Проектирование сети беспроводного доступа Wimax

Диплмоный проект: Проектирование сети беспроводного доступа Wimax:Содержание диплома:

	Введение
1	Механизм и  принципы функционирования сети стандарта IEEE 802.16
1.1	Развитие WiMAX в  России
1.2	Техническая характеристика стандарта  IEEE802.16
1.3	Ключевые технологи стандарта
1.4	Принципы построения сети WiMAX
1.5	Описание радиомаршрутизатора R5000– O
1.6	Функционирование  сети WiMAX
3	Оценка эффективности  построения сети WiMAX
3.1	Исходные данные
3.2	Расчет инвестиций  на организацию беспроводной сети WiMAX
3.3	Расчет затрат на эксплуатацию оборудования
4	Безопасность  жизнедеятельности
4.1	Обзор вредных  факторов, влияние их на человека и  меры борьбы с ними
4.2	Гигиеническое нормирование электромагнитных полей
4.3	Мероприятия по охране труда и технике безопасности
4.4	Действия персонала  при загораниях
4.5	Требования к  молниезащите и заземлению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Известно, что вскоре после изобретения радио появилась  возможность передачи телеграфной  связи без проводов. И, по сути, сегодняшние системы передачи цифрового кода по радиоканалу используют тот же принцип, но, конечно, возможности передачи данных возросли многократно.

По радиусу действия и назначению современные беспроводные сети можно  разделить на персональные (Wireless Personal Area Network, WPAN), локальные (Wireless Local Area Network, WLAN), городские (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN) и глобальные (Wireless Wide Area Network, WWAN)

Персональные сети (WPAN) служат, прежде всего для связывания между собой компонентов компьютера в пределах малого радиуса действия — в так называемой персональной зоне. Однако WPAN-сети нужны не только для подключения компьютерной периферии: по мере того как растет количество устройств, подключаемых к сети, все актуальнее становится проблема их беспроводного соединения в персональной зоне.

К категории WPAN относится целый  ряд технологий. Самой старой из технологий передачи данных в пределах малого радиуса действия является IrDA — технология передачи данных в инфракрасном диапазоне, которая продвигается на рынке ассоциацией Infrared Data Association, а стандарт IrDA был разработан еще в 1993 году. Эта технология позволяет передавать данные в пределах свободного от препятствий пространства небольшого радиуса. Наиболее современной (и в настоящее время массовой) является технология Bluetooth. Для установления беспроводного соединения Bluetooth прямая видимость между устройствами не требуется, в отличие от инфракрасной связи. Перспективными являются технологии UWB (Ultrawideband) и ZigBee.

История Bluetooth началась в 1994 году с проекта шведской компании Ericsson по разработке системы локальной беспроводной связи радиотелефона с различными аксессуарами типа телефонной гарнитуры. В мае 1998 года Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia объявили о создании специальной рабочей группы Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group) с целью продвижения и развития этой технологии. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2,4-2,48 ГГц. Спектр сигнала формируется по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — широкополосный сигнал по методу частотных скачков), согласно которому несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами для каждого соединения известна только передатчику и приемнику, что позволяет обеспечить конфиденциальность передачи данных и исключить помехи, если рядом работают несколько пар «приемник—передатчик». Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как ПК, ноутбуки, PDA, мобильные телефоны, принтеры и цифровые фотоаппараты, в радиусе от 10 до 100 м друг от друга и даже в разных помещениях.

ZigBee — беспроводная сетевая технология короткого радиуса действия, базирующаяся на стандарте IEEE 802.15.4. Данная технология была разработана с целью обеспечения более дешевого и менее энергоемкого решения по сравнению с другими WPAN-технологиями, в частности с Bluetooth. Для обеспечения совместимости устройств данного класса в 2002 году по инициативе компании Philips был образован Альянс ZigBee (ZigBee Alliance), в который сегодня входят компании из 22 стран. Протоколы ZigBee разработаны с учетом максимального энергосбережения: большую часть времени устройства находятся в спящем режиме и только изредка проверяют, поступили ли к ним обращения. Дальность связи между двумя аппаратами — до 75 м.

Ultrawideband (UWB) — сверхширокополосная связь — получила такое название благодаря тому, что в этом стандарте используется самый широкий из распространенных сегодня технологий диапазон частот. Эта беспроводная технология предназначена для передачи данных на короткие (до 10 м) расстояния с высокой пропускной способностью (до 480 Мбит/с) и низкой потребляемой мощностью. UWB обеспечивает передачу видео между устройствами бытовой электроники и периферийными устройствами ПК. Одно из основных преимуществ этой технологии заключается в том, что она не создает помех для других беспроводных технологий, используемых в настоящее время, — таких как Wi-Fi, WiMAX и сотовая связь.

