Проектирование беспроводной сети Wi-Fi на основе стандарта 802.11n в общежитии № 2 Алматинского Института Энергетики и Связи

Рисунок 1.11 - Инфраструктура локальной беспроводной сети BSS

Расширенные зоны обслуживания (ESS)

Несколько инфраструктур BSS могут быть соединены через их интерфейсы восходящего канала. Там, где действует стандарт 802.11, интерфейс восходящего канала соединяет BBS с распределительной системой (Distribution System, DS). Несколько BBS, соединённых между собой через распределительную систему, образуют расширенную зону обслуживания (ESS). Восходящий канал к распределительной системе не обязательно должен использовать проводное соединение. На рисунке 1.12 представлен пример практического воплощения ESS. Спецификация стандарта 802.11 оставляет возможность реализации этого канала в виде беспроводного. Но чаще восходящие каналы к распределительной системе представляют собой каналы проводной технологии Ethernet.

Рисунок 1.12 - Расширенная зона обслуживания ESS беспроводной сети

1.6 Беспроводное оборудование, применяемое в Wi-Fi сетях

Сегодня беспроводные сети позволяют предоставить подключение пользователей там, где затруднено кабельное подключение или необходима полная мобильность. При этом беспроводные сети без проблем взаимодействуют с проводными сетями.

1.6.1 Точки доступа Wi-Fi.

Все точки доступа можно разделить по способу подключения: через USB порт и порт подключения Ethernet - RJ45. Последние пользуются наибольшим успехом, так как наиболее просты в настройке и управлении, а также обладают большей скоростью передачи в локальную сеть. Точки доступа могут быть комнатного (in door) и всепогодного (out door) исполнения.Для создания беспроводной сети внутри помещений используют комнатный вариант прибора. Он обладает меньшей стоимостью и, как правило, большим эстетическим видом. Работают такие точки доступа в пределах одной или нескольких комнат. На открытых участках местности (прямая видимость) возможна работа на расстоянии до 300 метров с использованием стандартных всенаправленных антенн. Точки доступа всепогодного исполнения предназначены для создания радиосети между зданиями. В зависимости от типов антенн такие устройства способны организовывать каналы связи на расстоянии порядка 3-5 км. Максимальная дальность беспроводного канала связи заметно увеличивается при использовании усилителей. В этом случае длина радиоканала достигает 8-10 км. Устройства типа точка доступа представлены на рисунке 1.13.

Комбинированные устройства.

Большой интерес вызывают беспроводные точки доступа, объединяющие в себе функции других устройств, например, высокоскоростного беспроводного широкополосного маршрутизатора со встроенным коммутатором Fast Ethernet. Маршрутизатор позволяет быстро и легко настроить общий доступ к Интернет для проводной или беспроводной сети или организовать совместное использование широкополосного канала связи и кабельного/DSL модема дома или в офисе.

1.6.2 Wi-Fi адаптеры.

Для подключения к беспроводной сети Wi-Fi достаточно обладать ноутбуком или карманным персональным компьютером (КПК) с подключенным Wi-Fi адаптером.

Любой беспроводной Wi-Fi адаптер должен соответствовать нескольким требованиям:

1.                  необходима совместимость со стандартами;

2.                  работа в диапазоне частот 2,4 ГГц - 2,435 ГГц (или 5 ГГц);

3.                  поддерживать протоколы WEP и желательно WPA;

4.                  поддерживать два типа соединения "точка-точка", и "компьютер сервер";

5.                  поддерживать функцию роуминга.

Существует три основных разновидности Wi-Fi адаптеров, различаемых по типу подключения:

Подключаемые к USB порту компьютера. Такие адаптеры компактны, их легко настраивать, а USB интерфейс обеспечивает функцию "горячего подключения";

Подключаемые через PCMCIA слот (CardBus) компьютера. Такие устройства располагаются внутри компьютера (ноутбука) и поддерживают любые стандарты, позволяющие передавать информацию со скоростью до 108 Мбит/с;

Устройства, интегрированные непосредственно в материнскую плату компьютера. Самый перспективный вариант. Такие адаптеры устанавливаются на ноутбуки серии Intel Centrino. И, в настоящее время используются на подавляющем большинстве мобильных компьютеров. Все виды беспроводных адаптеров представлены на рисунке 1.14.

