Проектирование сети беспроводного доступа Wimax

Рекомендации  по построению БС

Рекомендации по построению БС вытекают из анализа условий работы систем фиксированного беспроводного  доступа:

• Обычно поток от БС к АС (нисходящий) значительно превышает поток восходящий.
• Ширина диаграммы направленности секторной антенны БС примерно в 10 раз больше ширины диаграммы направленности антенны АС.
• Многосекторная БС работает одновременно с АС разных секторов.
• БС размещаются на высоких строениях или антенных опорах, на которые устанавливают и другие радиосистемы, что приводит к повышению общего уровня помех. Кроме того, высокое расположение антенн БС само по себе приводит к увеличению уровня и количества помех. Как следствие, отношение сигнал/шум на БС существенно хуже чем на АС.
• Повышение скорости передачи практически не ухудшает условий работы соседних систем.
• Повышение скорости приема приводит к существенному снижению помехоустойчивости. Учет специфики работы систем фиксированного беспроводного доступа позволил выработать следующие рекомендациии:
• На многосекторных БС скорость в направлении БС-АС не должна превышать 48 Мбит/с, в обратном направлении - 24 Мбит/с.
• Необходимо ограничивать диапазон регулирования скорости передачи АС снизу, либо отслеживать деградацию скорости каждого клиента.
• Использовать механизм автоматического выбора скорости.
• В холодных регионах все оборудование БС и все устройства с опцией Р300 должно выбираться модификации ОТ, т.е. с расширенным температурным диапазоном.

Ретрансляционная  станция (РС)

РС (рисунок 2.16 ) предназначена для повышения дальности действия БС, обхода крупных препятствий, а также для создания протяженных магистральных каналов точка-точка. Количество последовательно подключаемых РС не ограничено. К каждой РС может быть подключена одна или несколько РС и/или  АС

 В состав РС входят:

-  Двухмодульный беспроводный маршрутизатор R5000.

- Направленная антенна для связи с БС (в случае РС без интегрированной антенны).

- Всенаправленная, секторная или направленная антенна для подключения АС и/или РС.

- Кабели для подключения антенн.

- Лицензия для подключения специализированных АС к РС.

Для беспроводного объединения  сетей диапазонов 2,4 и 5/6 ГГц выпускаются двухмодульные двух диапазонные беспроводные маршрутизаторы.

Ретрансляционная  станция

 
Рисунок 2.16 - Типовая схема ретрансляционной станции

Абонентская станция (АС)

АС (Рисунок 2.17 )предназначена для беспроводного подключения абонентов к БС или РС, а также для создания магистральных каналов "точка-точка".

Состав АС:

     -  Абонентский беспроводный маршрутизатор с интегрированной антенной или разъемом для подключения внешней антенны.

    - Направленная антенна и антенный кабель для моделей без интегрированной антенны.

 
Рисунок 2.17 - Типовые схемы АС

Система управления сетью

Система управления сетью (Рисунок 2.18 ) (Network Monitoring/Management System – NMS) предназначена для мониторинга сети в реальном времени с целью оперативного управления. Система базируется на программных средствах управления и мониторинга сетей типа HP OpenView, WhatsUp и т.п. и обеспечивает графическое представление карты сети и параметров БС, АС и РС. Помимо этого NMS позволяет вести системный журнал и планировать события с помощью планировщика. В состав системы также включен IWR Manager для настройки оборудования, реализующий в простой и интуитивно понятной форме основные настройки активных устройств сети. Для тонкой настройки используется командный язык системы SkyMAN. Основа серии – новая аппаратная платформа, основанная на мощном процессоре IBM PowerPC с тактовой частотой 200-400 МГц.

 

 

Рисунок 2.18 - Диалоговое окно системы управления сетью

Особенности и преимущества

- Скорость передачи  шестисекторной базовой станции  до 288 Мбит/с 

- Максимальная скорость  передачи односекторной БС и  в канале "точка-точка" –  54 Мбит/с. 