Технологии WLAN базируются на семействе  стандартов 802.11.  Многие организации и домашние пользователи используют Wi-Fi (Технологии WLAN, базирующиеся на семействе стандартов 802.11, часто обозначают термином Wi-Fi. Изначально данный термин был введен организацией Wi-Fi Alliance, для обозначения продуктов серии стандарта 802.11b, однако сегодня этот термин применятся для продуктов, соответствующих любому стандарту из семейства 802.11) как альтернативу проводным локальным сетям .  Помимо беспроводных домашних и офисных сетей технология Wi-Fi нашла широкое применение в сфере организации публичного доступа в Интернет. В зависимости от конкретного стандарта сети Wi-Fi работают на частотах 2,4 или 5 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с.  Зону беспроводного доступа на базе нескольких хот-спотов называют хот-зоной. Радикальное увеличение пропускной способности дает стандарт 802.11n, с появлением которого пропускная способность WLAN будет увеличена сразу в несколько раз.

Для организации единой широкополосной беспроводной сети (городские беспроводные сети (WMAN)) , работающей на больших расстояниях, был разработан и предложен стандарт IEEE 802.16, названный WiMAX- Worldwide Interoperability for Wicrowave Access (международное взаимодействие для микроволнового доступа).

WiMAX относится к технологии Wireless MAN, которая может соединяться с точками доступа стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi). WiMAX является альтернативой прокладке кабеля или линии DSL при организации последней мили.

В 2001 году Международным  институтом электроники и электротехники (IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers) была принята первая версия стандарта IEEE 802.16-2001, в котором были описаны лишь общие принципы сети

и рабочий диапазон 10-66 ГГц. Затем в 2002 и 2003 годах были приняты  дополнения в лице стандартов IEEE 802.16с (рабочий диапазон 10-66 ГГц) и IEEE 802.16а (2-11 ГГц).В сентябре 2003 года была создана рабочая группа,которая приступила к созданию стандарта IEEE 802.16d. И 24 июня 2004 года новый стандарт был утвержден, а был опубликован 1 октября 2004 года. Он предполагает применение частотного диапазона 2-11 ГГц. Максимальная скорость передачи информации при этом может достигать 70 Мбит/с при ширине канала в 20 МГц, а радиус действия - 50 километров в отсутствии прямой видимости. Правда, это теоретические значения, которые могут быть получены при идеальных условиях, и на практике пропускная способность сетей WiMAX и зона покрытия будут меньше.

В 2005 году была  разработана  спецификация мобильной версии  WiMAX для устройств, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч. Портативное оборудование WiMAX использует частотный диапазон от 2 до 6 ГГц, однако скорость передачи данных(порядка 20 Мбит/с) и радиус действия будут меньше, нежели у аппаратуры стандарта IEEE 802.16d. Связано это с ограничениями, накладываемыми на мощность передатчиков, габариты мобильных устройств и их энергопотребление.

Новый стандарт получил  кодовое наименование IEEE 802.16e и пополнил серию технологий для построения беспроводных широкополосных сетей.

Благодаря своим преимуществам (возможность обеспечения широкополосной связи в условиях отсутствия прямой видимости, большая зона покрытия, высокое качество предоставляемых услуг, простота построения сети, а следовательно меньшие затраты  ) технология WiMAX считается наиболее перспективной при переходе к сетям четвертого поколения  (4G).

Быстрое развитие города и моральное устаревание  системы 2G говорит об актуальности внедрения сетей протокола 802.16, которые отвечают всем требованиям высокоскоростной передачи данных. Поэтому данный проект посвящен построению сети Wi-MAX в городе Новосибирске и его эффективности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Механизм  и принципы функционирования  сети стандарта IEEE 802.16

1.1 Развитие WiMAX в России

Стандарт 802.16 (WiMAX) призван  сыграть важную роль в развитии рынков систем и услуг беспроводного широкополосного доступа (БШД), обеспечив совместимость продуктов разных производителей и значительное снижение цен, главным образом на абонентское оборудование. В этом очень заинтересованы операторы связи, которые требуют от производителей дешевых абонентских устройств БШД, что позволит многократно увеличить число пользователей сетей.

Услуги и средства БШД востребованы индивидуальными  потребителями, коммерческими предприятиями, государственными структурами и  самими операторами связи (для соединения элементов сетевой инфраструктуры). Сегодня в нашей стране соединение базовых станций операторов сотовой связи является одной из основных областей применения систем БШД.

В 2004г. в мире насчитывалось 915 тыс. абонентов систем фиксированного БШД (всех типов), работающих на частотах ниже 11 ГГц, а к 2006 г. их число увеличилось примерно до трех миллионов, из которых около 100 тыс. абонентами систем WiMAX; число абонентов этих систем и сетей на базе фирменных средств БШД должно сравняться в 2010 г. Что же касается мирового рынка инфраструктурного оборудования WiMAX, то, он вырос с 15 млн. долл. в 2004г. до 115 млн. долл. в 2005г., а к 2008г. достигнет объема в 290 млн. долл.

