Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Определение границ предметной области
• 1.2 Цели и предмет деятельности Филиала
• 1.3 Предпосылки создания сети
• 1.4 Организационная структура и количественная оценка потоков информации
• 1.5 Сравнительный анализ технологий организации беспроводной вычислительной сети
• 1.5.1 Технология Bluetooth
• 1.5.2 Технология Wi-Fi
• 1.5.3 Технология WiMAX, ее задачи, цели, преимущества WiMAX
• 1.6 Наиболее важные критерии оценки технологий беспроводной вычислительной сети
• 1.7 Выбор технологии для проектирования беспроводной сети
• 1.8 Требования к разрабатываемой БВС
• 1.8.1 Требования к пропускной способности
• 1.8.2 Требования к информационной безопасности сети
• 1.8.3 Требования к стоимости сети
• 1.8.4 Требования к расширяемости и масштабируемости
• 2. Построение информационной модели беспроводной вычислительной сети
• 2.1 Выбор CASE-средств моделирования
• 2.1.1 IBM Rational Rose Modeler
• 2.1.2 Telelogic Tau Modeler 3.1
• 2.1.3 Microsoft Visio 2007
• 2.1.4 AllFusion Process Modeler
• 2.2 Модель «как есть»
• 2.3 Модель «как надо»
• 2.4 Анализ информационных потоков
• 2.5 Техническое задание разрабатываемой беспроводной вычислительной сети
• 2.5.1 Цель разработки
• 2.6 Выбор технологии и стандарта для проектирования БВС
• 2.4 Методы выхода в ИНТЕРНЕТ, безопасность
• 2.5 Исследование и оценка ЛВС до и после реорганизации
• 3. Проект беспроводной вычислительной сети Таганрогского филиала ЗАО «Мегафон-Кавказ»
• 3.1 Структурная схема БВС после организации
• 3.2 Топология
• 3.3 Выбор оборудования для проекта
• 3.4 Выбор архитектуры БВС
• 3.5 Выбор программного обеспечения
• 4. Реализация принятого решения
• 4.1 Общее описание
• 5. Социальный аспект проекта беспроводной вычислительной сети
• 6. Технико-Экономическое обоснование проекта
• 6.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки
• 6.2 Обоснование выбора аналога для сравнения
• 6.3 Обоснование выбора критериев для сравнения
• 6.4 Расчет технического интегрального показателя
• 6.5 Расчет затрат на проектирование и разработку
• 6.6 Расчет экономического интегрального показателя
• 6.7 Расчет сравнительной технико-экономической эффективности
• 7. Безопасность и экологичность при эксплуатации беспроводной сети Таганрогского филиала ЗАО «Мегафон-Кавказ»
• 7.1 Анализ условий труда при эксплуатации беспроводной сети ЗАО «Мегафон-Кавказ»
• 7.2 Воздействие шума
• 7.3 Мероприятия по улучшению условий труда при эксплуатации беспроводной вычислительной сети ЗАО «Мегафон-Кавказ»
• 7.4 Пожаробезопасность
• 7.4.1 Пожарная безопасность
• 7.4.2 Электробезопасность
• 7.5 Защита окружающей и природной среды при эксплуатации беспроводной вычислительной сети ЗАО «Мегафон-Кавказ»
• Заключение
• Библиографический список



Введение

Беспроводные вычислительные сети представляют собой системы распределенной обработки данных и, в отличие от глобальных и региональных вычислительных сетей, они охватывают небольшие территории (в пределах офиса либо района города) внутри отдельных контор, банков, бирж, вузов, учреждений, научно-исследовательских организаций. При помощи общего канала связи ЛВС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры (ПК), внешние запоминающие устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и др. БВС могут подключаться к другим локальным и большим (региональным, глобальным) сетям ЭВМ с помощью специальных шлюзов, мостов и маршрутизаторов, реализуемых на специализированных устройствах или на ПК с соответствующим программным обеспечением.

Таким образом, проект БВС ЗАО «Мегафон-Кавказ» таганрогский филиал поможет решить следующие проблемы:

1. Социальные

· позволит сократить время обработки документации сотрудниками компании;

· позволит сократить рабочий график сотрудников компании.

2. Организационные

· информационная разрозненность отделов компании;

· отсутствие удаленного доступа по управлению компьютерами и рабочими станциями.

3. Технические

· отсутствие совместного доступа к периферийным устройствам;

· неупорядоченная архитектура ЛВС, приводящая к затруднениям в наладке и постройке новых сегментов;

· необходимость администрирования каждой рабочей станции в непосредственном контакте с ней.

Данные проблемы приводят к решению о целесообразности организации БВС. Актуальность написания дипломного проекта обусловлена тем, что относительно небольшая сложность и стоимость БВС, использующих в основном ПК, обеспечивают широкое применение сетей в автоматизации коммерческой, банковской и других видов деятельности, делопроизводства, технологических и производственных процессов, для создания распределенных управляющих, информационно-справочных, контрольно-измерительных систем, систем промышленных роботов и гибких производственных производств. Во многом успех использования БВС обусловлен их доступностью массовому пользователю, с одной стороны, и теми социально-экономическими последствиями, которые они вносят в различные виды человеческой деятельности, с другой стороны.

Цель настоящего дипломного проекта - показать возможности современного беспроводного оборудования при построении сети, раскрыть технологические особенности планирования, построения и эксплуатации сетей на примере проектирования беспроводной вычислительной сети в ЗАО «Мегафон-Кавказ» таганрогский филиал.