- Диапазоны частот 2,4-2,4835 ГГц (DSSS и 64OFDM), 5,15-5,35, 5,65-6,07 ГГц  (64OFDM). 

-  Протокол доступа к среде на основе адаптивного поллинга. 

-  Встроенный маршрутизатор, IP роуминг. 

- Мощные возможности  QoS и приоритезации трафика, поддержка  VoIP. 

- Встроенные средства  поддержки офисной VoIP телефонии. 

- Поддержка средств  обеспечения безопасности, услуг VPN и брандмауэр. 

-  Развитые инструменты управления сетью и средства диагностики.

- Топология "точка-многоточка" и "точка-точка", возможность  ретрансляции.

- Наличие моделей с  расширенным температурным диапазоном (от -55оС до +60оС).

- Сохранение работоспособности  в условиях конденсации влаги. 

- Встроенные средства  грозозащиты тракта ODU-IDU.

Возможности

Система SkyMAN построена  на основе архитектуры распределенных беспроводных сетей SkyMAN CA ™. Основой  системы являются беспроводные маршрутизаторы R5000, разработанные и выпускаемые компанией InfiNet Wireless. При построении сетей ШБД на базе системы SkyMAN используются антенно-фидерные устройства и сетевое оборудование производства третьих фирм.

 

1.5 Описание радиомаршрутизатора R5000 – O

Беспроводные маршрутизаторы серии O выполнены во внешнем (ODU) всепогодном  корпусе (Рисунок 2.19), подключаемом к внутреннему блоку питания (IDU) специализированным кабелем. Устройства выпускаются для диапазонов 2,4 и 5 ГГц в одномодульном и двухмодульном исполнении.

Рисунок 2.19 -  Беспроводный радиомаршрутизатор R5000 – O

Области применения R 5000:

• Базовые станции
• Ретрансляторы (двухмодульные устройства)
• Возможно использование в качестве высокопроизводительных абонентских станций.

Радиотехнические параметры:

 

 

Частотный диапазон	2401-2494 МГц	5150 – 5350 МГц 5460 – 5735 МГц 5725 – 5875 МГц
Технология расширения спектра	DSSS	64OFDM
Модуляция и скорость передачи	BPSK @ 1 Мбит/с   QPSK @ 2 Мбит/с CCK @ 5.5&11 Мбит/с	BPSK @ 6&9 Мбит/с QPSK @ 12&18 Мбит/с 16QAM @ 24&36 Мбит/с 64QAM @ 48&54 Мбит/с
Реальная пропускная способность	4 Мбит/с @ 11 Мбит/с	25-26 Мбит/с @ 54 Мбит/с
Ширина канала	20 МГц	20 МГц
Антенный интерфейс	N - type female	N - type female
Мощность передатчика	20 дБм (стандарт) 23 дБм (модель P 200)	14-17 дБм (стандарт)       21 дБм (P 200)       23-25 дБм (P 300)       27 дБм (P 500)
Чувствительность приемника	-94 дБм @ 1Мбит/с -91 дБм @ 2Мбит/с    -89 дБм @ 5.5Мбит/с  -85 дБм @ 11Мбит/с	-90 дБм @ 6Мбит/с -89 дБм @ 9Мбит/с -87 дБм @ 12Мбит/с -84 дБм @ 18Мбит/с -81 дБм @ 24 Мбит/с -78 дБм @ 36 Мбит/с -73 дБм @ 48 Мбит/с -69 дБм @ 54 Мбит/с
Радиус зоны обслуживания БС	до 20 км	до 12 км
Максимальная длина пролета  точка-точка	50 км	50 км
Рекомендуемое максимальное количество абонентов на сектор БС	50	150

1.6 Функционирование  сети WiMAX

При авторизации на базовой  станции на нее отсылаются реквизиты  абонентского комплекта (сертификат, цифровые подписи, запрос на авторизацию), после  чего абонентское устройство получает свой конфигурационный файл и начинает работать в соответствии с ним. При этом сертификат уникален для каждого абонента, подписан hash- функцией SHA-1 и не может быть изменен, поскольку «зашит» в само устройство, имеющее уникальный номер и МАС-адрес. Срок действия этого сертификата составляет , согласно стандарту 802.16 – 10 лет.