По поручению Мининформсвязи России, в настоящее время на базе различных технологий БШД в нашей стране действуют около 300 сетей беспроводного доступа. Типичная сеть БШД имеет не менее трех базовых станций, обслуживающих до 500 абонентов или более. В основном абонентами этих сетей являются юридические лица, использующие их для доступа в Интернет и объединения удаленных филиалов своих предприятий с применением технологий VPN.

Основным сдерживающим фактором распространения сетей  БШД и роста числа абонентских  подключений является высокая стоимость  абонентского комплекта оборудования — от 700 до 2000 долл. Уменьшение его стоимости до 400 долл. и ниже должно привести к значительному росту абонентской базы. Следующий этап развития сетей БШД начнется, когда стоимость абонентского комплекта упадет до 200—250 долл. При таком уровне цен станет возможным широкое использование систем БШД для предоставления услуг индивидуальным потребителям.

Технология WiMAX широко разрекламирована в мировой прессе, чему немало способствовали производители оборудования и компонентов  для систем БШД. Много писалось о  том, что системы WiMAX способны передавать данные на расстояние до 50 км со скоростью 70 Мбит/с, причем светлое WiMAX-будущее должно наступить очень скоро. Однако время завышенных ожиданий прошло. Так, по данным корпорации Intel, максимальная скорость передачи данных, примерно равная 70 Мбит/с, реализуется при использовании 20-МГц канала и высокоуровневой модуляции 64QAM 3/4, но при такой модуляции радиус соты не может быть равным 50 км (в системе SkyMAX фирмы Siemens он составляет только 4—6 км — в зависимости от условий распространения радиосигналов). Большинство же систем WiMAX будут работать в частотных полосах шириной от 3,5 до 10 МГц, а в полосе частот 10 МГц максимальная скорость передачи данных равна примерно 37 Мбит/с. Необходимо учесть и тот факт, что, по разным оценкам, реальная скорость передачи данных составляет 30—65% от максимальной. Таким образом, абонентам вряд ли стоит рассчитывать на скорость в 70 Мбит/с.

Общеизвестно, что благодаря  использованию схемы модуляции OFDM системы WiMAX работают при отсутствии прямой видимости между антеннами базовой станции и абонентского устройства (по отраженным сигналам). Однако такая работа возможна только на небольшом расстоянии от базовой станции и сильно зависит от типа выбранной модуляции. Согласно материалам компании Redline Communications, её система RedMAX обеспечивает дальность связи до 45 км в условиях прямой видимости и до 3 км при ее отсутствии.

При прогнозе процесса развития технологии WiMAX, можно выделить в  нём три этапа. На первом этапе (2004—2006 гг.), который, собственно, уже прошёл, выпущены системы на базе неспециализированных микросхем и появились первые специализированные наборы микросхем для средств WiMAX. Но здесь не следовало ожидать большого числа инсталляций систем WiMAX, поскольку они довольно дороги. Второй этап (2007—2008 гг.) будет характеризоваться развитием производства абонентских устройств в странах Юго-Восточной Азии, что приведет к снижению цен на абонентское оборудование наружного исполнения до 400—600 долл.; начнется массовое производство абонентских станций комнатного исполнения по 100—150 долл. и постепенное распространение технологии WiMAX по всему миру. На третьем этапе (с 2009 г.) будет принята спецификация 802.16e (на ограниченно мобильные решения для БШД), начнется интеграция систем WiMAX с сетями сотовой связи и реальная конкуренция этих систем с сетями доступа на базе технологий ADSL и кабельных модемов, появятся портативные устройства (ноутбуки, карманные ПК и смартфоны) со встроенными интерфейсами WiMAX.

Вопросы частотного распределения для систем WiMAX

От их решения напрямую зависят перспективы развертывания  систем WiMAX в нашей стране. В стандарте IEEE 802.16-2004 для систем БШД предполагается задействовать частоты от 2 до 11 ГГц. В настоящее время WiMAX-форумом разработаны три профиля использования данных систем в частотных диапазонах 2,5—2,7; 3,4—3,6 и 5,725—5,850 ГГц. Что касается применения этих диапазонов в России в настоящее время, то диапазон 2,5-2,7 ГГц запланирован для работы систем эфирного телевидения по технологии MMDS, но текущим регламентом допускается совместное использование его системами двунаправленной передачи данных и интерактивного телевидения. В диапазоне частот 3,4—3,6 ГГц системы БШД уже работают, но дальнейшее их развертывание существенно ограничено из-за возникновения проблем с электромагнитной совместимостью со средствами космической связи ФГУП “Космическая связь” и ОАО “Газком”, функционирующими в C-диапазоне. Диапазон 5,725—5,850 ГГц в настоящее время используется различными системами БШД, а также аналоговыми и цифровыми радиорелейными станциями. Работа последних в этом диапазоне может накладывать серьезные ограничения на развитие систем БШД.