Для того чтобы организовать БВС, необходимо решить следующие задачи:

· собрать и обработать информацию о филиале в ЗАО «Мегафон-Кавказ» таганрогский филиал;

· подготовить план этажей;

· рассмотреть и выбрать технологию с учетом уже существующих сегментов;

· рассмотреть и выбрать оборудования;

· обосновать использование БВС;

· формализовать расчеты

· реализовать выбранный вариант проекта



1. Определение границ предметной области

Исследовав существующие проблемы связанной с работой локальной вычислительной сети в филиале ЗАО «Мегафон-Кавказ» было принято решение разработать новую вычислительную сеть на основе беспроводных сетей:

· необходимо спроектировать новую беспроводную сеть филиала ЗАО «Мегафон-Кавказ».

· выбрать активное и пассивное оборудование;

· создать единое хранилище информации;

· рассчитать количество и стоимость оборудования;

· рассчитать затраты на разработку и внедрение;

· обеспечить доступ к глобальной сети Internet с каждой рабочей станции.

1.1 Характеристики предприятия

Компания «Мегафон-Кавказ» была образована компанией «Мобиком», Deutsсhe Telecom (DeTeMobil), Siemens и еще несколькими акционерами как закрытое акционерное общество в октябре 1993 года.

Сеть «Мегафон-Кавказ» использует стандарт GSM и UMTS. Компания работает в России и имеет лицензии на оказание услуг связи в стандарте GSM в 82 регионах страны.

Также у компании имеются лицензии на оказание услуг фиксированной связи в 48 субъектах федерации. Филиал в ЗАО «Мегафон-Кавказ» в Таганроге занимается предоставлением услуг электросвязи на территории города Таганрога и прилежащих пригородных районах, а так же является юридическим лицом и налогоплательщиком Российской Федерации.

Филиал действует с соблюдением требований Федерального закона «Об акционерных обществах», иных федеральных законов, устава Общества, а так же настоящего Положения.

Местоположение и почтовый адрес Филиала: 347900, Ростовская область, г. Таганрог, пер. Тургеневский 32.

1.2 Цели и предмет деятельности Филиала

Филиал создан в целях предоставления услуг в области электросвязи на территории Ростовской области города Таганрога, на основании соответствующих лицензий, выданных ЗАО «Мегафон-Кавказ».

Предметом деятельности Филиала является:

а) планирование, строительство, монтаж и техническая эксплуатация сетей электросвязи на территории Филиала, в частности сети сотовой радиотелефонной связи с использованием оборудования GSM;

б) предоставление на территории Филиала услуг электросвязи в соответствии с выданными Обществу лицензиями;

в) реализация услуг и оборудования электросвязи;

г) осуществление маркетинговой и рекламной деятельности, направленной на распространение услуг электросвязи, оказываемым Обществом;

д) иная деятельность, необходимая для достижения поставленной перед филиалом цели.

Офис компании располагается в трех этажном здании, количество компьютеров характеризуется количеством сотрудников в том или ином отделе, и их общее количество составляет 46 штук. Из них 14 компьютеров, а так же два терминала для оплаты услуг электросвязи и главный сервер расположены на первом этаже здания, на втором и третьем этаже находится по 15 компьютеров.



1.3 Предпосылки создания сети

В качестве предпосылок создания сети в анализируемом учреждении было определено, что:

· в определенном замкнутом пространстве имеется большое количество компьютеров работающих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией;

· невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при существующих объемах и различных методах обработки и хранения информации;

· существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество компьютеров и работают в пределах одного или нескольких отделов;

· накопленное программное и информационное обеспечение не используется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения данных.

· при имеющейся возможности подключения к глобальным вычислительным сетям типа INTERNET необходимо осуществить подключение к информационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью объединения в глобальные группы.

· при использовании глобальной сети INTERNET и передачи через него служебной информации возникают частые сбои и обрывы передачи информации.

Следовательно, ввиду всех вышеперечисленных пунктов, было решено спроектировать беспроводную вычислительную сеть, объединяющую три этажа здания и все имеющие компьютеры и терминалы.



1.4 Организационная структура и количественная оценка потоков информации

Рисунок 1.1 - Организационная структура филиала

Исходя из организационной структуры предприятия можно определить из каких отделов непосредственно, сотрудники получают информацию.

1) Директор Филиала

К директору Филиала информация поступает от следующих сотрудников компании:

· технический директор

· административный директор

· директор по маркетингу

· главный бухгалтер

· начальник отдела безопасности

2) Технический директор

К техническому директору информация поступает из следующих отделов:

· директор Филиала

· инженерно-технический отдел

· транспортный отдел

· склад

· архив

3) Административный директор

Административный директор получает информацию непосредственно от:

· директор Филиала

· отдел логистики

· отдел эксплуатации сети

· отдел развития сети

4) Директор по маркетингу

К директору по маркетингу информация поступает от:

· директор Филиала

· отдел работы с ключевыми клиентами

· одел работы с клиентами

· отдел работы с дилерами

· отдел маркетинга

· салон-магазин

5) Главный бухгалтер

Главный бухгалтер, а так же отдел бухгалтерии получают информацию от следующих отделов:

· директор Филиала

· отдел маркетинга

· инженерно-технический отдел

· отдел работы с ключевыми клиентами

· отдел логистики

· транспортный отдел

· склад

· касса

6) Отдел безопасности

Отдел безопасности занимается контролем обмена информации

между отделами компании, а так же следит за ее конфиденциальностью и подчиняется и получает информацию только директора Филиала.