2 РЕАЛИЗАЦИЯ СЕТИ БЕСПРВОДНОГО ДОСТУПА

2.1 Место реализации проекта

Предприятием на основе которого будет внедряется этот проект выбрано ОАО «Казахтелеком», так как на сегодняшний день ОАО «Казахтелеком» является лидером телекоммуникационных услуг на территории всей республики. Место реализации беспроводного доступа общежитие №2 Алматинского Института Энергетики и Связи.

Основными видами деятельности ОАО «Казахтелеком» являются:

                  Предоставление услуг местной телефонной связи;

                  Предоставление услуг междугородной и международной связи;

                  Предоставление доступа к сетям передачи данных;

                  Реализация таксофонных карт;

                  Услуги интеллектуальной сети;

В настоящее время развитие традиционных коммутационных систем практически прекращено. В основном идет процесс адаптации к сетям нового поколения. Для максимального захвата рынка и значительного увеличения доходов от услуг телекоммуникаций требуется не только модернизация телекоммуникационной сети, но и внедрение новых технологий, необходимое для предоставления всего спектра современных услуг для всех абонентов.

Необходимость и актуальность организации сети беспроводного доступа, на базе технологии Wi-Fi, в общежитии АИЭС, обусловлена растущей потребностью студентов к повышению уровня информатизации. Уровень информатизации можно повысить с помощью современных услуг связи: высокоскоростной доступ в Интернет, компьютерная сеть.

Для удовлетворения потребности будет использоваться оборудование на базе стандарта 802.11n (Wi-Fi).

Задачи проекта:

        Развертывание сети беспроводного доступа Wi-Fi в общежитии №2 Алматинского Института Энергетики и Связи

                  Удовлетворение существующего и прогнозируемого спроса на услуги телекоммуникаций.

                                     Закрепление положительного имиджа АО «Казахтелеком», как оператора, предоставляющего различные виды услуги телекоммуникаций в нужное время и в нужном месте;

                  Удержание и захват высокодоходных рыночных сегментов;

                  Повышение уровня информатизации студентов.

Область применения технологий беспроводного доступа Wi-Fi:

                  Экономическая нецелесообразность подключения по проводной линии;

                  Быстрый захват потенциальных абонентов.

                  Обеспечение высокой скорости передачи данных.

2.2 Техническое решение проекта

Проект «Беспрводной доступ Wi-Fi в общежитии АИЭС» базируется на оборудовании c поддержкой стандарта 802.11n, получившим сертификат Wi-Fi. Wi-Fi покрывает всю территорию общежития и обьединяет всех пользователей в единую сеть с доступом в интернет. Сеть осуществляется установленными по всей территории общежития беспроводными унифицированными точками доступа, управляемыми беспроводным коммутатором.

2.3 Описание и характеристика выбранного оборудования

Точка доступа

D-Link DWL-8600AP - унифицированная беспроводная точка доступа следующего поколения, соответствующая стандарту IEEE 802.11n. Гибкая в управлении и мощная, данная точка доступа предназначена для развертывания сетей в режиме автономной беспроводной точки доступа или в режиме управляемой точки доступа, управление которой осуществляется при подключении к беспроводному коммутатору. Предприятия могут начать работу с организации сети с помощью одной интеллектуальной точки доступа DWL-8600AP, предоставляющей ряд расширенных функций LAN, а затем в любое время перейти к централизованной системе управления после подключения аналогичной точки доступа DWL-8600AP к унифицированному проводному/беспроводному коммутатору D-Link.

Стандарт 802.11n увеличивает пропускную способность в 6 раз больше по сравнению с сетями стандарта 802.11a/g. Точка доступа DWL-8600AP является обратно совместимой с устройствами стандарта 802.1a/b/g и позволяет настройку 2x2:2* в обоих направлениях Tx/Rx. Технология Multiple In Multiple Out (MIMO) и каналы с увеличенной пропускной способностью увеличивают физическую скорость передачи данных при использовании стандарта 802.11n. MIMO обеспечивает одновременную передачу нескольких сигналов с помощью нескольких антенн вместо одной. Использование DWL-8600AP на предприятии подготавливает платформу для будущего поколения беспроводных устройств и мобильных приложений.