Что касается обеспечения  информационной безопасности , то, в  отличие  от стандартов серии 802.16, которые  по сути дела не обеспечивали защиты от несанкционированного доступа, в стандарте 802.16 официально утверждены меры для предотвращения взлома. Так в процессе передачи данных от базовой станции к абоненту и обратно трафик шифруется. При этом используются одновременно два ключа с перекрывающимися временами жизни, и поэтому трафик никогда не бывает незашифрован. Одновременная работа двух ключей объясняется необходимостью работать в среде с возможной потерей пакетов. Происходит также периодическая реавторизация и периодическая смена ключей.

 

 

 

 

 

 

 

3 Оценка эффективности  построения сети WiMAX

В Данной главе даётся оценка экономической эффективности  проекта  по развертыванию сети WiMAX в городе Новосибирске. Эффективность проекта характеризуется системой показателей, отражающих соотношение затрат и результатов, применительно к интересам  потребителя и предприятия.

При расчете технико-экономических  показателей учтены:

- Исходные данные;

-нормативы действующие  в РФ и отрасли связи;

- инженерно-технические,  схемные решения по построению  сети, изложенные в технических  разделах;

- данные о единичной  стоимости строительства аналогичных объектов.

Расчеты технико-экономических  показателей и формирование бизнес-плана  выполнены в соответствии с инструкцией , разработанной ОАО « Гипросвязь»

Проектируемый период охватывает временной промежуток с 2007 по 2008 гг. Развертывание сети начинается в 2007 году. Стоимостные показатели рассчитаны в ценах на момент разработки проекта.

3.1 Исходные  данные

Необходимо задатьт  число пользователей. При запуске  сети в эксплуотацию к ней подключаются …человек. Прирост абонентов поквартально следующий: в первый квартал он составляет 6% от первоначально подключившихся, во второй %, в третий, в четвертый, в пятый и шестой по , седьмой и восьмой по. Сведём эти данные в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Поквартальный  прирост пользователей

Наименование показателя	Значение показателя
квартал	При запуске сети	1	2	3	4	5	6	7	8
Число пользователей, человек		400	500	454	345	454	453	453	345

 

3.2 Расчет инвестиций  на организацию беспроводной сети WiMAX

Развитие сетей связи  на основе современных технологий обработки, коммутации и передачи информации, внедрения новых услуг и служб требуют финансовых ресурсов, выступающих в виде инвестиций.

Инвестиции- это долгосрочные вложения средств, в создание нового и модернизацию действующего оборудования и сетей связи в целях наиболее полного удовлетворения потребностей общества в средствах и услугах отрасли и получения доходов. Они включают в себя:

1. средства связанные с приобретением оборудования и кабельной продукции:

-базовые станции

-секторные антенны

-кабель

-антенны радиорелейных станций (параболические)

-центр мониторинга  и биллинга

-кондиционеры

2) средства связанные  с проведением строительно-монтажных  работ: 

Транспортные расходы  составляют 15%, а прочие затраты 10% от общей стоимости оборудования, затраты  на монтаж 5%. Складские расходы составляют 1,2% от суммы стоимости оборудования, прочих и транспортных расходов.

1 Затраты на приобретение  оборудования и кабельной продукции

- базовые  станции: чтобы покрыть центральный и железнодорожный районы г.Новосибирска потребуется установить шесть  трехсекторных базовых станций , стоимостью рублей (в стоимость входят: три беспроводных маршрутизатора  R5000 , по одному на сектор, лицензии на сектор базовой станции для подключения любого числа абонентских станций Общая сумма расходов равна:

 рублей.

-секторные  антенны: поскольку мы устанавливаем  трёхсекторные базовые станции,  то потребуется приобрести по три антенны на каждую базовую станцию. Стоимость одной антенны составляет: , тогда общая сумма расходов равна:   рублей