7) Отдел кадров

Отдел кадров занимается подбором и приемом на работу новых сотрудников для компании. Подчиняется, а так же получает информацию только от директора Филиала.

В результате исследования работы отделов, а так же определения откуда тот или иной отдел получает информацию, можно сделать вывод, что количество входной и полученной в ходе документации очень велико, а так же, что информация поступающая от того или иного отдела не всегда представлена в электронном виде. Это обусловлено тем, что отделы взаимодействующие друг с другом не имеют непосредственной связи по сети. А информация, поступающая от директора Филиала, является «Управленческой»

Для того что бы понять как осуществляется процесс поступления документов, рассмотрим как осуществляется работа между двумя отделами: отделом «маркетинга» и отделом «бухгалтерского учета», а так же куда поступает полученный документ.



Рисунок 1.2 - Формирование документации при выполнении работ

Отдел «маркетинга» заключат договор с фирмой рекламодателем, затем сотрудниками отдела выполняется «акт о выполненных работах», который в свою очередь поступает в отдел «бухгалтерии». В отделе «бухгалтерии» осуществляется оплата за предоставленные услуги, а так же в конце рабочего месяца формируется «отчет об оплате», который в свою очередь отправляется в «архив» на последующее его хранение.

1.5 Сравнительный анализ технологий организации беспроводной вычислительной сети

1.5.1 Технология Bluetooth

Концепция и основные положения технологии Bluetooth

Bluetooth - это современная технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Технология стандартизирована, следовательно, проблемы несовместимости устройств от конкурирующих фирм быть не должно.

Bluetooth - это маленький чип, представляющий собой высокочастотный (2.4-2.48 ГГц) приёмопередатчик, работающий в диапазоне ISM (Industry, Science and Medicine; промышленный, научный и медицинский). Для использования этих частот не требуется лицензия, исключения рассмотрим ниже. Скорость передачи данных, предусматриваемая стандартом, составляет порядка 720 Кбит/с в асимметричном режиме и 420 Кбит/с в полнодуплексном режиме. Обеспечивается передача трех голосовых каналов, но не видеосигнала. Энергопотребление (мощность передатчика) не должно превышать 10 мВт. Изначально технология предполагала возможность связи на расстоянии не более 10 метров. Сегодня некоторые фирмы предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров. Как радиотехнология, Bluetooth способна "обходить" препятствия, поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости. Соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости, причем не только по принципу точка - точка (два устройства), но и по принципу точка - много точек (одно устройство работает с несколькими другими). Естественно, для реализации технологии Bluetooth на практике необходимо определенное программное обеспечение (ПО). Кстати, в новую версию операционной системы MS Windows Whistler встроена поддержка Bluetooth.

Технология Bluetooth предусматривает три уровня защиты:

1. Минимальная - данные кодируются общим ключом и могут приниматься любым устройством без ограничения.

2. Защита на уровне устройства - в чипе прописывается уровень доступа, в соответствии с которым устройство может получать определенные данные от других устройств.3. Защита на уровне сеанса связи - данные кодируются 128-битными случайными номерами, хранящимися в каждой паре чипов, участвующих в конкретном сеансе связи.

Чип Bluetooth реализован с учетом всех современных тенденций. Размер чипа - менее одного квадратного сантиметра. Применяемая частота позволяет ограничить потребляемую мощность 1мВт. Подобные характеристики позволяют интегрировать чипы Bluetooth в таких устройствах, как мобильные телефоны и карманные компьютеры.

Рисунок 1.3 - Устройство Bluetooth

Технические аспекты установки соединения между Bluetooth устройствами

Оказавшись рядом, Bluetooth устройства могут устанавливать не только соединения типа точка-к-точка, когда имеется только два устройства, но и точка-к-многоточек, когда одно устройство одновременно работает с несколькими другими. При соединении одного устройства с несколькими другими, устройство которое обслуживает несколько соединений, называется master, а подключенные устройства - slave. К одному master'у может быть подключено до семи активных slave. Кроме активных slave (то есть, устройств, которые активно обмениваются данными), может существовать множество неактивных slave, которые не могут обмениваться данными с master, пока заняты все каналы, но, тем не менее, остаются, синхронизированы с ним. Такая структура называется piconet.



Рисунок 1.4 - Структура piconet

Как уже говорилось, автоматическая установка соединения между Bluetooth устройствами, находящимися в пределах досягаемости является одной из важнейших особенностей Blueooth, поэтому первое, с чего начинается работа Bluetooth устройства в незнакомом окружении - это device discovery, или, по-русски, поиск других Bluetooth устройств. Для этого посылается запрос, и ответ на него зависит не только от наличия в радиусе связи активных Bluetooth устройств, но и от режима в котором находятся эти устройства. На этом этапе возможно три основных режима.

Discoverable mode - Находящиеся в этом режиме устройства всегда отвечают на все полученные ими запросы.

Limited discoverable mode - В этом режиме находятся устройства, которые могут отвечать на запросы только ограниченное время, или должны отвечать только при соблюдении определённых условий.

Non-discoverable mode - Находящиеся в этом режиме устройства, как видно из названия режима, не отвечают на новые запросы.

Но это ещё не всё. Даже если удаётся обнаружить устройство, оно может быть в connectable mode или в non-connectable mode. В non-connectable mode устройство не позволяет настроить некоторые важные параметры соединения, и, таким образом, оно хоть и может быть обнаружено, обмениваться данными с ним не удастся. Если устройство находится в connectable mode, то на этом этапе Bluetooth устройства договариваются между собой об используемом диапазоне частот, размере страниц, количестве и порядке hop'ов, и других физических параметрах соединения.