DWL-8600AP поддерживает функцию APSD (Автоматический переход в режим сохранения энергии) по расписанию и вне расписания. Выполняемая вне расписания функция APSD (U-APSD) является более эффективным методом управления питанием по сравнению с функцией Power Save Polling 802.11. Основным преимуществом функции U-APSD является возможность синхронизации передачи и получения голосовых фреймов с точкой доступа, таким образом, устройство может переходить в режим сохранения энергии в случае, когда не выполняется отправка или прием пакетов. DWL-8600AP является полностью совместимой с устройствами стандарта 802.3af даже в режиме максимально потребляемой мощности. В отличие от точки доступа стандарта 802.11n других производителей, которым требуется PoE или 802.3at при работе обеих частот, DWL-8600AP обеспечивает непрерывную поддержку энергосберегающей технологии D-Link Green. Вид DWL-8600AP представлен на рисунке 20.

Рисунок 2.1 – беспроводная точка доступа DWL-8600AP

Коммутаторы DWS-4026 автоматически настраивают каждую подключенную точку доступа DWL-8600AP, таким образом, во время установки не требуется настройка. При замене DWL-8600AP выполняется автоматическая настройка точки доступа с теми же параметрами, что и у предыдущего устройства, что значительно упрощает процесс замены.

DWL-8600AP поддерживает набор встроенных функций, позволяющий администраторам организовать защищенную сеть и подключиться к любому коммутатору и маршрутизатору, совместимому с устройствами Ethernet. Расширенные функции беспроводной сети, поддерживаемые точкой доступа, включают: WEP-шифрование данных, безопасность WPA/WPA2, фильтрация MAC-адресов, балансировка нагрузки между точками доступа, QoS/WMM (Wireless Media) и обнаружение несанкционированных точек доступа. DWL-8600AP поддерживает возможность локального хранения настроек безопасности. Можно расширить беспроводные подключения путем добавления нескольких точек доступа DWL-8600AP к другим точкам доступа с поддержкой стандарта 802.11a/g/n. Благодаря функции AP Clustering можно объединить до 8 точек доступа для удобства управления и настройки всех точек доступа. Предприятия, не требующие сложной сетевой инфраструктуры, могут использовать DWL-8600AP для установки беспроводной сети без дополнительного аппаратного обеспечения.

В качестве альтернативного варианта DWL-8600AP может работать совместно с унифицированным проводным/беспроводным коммутатором. В данном режиме несколько точек доступа DWL-8600AP могут быть подключены непосредственно или опосредованно к одному из данных коммутаторов для обеспечения высокого уровня безопасности и беспроводной мобильности. При подключении к этим коммутаторам каждая точка доступа DWL-8600AP автоматически настраивается на оптимальный радиочастотный канал и выходную мощность передатчика, обеспечивая беспроводных клиентов сигналом наилучшего качества как в полосе 2,4ГГц, так и в полосе 5ГГц, предоставляя непрерывное беспроводное соединение.

DWL-8600AP обеспечивает максимальную скорость беспроводного соединения для каждого из частотных диапазонов. При одновременной работе в двух диапазонах частот можно создать две сети, использующие полную полосу пропускания беспроводного канала, что позволит повысить общую производительность беспроводной сети. Кроме того, DWL-8600AP остается полностью обратно совместимой с оборудованием стандарта 802.11b, работающим на частоте 2,4ГГц.

Большинство из существующих контролеров сети LAN осуществляет централизованную обработку трафика, что иногда вызывает его неоправданную задержку. Точка доступа DWL-8600AP – при подключении к коммутатору DWS-4026 – предоставляет администраторам ряд дополнительных функций. В зависимости от беспроводного приложения, беспроводной трафик может направляться обратно к коммутатору в целях обеспечения общей безопасности или локально перенаправляться к точке доступа для оптимальной производительности. Точка доступа данной серии предоставляет администраторам максимальную гибкость управления, благодаря опциям перенаправления гостевого трафика к коммутатору для централизованного управления безопасностью и перенаправления VoIP-трафика непосредственно к точке доступа для оптимальной производительности. Более того, DWL-8600AP поддерживает функции AP Clustering и Wireless Distribution System (WDS). Функция WDS позволяет точке доступа работать в режиме беспроводного моста, объединяя две различные сети без необходимости подключения кабеля.