP, real time video.

Главной задачей абонентских сетей является обеспечение доступа пользователей {стационарных и мобильных) к ресурсам Интернета и организация Wi-Fi-телефонии. Особенностью таких сетей является, как правило, высокая плотность установки точек доступа (порядка 10 точек/км2). Этот параметр определяется в значительной степени низкой выходной мощностью клиентских устройств (Wi-Fi-адаптеры, телефоны), высокой плотностью размещения абонентов (и, следовательно, необходимостью обеспечивать высокую емкость абонентского трафика), а также характеристиками чувствительности точек доступа. Развертывание подобных сетей становится выгодным при достаточно большом числе пользователей и на сегодняшний день определяется не техническими, а экономическими аспектами,

Mesh-топология позволяет реализовать уникальные по своим возможностям сети муниципального назначения, ориентированные на службы оперативного реагирования (милиция, "Скорая помощь", МЧС),

В качестве примера mesh-сети рассмотрим систему диспетчеризации горно-транспортного оборудования «Карьер», построенную с использованием технологии Mesh компанией ВИСТТрупп на Рудногорском руднике Коршу-новского ГОКа в Иркутской области. Опыт использования оборудования WiFi показал, что оно не надежно в работе в условиях горных работ. Сложность для данной технологии заключается в том, что часть объектов инфраструктуры отключается от питания, оборудование работает в условиях значительных радиопомех, возникающих при работе электрических машин. В этих условиях надежно работает система технология Motorola Mesh, которая состоит из:

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

оборудования мобильных объектов - контроллеры, датчики, средства передачи данных, устанавливаемые на самосвалы, экскаваторы, бульдозеры;

серверного оборудования и программного обеспечения;

рабочих мест пользователей системы (диспетчеры, маркшейдеры, ремонтные и технические службы); подсистемы передачи данных по радиоканалу. Работа данной системы включает весь цикл управления горным производством от планирования до управления и анализа работы.Применение технологии Motorola Mesh в качестве диспетчерской системы передачи данных решило как проблему оперативности доставки сообщений, так и позволяет практически без ограничений передавать данные диагностики работы машин и механизмов. Для обеспечения проекта понадобились:

одна точка доступа; пять роутеров на расширение площади покрытия; 23 автомобильных модема; инфраструктура управления (Маршутизатор Cisco + ПО Mesh Manager), Общая схема проекта представлена на рис.6.

,42 ИЛ

Рис. 6. Схема проекта на базе оборудования Motorola Mesh

В качестве примера одного из успешных Mesh-решений для условий города можно привести муниципальную сеть города Люксембург - HotCity (см. рис. 7). Данная сеть позволяет жителям и гостям города быстро и бесплатно получить следующие сервисы: информация о местоположении (сеть выполняет определение местоположения абонента и выводит его на карте); расписание автобусов; поиск свободного парковочного места; местная погода; аренда муниципальных велосипедов; отели; покупки; экстренные вызовы [6].

При наличии HotCity-аккаунта, пользователь получает доступ к дополнительным бесплатным и платным услугам, в которые входит и доступ в интернет при оплате с кредитной карты или при наличии подписки на услугу одного из местных провайдеров. Количество сервисов постоянно увеличивается, как и количество точек доступа к HotCity.

COMMUNICATIONS

QUESTIONS OF CONSTRUCTION AND DESIGN OF WIRELESS BROADBAND ACCESS TECHNOLOGIES WIFI AND MESH

Irina Stepanova,

Professor of the Moscow Technical University Communications and Informatics, Moscow, Russia, W515iv@mail.ru

Abstract

The subject of research are wireless broadband network technologies WiFi and Mesh, especially their organization and design. Wireless networks are different from each other supported connection speed. Thanks to the handover, users can move between access points on the coverage area WiFi network without interrupting the connection. The most important factor in the development of WiFi networks is the issue of the allocation of appropriate operating frequency band. The article discusses possible options for allocation of frequency bands for Wi-Fi networks in the Russian Federation. The disadvantage of Wi-Fi technology is the limited range of the access point, which is traditionally calculated for open space. The article proposes to carry out the correction range of the access points based on the power loss WiFi signal after passing obstacles of various types. As an effective means of selecting the network structure in the final stage of design are invited to use the software D-Link WiFi Planner PRO.

The article discusses the promising trend in the development of technology standards WiFi, which aims to bring technical solutions technology Mesh. Using Mesh networking allows for "seamless" cellular network based on multiple connections "point-point" between nodes allows you to deploy wireless access over a large territory. This contributes to the organization of communication between user terminals of different cells, carried out by relaying through an access point. From the point of view of other devices and higher level protocols mesh-network is functionally equivalent to a broadcast Ethernet-network, all nodes which are directly connected at the link layer. Mesh-network may be stationary or mobile. In the latter case, all or part of the units over time, can change their location. Mesh networking is used in a version of the standard IEEE 802.11s.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

New features allow Wi-Fi networks claim to provide the customer with a range of services, which are the prerogative of cellular communication. There is experience of the successful sharing of standards LTE and WiFi.

Keywords: wireless access, WiFi technology, mesh networking, the cellular network, the communication range, loss of signal.

References

1. Goldshteyn BS, Curly AE Communication networks post-NGN. St. Petersburg, BHV-Petersburg, 2014. 160 p.

2. Goldstein BS, Sokolov NA, Janowski GG Communication networks: a textbook for high schools. SPb.: BHV-Petersburg, 2011. 400 p.

3. Pedzhman Roshan, Jonathan Lieri. "Fundamentals of Wireless LANs 802.11. Guide Cisco "ID "Williams", 2004. - 296 p.

4. Ross D. "Wi-Fi. Wireless network". ID "HT Press", 2007. 320 p.

5. http: //www.wi-life.ru/texnologii/wi-fi/wi-fi-2 - Scenarios for the design and network deployment of the standard Wi-Fi.

6. http://www.wi-life.ru/treningi/wi-fi-3/opyt-primeneniya/gorodskaya-set-wi-fi-meshluxembourg-hot-city - Urban Network WiFi Mesh-Luxembourg Hot City.