Если процесс обнаружения устройств прошёл нормально, то новое Bluetooth устройство получает набор адресов доступных Bluetooth устройств, и за этим следует device name discovery, когда новое устройство выясняет имена всех доступных Bluetooth устройств из списка. Каждое Bluetooth устройство должно иметь свой глобально уникальный адрес (вроде как MAC-адреса у сетевых плат), но на уровне пользователя обычно используется не этот адрес, а имя устройства, которое может быть любым, и ему не обязательно быть глобально уникальным. Имя Bluetooth устройства может быть длиной до 248 байт, и использовать кодовую страницу в соответствии с Unicode UTF-8 (при использовании UCS-2, имя может быть укорочено до 82 символов). Спецификация предусматривает, что Bluetooth устройства не обязаны принимать больше первых 40 символов имени другого Bluetooth устройства. Если же Bluetooth устройство обладает экраном ограниченного размера, и ограниченной вычислительной мощью, то количество символов, которое оно примет может быть уменьшено до 20.

Ещё одной из важнейших особенностей Bluetooth является автоматическое подключение Bluetooth устройств к службам, предоставляемым другими Bluetooth устройствами. Поэтому, после того как имеется список имён и адресов, выполняется service discovery, поиск доступных услуг, предоставляемых доступными устройствами. Получение или предоставление, каких либо услуг - это то, ради чего всё собственно и затевалось, поэтому для поиска возможных услуг используется специальный протокол, называемый, как несложно догадаться, Service Discovery Protocol (SDP), более подробно он будет описан ниже.

Естественно, Bluetooth не могла обойтись без такой важной вещи, как технология защиты передаваемых данных, встроенной в сам протокол. В зависимости от выполняемых задач, предусмотрено три режима защиты в которых может находится устройство.

Security mode 1 - (non secure), устройство не может самостоятельно инициировать защитные процедуры.

Security mode 2 - (service level enforced security), устройство не инициирует защитные процедуры пока не установлено и не настроено соединение. После того как соединение установлено, процедуры защиты обязательны, и определяются типом и требованиями используемых служб.

Security mode 3 - (link level enforced security), защитные процедуры инициируются в процессе установления и настройки соединения. Если удалённое устройство не может пройти требований защиты, то соединение не устанавливается.

Естественно, что Security mode 3 и 2 могут использоваться вместе, то есть сначала устанавливается защищённое соединение, а потом оно ещё защищается в соответствии с требованиями и возможностями конкретной службы.

Основой системы безопасности Bluetooth, используемой в Security mode 3, является понятие сеансового ключа, или Bond. Сеансовый ключ генерится в процессе соединения двух устройств, и используется для идентификации и шифрования передаваемых данных. Для генерации ключа могут использоваться самые различные составляющие, от заранее известных обоим устройствам значений, до физических адресов устройств. Комбинируя защиту на уровне соединения с защитой на уровне приложений (где может использоваться абсолютно любая из существующая на сегодня систем защиты данных) можно создавать достаточно надёжно защищённые соединения. Но всё равно, очевидной слабостью Bluetooth соединений с точки зрения построения защищённых соединений остаётся возможность перехвата трафика, причём для этого даже не придётся использовать, какое либо специфическое оборудование. Впрочем, эта проблема не нова, и в настоящее время часто приходится использовать открытые сети, вроде Интернет, где возможен перехват трафика, для передачи закрытых данных. Противодействие "брони и снаряда" продолжается.



1.5.2 Технология Wi-Fi

Создателем беспроводных локальных сетей Wi-Fi (сокращенно от Wireless Fidelity - беспроводная точность) считают датчанина Вика Хейза. На автозаводах в Торонто, в 1990-е годы, он конструировал первые беспроводные локальные сети, работавшие на частоте 902 МГц . Позднее для развития беспроводных технологий организации ЛВС и обеспечения взаимодействия беспроводного оборудования разных производителей Институтом Инженеров по Электротехнике и Электронике (IEEE) было создано семейство спецификаций, разработанных и лежащих в основе функционирования беспроводных сетей IEEE 802.11.

На данный момент семейство IEEE 802.11 включает в себя стандарты беспроводных сетей 802.11a, 802.11b и 802.11g, описывающие физический и канальный уровни среды передачи. Стандарты 802.11d, 802.11e, 802.11i, 802.11j, 802.11h и 802.11r - описывают вышележащий MAC-уровень, 802.11f и 802.11c - более высокие уровни базовой модели. В текущем году ожидается утверждение окончательных спецификаций стандарта 802.11n, в котором декларируются изменения как на физическом, так и на MAC-уровне [5].

Перечисленные стандарты семейства 802.11 не только тщательно согласовываются в процессе подготовки между собой, с общепринятыми в индустрии нормами, стандартами и рекомендациями, но и проходят экспертизу в заинтересованных коммерческих и общественных организациях. В частности, в целях поддержания стандарта была создана организация Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), очередным шагом которого в феврале 2000 года стал запуск программы по присвоению торговой марки Wi-Fi (Wireless Fidelity) тем продуктам, которые прошли сертификацию по стандарту 802.11. Во всем мире этот стандарт поддерживает около 300 производителей. В 2002 году WECA сменил название на Wi-Fi Alliance [3].



Стандарт IEEE 802.11a

Путь к потребителю устройств стандарта 802.11a, который был ратифицирован одновременно с 802.11b, оказался более трудным - они вышли лишь через два года, осенью 2001 года. Причина такой продолжительной задержки между утверждением стандарта и выпуском первого оборудования, соответствующего ему, в том, что он использовал принципиально новую технологию передачи сигнала в физической среде, и на разработку качественно иного оборудования ушло время. В качестве метода модуляции сигнала в 802.11a впервые используется технология OFDM, благодаря которой стандарт 802.11a предусматривает скорость передачи данных до 54 Мбит/с в полосе частот 5,15-5,825 ГГц.

Преимущества технологии 802.11a:

· Более высокая эффективность и производительность по сравнению с 802.11b. Основная причина для выбора 802.11а - это поддержка таких сервисов и приложений, как видео, голос, передача файлов и изображений большого размера. Дополнительно, технология оправдывает себя в обеспечении доступом в Интернет для плотно заселенных областей, в которых пользователи не требуют высокоскоростного сервиса.

· Меньшая интерференция радиочастот. Растущее использование переносных телефонов и устройств по технологии Bluetooth в диапазоне 2,4 ГГц приводят к переполнению этой области спектра, что существенно ухудшает функционирование локальных сетей 802.11b/g. Использование технологии 802.11а в относительно не переполненном диапазоне 5 ГГц позволяет избежать интерференции в обозримом будущем.

· Недостатки технологии:

· Меньшая дальность, как следствие более высоких рабочих частот.

· Ограниченное взаимодействие. 802.11a не работает с 802.11b. Например, пользователь с сетевым адаптером 802.11а не сможет работать с ТД 802.11b, а сам стандарт 802.11 не дает никакого предварительного решения для взаимной работы разных физических уровней. Решением являются многорежимные радио-адаптеры, поддерживающие множественные физические уровни стандарта 802.11. В результате сетевой адаптер 802.11a/b автоматически определит, к какой технологии относится базовая станция.

· Более высокая по сравнению с 802.11b/g потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц.

· Высокая стоимость. Устройства 802.11а первоначально были значительно дороже, хотя со временем ценовой разрыв между продуктами 802.11b/g и 802.11a уменьшается.

Стандарт IEEE 802.11g

Проект стандарта беспроводных локальных сетей 802.11g был принят в конце 2001 года, но только в июне 2003 года IEEE официально утвердил окончательный вариант этого стандарта.

IEEE 802.11g является следующим после 802.11b стандартом, регламентирующим метод построения БЛВС, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Благодаря применению технологии OFDM максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с против 11 Мбит/с в сетях 802.11b.

Стандарт 802.11g представляет собой развитие 802.11b и обратно совместим с ним. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, высокую дальность работы и хорошую проникающую способность сигнала.

Многие компании начали выпускать сетевые карты и ТД с поддержкой нового стандарта с начала 2002 г., и к первому кварталу 2003 года оборудование 802.11g уже было весьма популярно: доля дохода от оборудования этого стандарта составила 29% всего рынка беспроводных сетей.

Стандарт IEEE 802.11n

Новая технология 802.11n беспроводных сетей со скоростью передачи данных до 600 Мбит/с представляет собой беспроводную технологию следующего поколения, гарантируя пропускную способность, радиус действия и надежность, необходимые для поддержки наиболее требовательных к полосе пропускания приложений.

Стандарт 802.11n теоретически обеспечивает возможность передачи данных в беспроводных сетях со скоростью до 600 Мбит/с. Заметим при этом, что пропускная способность беспроводных сетей на основе наиболее производительного стандарта 802.11g составляет до 54 Мбит/с. И хотя для достижения такого значительного прироста производительности потребовались более сложные технологии обработки радиосигнала, одним из основных требований при разработке нового стандарта стало обеспечение совместимости с предыдущими решениями для беспроводных сетей Wi-Fi стандартов 802.11a/b/g.

Вторая черновая версия стандарта 802.11n Draft 2.0 была одобрена в марте 2007 года, а в июне Wi-Fi Alliance приступил к сертификации оборудования на соответствие этой версии стандарта, который, как ожидается, будет утвержден в окончательной версии в 2008 году. Устройства, соответствующие второй черновой версии 802.11n (Draft 2.0), будут маркироваться новым логотипом, представленным на изображении.

Технические особенности сетей 802.11n

Для того чтобы добиться пропускной способности в несколько сотен Мбит/с в стандарт 802.11n включены такие технологии как MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), сдвоенные 40-МГц частотные каналы (Channel Bonding), объединение пакетов данных (Packet Aggregation) для сокращения накладных расходов.

Технология MIMO

Системы 802.11n оснащают несколькими антеннами и приемо-передатчиками. Общий поток информации разбивается на несколько потоков, каждый из которых передается через определенную антенну. Поскольку скорость распространения электромагнитного излучения конечна, к принимающей стороне сигналы приходят неодновременно - с разными фазами, что и позволяет их различать. Чем больше антенн и чем дальше они разнесены, тем выше потенциальная скорость передачи данных.

Сдвоенные частотные каналы. Современные беспроводные сети 802.11a/b/g используют частотные каналы шириной 20 МГц. В то время как оборудование сетей 802.11n позволяет объединять два 20 МГц канала в один 40 МГц. Делая спектр сигнала более широкополосным, но при сохранении ограничений на излучаемую мощность. Это позволяет повысить пропускную способность частотного канала в два раза. Наиболее эффективно такое объединение в диапазоне 5 ГГц, где может быть организовано до 19 частотных каналов, в то время как в диапазоне 2,4 ГГц только три.

Объединение пакетов данных. Технология 802.11n увеличивает эффективность использования частотных каналов, помещая несколько пакетов с данными приложений в один кадр, передаваемый радиопередатчиком. Данная технология позволяет существенно сократить накладные расходы при передаче большого числа пакетов малого размера. Напомним, что в стандартах 802.11a/b/g любой пакет уровня MAC помещался в персональный кадр для передачи его по радио.

Преимущества решений 802.11n

· Повышение пропускной способности беспроводных сетей Wi-Fi до десяти раз, особенно в диапазоне 5 ГГц

· Повышение нагрузочной способности - большее число беспроводных пользователей может одновременно работать с одной точкой доступа 802.11n

· Расширение зоны уверенного приемы за счет более эффективной антенной системы

· Возможность поэтапной модернизации существующих беспроводных сетей до уровня 802.11n c одновременной работой устройств 802.11a/b/g/n на переходном этапе

Недостатки решений 802.11n

· Исключительно широкополосный сигнал потенциально может создать помехи работе других беспроводных устройств - особенно в перегруженном диапазоне 2,4 ГГц

· Усложнение антенных систем приводит к увеличению габаритов устройств

· Увеличение числа передатчиков приведет к уменьшению времени работы от батарей портативных устройств

· Существенное увеличение производительности беспроводных сетей доступно только в диапазоне 5 ГГц

1.5.3 Технология WiMAX

Работа над стандартом IEEE 802.16 началась в 2001 году. В декабре 2001 года была принята первая версия нового беспроводного стандарта широкополосной связи IEEE 802.16-2001. Рабочая частота предусматривалась от 10 до 66 ГГц.

Топология нового стандарта стала "точка-многоточие", а сама технология была ориентирована на стационарные беспроводные сети масштаба мегаполиса (metropolitan area network, MAN). Так первое название стандарта стало WirelessMAN (WiMAN). На физическом уровне предполагалось использование одной несущей частоты (Single-Carrier, SC), поэтому в название протокола стали добавлять SC - Wireless MAN-SC. Однако необходимость соблюдения условия прямой видимости привела к тому, что устройства стандарта 802.16 так и не получили широкого распространения.

Рисунок 1.5 - Взаимодействие точек доступа с пользователями

Рабочая частота WiMAX в среднем составляет: между точками доступа 10-66 ГГц, а рабочая частота для взаимодействия с пользователями сети составляет 2-11 ГГц.

Задачи, цели, преимущества WiMAX

Для продвижения и развития технологии WiMAX был сформирован WiMAX-форум на базе рабочей группы IEEE 802.16, созданной в 1999 году. В форум вошли такие фирмы, как Nokia, Harris Corporation, Ensemble, Crosspan и Aperto. К маю 2005 года форум объединял уже более 230 участников. В том же году Всемирный съезд по вопросам информационного сообщества (World Summit on Information Society, WSIS) сформулировал следующие задачи, которые были возложены на технологию WiMAX.

Задачи технологии WiMAX:

· Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий для небольших поселений, удалённых регионов, изолированных объектов, учитывая при этом, что в развивающихся странах 1,5 миллиона поселений с числом жителей более 100 человек не подключены к телефонным сетям и не имеют кабельного сообщения с крупными городами.

· Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий более половины населения планеты в пределах своей досягаемости, учитывая при этом, что общее число пользователей Интернета в 2005 году составляло приблизительно 960 млн. человек, или около 14,5 процента всего населения Земли.

Цель технологии WiMAX: заключается в том, чтобы предоставить универсальный беспроводный доступ для широкого спектра устройств (рабочих станций, бытовой техники "умного дома", портативных устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных сетей. Надо отметить, что технология имеет ряд преимуществ.

По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.

Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Интернет), а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы.

Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться.

Простота установки как фактор уменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах, малонаселённых или удалённых районах.

Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.

Преимущества технологии WiMAX:

· Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети.

· Технология WiMAX подходит для фиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.

WiMAX на данный момент находится на стадии тестирования. Единственная конкурентоспособная версия стандарта, для которой существует лицензия на оборудование, - это Fixed WiMAX.

Недостатки технологии WiMAX:

· Самым главным фактором является убеждённость многих специалистов, которые считают недопустимым использование сверхвысоких частот радиосвязи прямой видимости из-за вреда, наносимого при этом здоровью человека.

· Наличие вышек на расстоянии десятков метров от жилых объектов (а базовые станции рекомендуется устанавливать на крышах домов) может пагубно сказаться на здоровье жителей, особенно детей.

· Третьим недостатком является конфликт версий стандарта, как ни странно, быстрое развитие стандарта, появление новых, принципиально различных версий стандарта WiMAX приводит к вопросу о неизбежной смене оборудования через несколько лет. Так, станции, сейчас работающие в режиме Fixed WiMAX, не смогут поддерживать Mobile WiMAX. При переходе на следующий стандарт понадобится обновление части оборудования, что отпугивает крупных провайдеров. На данный момент внедрение и использование Fixed WiMAX на коммерческой основе могут позволить себе только небольшие компании, которые не планируют значительного расширения (в том числе территориального) и используют новизну технологии для привлечения клиентов.

1.6 Наиболее важные критерии оценки технологий беспроводной вычислительной сети

Для сравнения технологий беспроводной вычислительной сети были выбраны следующие критерии:

1) скорость передачи данных;

2) информационная безопасность;

3) стоимость сетевого оборудования;

4) среда передачи данных;

5) масштабирование;

6) удаленность объектов;

7) количество подключаемых абонентов;

8) максимальное покрытие сети;

9) Частотный диапазон;

10) Число скачков в секунду;

11) Мощность передатчика, мВт;

12) Доступность оборудования;

Таблица 1.1

Сравнение основных технологий беспроводной связи

Технология	Bluetooth	WiMax	WiFi
Тип модуляции	метод частотных скачков	метод частотных скачков	метод частотных скачков
Частотный диапазон	2,4 ГГц	2 до 11 ГГц	2,4 ГГц
Число скачков в секунду	1600	1900	1800
Мощность передатчика, мВт	100	300	100
Скорость передачи данных, Мбит/с	0,7	1-5 (мах 20)	11-480
Способ модуляции	двухуровневая частотная	двух- или четырехуровневая частотная дифференциальная фазовая	двух- или четырехуровневая частотная дифференциальная фазовая
Количество устройств в сети	не ограничено	не ограничено	не ограничено
Защита информации	40- и 64-битное шифрование	алгоритм AES в режиме CBC с ключом TEK	шифрованием на основе WPA, а так же AES
Радиус действия, м	10-30 метров	5000-9000	30-150 метров
Доступность	Сейчас	Находится на стадии эксперимента	Сейчас
Цена	1000-4000 р. за узел	4000-10000 р. за узел	1500-4000 р. за узел

1.7 Выбор технологии для проектирования беспроводной сети

Из рассматриваемых технологий беспроводных сетей при проектировании сети в данной работе. Технология Bluetooth не позволяет организовать передачу данных свыше 1-2 Мбит/с. Так же данная технология не позволяет создать централизованную сеть для всех имеющихся рабочих станций, существующих в данной организации, а так же данная технология кране не устойчива к различным видам частотных искажений. Что может негативно сказаться на качестве передаваемой информации, а в крайнем случае ее потери. А что касается обеспечения безопасности передачи данных, то тут тоже существуют недостатки. Как утверждают производители, защитные функции Bluetooth обеспечивают безопасную коммуникацию на всех связующих уровнях. Несмотря на это, с точки зрения безопасности, в этой технологии имеется несколько изъянов.

Слабости защиты Bluetooth, в частности, вызваны тем, что эта технология делает сильный упор на опознание устройств для безопасного обслуживания, а также на контроль, которым обладает пользователь над устройствами Bluetooth и их конфигурацией. Современная bluetooth-технология не предлагает никакого средства опознания пользователя, что делает Bluetooth-устройства особенно уязвимыми к так называемым «spoofing»-нападениям. Особенно слабым аспектом Bluetooth является процесс «соединении» устройств, при котором происходит обмен ключами в незакодированных каналах. Если нападающий перехватит передачу процесса соединения, то он сможет получить ключ инициализации путем калькуляции этих ключей для любого возможного варианта пароля и сравнения результатов с перехваченной передачей. Также причиной уязвимости является возможность использования коротких, а также заурядных/распространенных паролей (ситуация аналогична использованию простых паролей системными администраторами компьютерных сетей). Такие пароли значительно упрощают инициализацию.

Именно это делает ключи связи очень простыми для извлечения и перехвата при соединении устройств.

Технология WiMAX предназначенная для построения беспроводной сети, больше ориентирована для построения сетей городского типа. В Российской Федерации данная технология проходит стадию эксперимента. Технология позволяет обмен информацией до 65 Мбит/с в непосредственной близи к точке доступа и по мере отдаления от нее скорость постепенно снижается, а также данная технология обладает хорошей системой защиты данных.

Основным недостатком данной технологии является используемый частотный диапазон. Рабочая частота Wi MAX в среднем составляет: между точками доступа 10-66 ГГц, а рабочая частота для взаимодействия с пользователями сети составляет 2-11 ГГц. Главным фактором является убеждённость многих специалистов, которые считают недопустимым использование сверхвысоких частот радиосвязи прямой видимости из-за вреда, наносимого при этом здоровью человека. Наличие вышек на расстоянии десятков метров от жилых объектов (а базовые станции рекомендуется устанавливать на крышах домов) может пагубно сказаться на здоровье жителей, особенно детей. Так же в России оборудование, работающее в этом частотном диапазоне, использовать не разрешено, поскольку его использует для своих целей ряд государственных служб.

Целесообразнее всего использовать технологию Wi-Fi так как данная технология способна решить проблемы связанные со скоростью передачи данных, а так же данная технология на данный момент обладает лучшей системой по обеспечению безопасности при передачи данных. Оборудование офиса Wi-Fi сетью «с нуля» позволит полностью избавиться от кабельных соединений, кроме входящего Интернет канала и сделать его действительно мобильным. В этом случае целесообразно использовать беспроводной маршрутизатор, поддерживающий различные типы входящего соединения. Технология позволяет достичь скоростей передачи данных, сравнимых со скоростью кабельных сетей, однако зависит от среды передачи. Скорость передачи зависит от выбранного стандарта IEEE 802.1 a/b/g/n. Что касается остальных стандартов, то их рабочая частота позволяет их использование при проектировании беспроводной сети



Таблица 1.2

Сравнение стандартов IEEE 802.11b/g/n

	IEEE 802.11b	IEEE 802.11g	IEEE 802.11n
Назначение	Беспроводные домашние/офисные сети	Беспроводные офисные сети	Беспроводные офисные/ корпоративные сети
Рабочая частота	2.4 ГГц	2.4 ГГц	2.4 - 5 ГГц
Максимальная скорость передачи данных	11 Мбит/сек (IEEE 802.11b)	54Мбит/сек (IEEE 802.11g)	108- 540Мбит/сек (IEEE 802.11n)
Дальность действия	100 м	100м - 150м	100м - 200м
Максимальное количество узлов	128 устройств на сеть	Более 128 устройств на сеть	Более 128 устройств на сеть
Доступность	Сейчас	Сейчас	Сейчас

Стандарт IEEE 802.11a официально запрещен в России из-за используемого частотного диапазона.

В стандарте 802.11b применяется метод широкополосной модуляции с прямым расширением спектра - DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Весь рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных на 25 МГц для исключения взаимных помех. Данные передаются по одному из этих каналов без переключения на другие. Возможно одновременное использование всего 3 каналов. Скорость передачи данных может автоматически меняться в зависимости от уровня помех и расстояния между передатчиком и приемником.

Стандарт IEEE 802.11b обеспечивает максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с обычной кабельной сетью 10 BaseT Ethernet.

Стандарт 802.11g является дальнейшей разработкой спецификации IEEE 802.11b и осуществляет передачу данных в том же частотном диапазоне. Основным преимуществом этого стандарта является увеличенная пропускная способность - скорость передачи данных составляет до 54 Мбит/с по сравнению с 11 Мбит/с у 802.11b. Как и IEEE 802.11b, новая спецификация предусматривает использование диапазона 2,4 ГГц, но для увеличения скорости применена та же схема модуляции сигнала - что и в 802.11a - ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM).

Стандарт IEEE 802.11n. Работает вдвое быстрее, чем 802.11a и 802.11g, на скорости от 100 Мбит/c до максимального значения 540 Мбит/с. В данный момент в Российской Федерации данный стандарт находится на стадии эксперимента.

Таким образом, при разработке сети, а так же при формировании требований к проектируемой сети будет использоваться технология Wi-Fi. А для обеспечения высокой скорости передачи данных стандарт IEEE 802.11g.

1.8 Требования к разрабатываемой БВС

1.8.1 Требования к пропускной способности

Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Пропускная способность уже не является пользовательской характеристикой, так как она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети - передачи пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Зато она непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети - транспортировки сообщений - и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции. Пропускная способность измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени - час, день или неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени - например, 10 мс или 1 с.

Максимальная пропускная способность - это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.

Сетевой трафик - это поток информации, передаваемый по сети. Трафик кроме полезной информации включает и служебную, необходимую для организации взаимодействия узлов сети. Пропускная способность сети определяется количеством информации, проходящей через линию связи за единицу времени (бит/сек, кбит/сек, Мбит/сек, Гб/сек).

Производительность сети применима для активного коммуникационного оборудования. Определяется как общее количество неструктурированной информации, пропускаемой оборудованием за единицу времени (бит/сек).

Главной особенностью трафика, образующегося при динамической передаче голоса или изображения, является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Для качественного воспроизведения непрерывных процессов, которыми являются звуковые колебания или изменения интенсивности света в видеоизображении, необходимо получение измеренных и закодированных амплитуд сигналов с той же частотой, с которой они были измерены на передающей стороне. При запаздывании сообщений будут наблюдаться искажения.

В то же время трафик компьютерных данных характеризуется крайне неравномерной интенсивностью поступления сообщений в сеть при отсутствии жестких требований к синхронности доставки этих сообщений.

Например, доступ пользователя, работающего с текстом на удаленном диске, порождает случайный поток сообщений между удаленным и локальным компьютерами, зависящий от действий пользователя по редактированию текста, причем задержки при доставке в определенных (и достаточно широких с компьютерной точки зрения) пределах мало влияют на качество обслуживания пользователя сети. Все алгоритмы компьютерной связи, соответствующие протоколы и коммуникационное оборудование были рассчитаны именно на такой «пульсирующий» характер трафика, поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений как в протоколы, так и оборудование. Сегодня практически все новые протоколы в той или иной степени предоставляют поддержку мультимедийного трафика.

Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но вызывает меньшие трудности. А вот случай сосуществования двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей. Обычно протоколы и оборудование компьютерных сетей относят мультимедийный трафик к факультативному, поэтому качество его обслуживания оставляет желать лучшего. Сегодня затрачиваются большие усилия по созданию сетей, которые не ущемляют интересы одного из типов трафика.

1.8.2 Требования к информационной безопасности сети

Должны быть поставлены следующие цели при разработке эффективной защиты беспроводной сети:

· обеспечить конфиденциальность данных в ходе их хранения, обработки или при передаче по беспроводной сети;

· обеспечить целостность данных в ходе их хранения, обработки или при передаче по беспроводной сети;

· обеспечить доступность данных, хранимых в беспроводной сети, а также возможность их своевременной обработки и передачи

· гарантировать идентификацию отправителя и получателя сообщений.

Адекватная защита беспроводной сети требует соответствующей комбинации политики безопасности, организационных мер защиты, технических средств защиты, обучения и инструктажей пользователей и плана обеспечения непрерывной работы. Хотя все эти области являются критическими для обеспечения адекватной защиты, основной акцент в этой дипломной работе сделан на возможных технических мерах защиты.

1.8.3 Требования к стоимости сети

Так как филиал ЗАО «Мегафон-Кавказ» в Таганроге несет ответственность перед своими абонентами за предоставляемые услуги, а так же за конфиденциальность информации, то отсюда следует, что необходим технология и оборудование которое обеспечит максимальную надежность работы сети, а так же безопасность информации.

1.8.4 Требования к расширяемости и масштабируемости

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в некоторых весьма ограниченных пределах. Например, беспроводная сеть, построенная на основе хорошо масштабируемых точек доступа, позволит легко подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций - их число не должно быть большим на одну точку доступа. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций, но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.