Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8261Повний запис метаданих
| Поле DC | Значення | Мова |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Мартиненко, Сергій Станіславович | - |
| dc.contributor.author | Горба, Олексій Сергійович | - |
| dc.date.accessioned | 2026-03-13T14:55:41Z | - |
| dc.date.available | 2026-03-13T14:55:41Z | - |
| dc.date.issued | 2021 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8261 | - |
| dc.description.abstract | Метою роботи є дослідження сенсорних мереж, та їх використання для відомчого призначення. В роботі розглядаються сенсорні мережі різних типів, їх класифікація та призначення, принципи їх побудови, та її окремих елементів, основні визначення, технології і стандарти які використовуються при побудові, виникнення можливих проблем при побудові подібної мережі, режими роботи та програмне забезпечення. Проведено аналіз технічних характеристик протоколів маршрутизації і можливостей обладнання для побудови сенсорної мережі для відомчого призначення. | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.subject | мобільна сенсорна мережа | uk_UA |
| dc.subject | реабілітаційний центр | uk_UA |
| dc.subject | протокол маршрутизації | uk_UA |
| dc.subject | базова станція | uk_UA |
| dc.subject | протокол ZigBee | uk_UA |
| dc.title | Аналіз та розробка алгоритму маршрутизації в мобільних сенсорних мережах. | uk_UA |
| dc.type | Bachelor Thesis | uk_UA |
| Розташовується у зібраннях: | 172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації) | |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Б_172_Горба_Мартиненко.pdf Restricted Access | 1.18 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І
РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ
До захисту допущено
завідувач кафедри РТРС
д.т.н., професор
__________ В.В. Палагін
"_____" червня 2021 року
Пояснювальна записка
до випускної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: «Розробка локальної мережі зв’язку із використанням
технології Wi-Fі 6»
Виконав студент 4 курсу, групи ТК-76ск
Спеціальність – 172 «Телекомунікації та
радіотехніка»
Освітня програма – «Телекомунікації»
Г ончарук Владислав Валерійович
Керівник роботи Мартиненко С.С.
Рецензент Стась С.В.
Черкаси 2021
Черкаський державний технологічний університет
(назва вузу)
Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра радіотехніки, телекомунікаційних і робототехнічних систем
Освітня програма Телекомунікації
Спеціальність 172 – «Телекомунікації та радіотехніка»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Зав. кафедри РТРС
д.т.н., професор Палагін В.В.
« » 2021 р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу здобувачу освітнього ступеня
«бакалавр»
(назва ступеня)
Г ончаруку Владиславу Валерійовичу
(прізвище, ім'я, по батькові)
1. Тема проекту (роботи) Розробка локальної мережі зв’язку із використанням технології
Wi-Fі 6
затверджена наказом по університету від « 19 » лютого 2021 р. № 53/01
2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 14 червня 2021 р.
3. Вихідні дані до проекту (роботи)
Локальна мережа повинна забезпечити наступні функції :
- збір інформації про стан мережі;
- використання обладнання з технологією Wi-Fi6;
- забезпечити роботу не менше 20 абонентів.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)_________________________________________________________________________
Вступ 1. Обгрунтування доцільності розвитку безпровідних мереж зв’язку на основі
стандартів IEE802.11 2. Дослідження канального ресурсу мультисервісних мереж
3. Розробка локальної мережі звязку 4. Охорона праці. Висновки
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
1. Структурна схема побудови телекомунікаційної мережі гірничодобувного підприємства..
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання завдання
видав прийняв
1. Охорона праці Кожем’якін Олексій Сергійович
7. Дата видачі завдання 15.01.2021
Керівник С.С. Мартиненко
(підпис) (ініціали, прізвище)
Студент В.В. Гончарук
(підпис) (ініціали, прізвище)
Календарний план
Пор. Назва етапів дипломного Т е р м і н виконання етапів П р и мітка
№ проекту (роботи) проекту (роботи)
1. Аналіз технічного завдання та 20.01.2021-
огляд літератури 10.02.2021
2. Патентний пошук та огляд існуючих 11.02.2021-
телекомунікаційних Wi-Fi мереж 20.02.2021
3. Обґрунтування технічного завдання 21.02.2021- 28.03.2021
4. Розробка структурної схеми 01.04.2021-
телекомунікаційної мережі на базі 20.04.2021
технології Wi-Fi 6
5. Розробка розділу з охорони праці 21.04 - 09.05.2021
6. Оформлення пояснювальної записки 10.05.2021-25.05.2021
7. Оформлення плакатів та креслень 26.05.2021-30.05.2021
8. Захист кваліфікаційної роботи 15.06.2021
Студент В.В. Гончарук
(підпис)
Керівник проекту С.С. Мартиненко
(підпис)
5555555555
ЗМІСТ
ВСТУП..................................................................................................4
1 ОБГРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ РОЗВИТКУ
БЕЗПРОВОДОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ НА ОСНОВІ
СТАНДАРТІВ IEEE 802.11.................................................................7
1.1 Тенденції розвитку телекомунікаційних безпроводових мереж............ 7
1.2 Аналіз сучасних бездротових мультисервісних мереж ....................... 12
1.3 Перспективи використання технології WI-FI 802.11n з урахуванням
інших стандартів передачі даних.................................................................. 17
1.4 Місце стандарту IEEE 802.11 в моделі OSI ............................................ 24
2 ДОСЛІДЖЕННЯ КАНАЛЬНОГО РЕСУРСУ
МУЛЬТИСЕРВІСНИХ МЕРЕЖ ....................................................29
2.1 Дослідження технічної ефективності радіоканалів телекомунікаційних
мереж на основі технології WI-FI ................................................................. 29
2.2 Особливості стандартів безпровідного звязку IEEE 802 n/ac ............. 34
3 РОЗРОБКА ЛОКАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ ЗВЯЗКУ..........................37
3.1 Побудова локальної мережі звязку з використанням технології
Wi-Fi 6 .............................................................................................................. 37
3.2 Побудова мережі звязку на базі Mesh- системи..................................... 52
4 ОХОРОНА ПРАЦІ..........................................................................57
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні
радіотехнічного відділу .................................................................................. 57
4.2 Модернізація системи пожежної сигналізації у відділі ........................ 62
4444444444
ТК-76ск.021059.248 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Гончарук В.В.. Розробка локальної мережі Літ. Арк. Аркушів
Перевір. Ма ртиненко зв’язку із використанням 3 74
Реценз. технології Wi-Fі 6
Н. Контр. Мартиненко Пояснювальна записка ЧДТУ
Затверд. Палагін В.В
555555555
ВИСНОВКИ.......................................................................................69
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ................................70
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 4
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
ВСТУП
Розвиток людства завжди супроводжується стрімким збільшенням
інформації. Ця тенденція стає все більш актуальною в наш час. Відповідно
розвиваються інформаційно-телекомунікаційні системи, у різних проявах.
При цьому зростають їхні розміри, структури, пропускна здатність.
На зараз неможливо уявити повноцінне функціонування суспільства
без використання безпроводових мереж та технологій, вони стали незамінною
частиною повсякденного життя. Із розвитком безпроводових технологій також
знижується вартість їх використання завдяки конкуренції між виробниками
обладнання і постачальниками послуг. Відповідно, разом із усім зростають і
вимоги які висуваються до технологій, тому безпроводові телекомунікаційні
системи це одне із найбільш пріоритетних питань. Активно розвиваються
мультисервісні мережі, які надають багато сервісів користувачу одночасно
(здійснюють передачу голосу, відеозображення і даних) [1].
На сьогоднішній день потреба в спілкуванні, в передачі та зберіганні
інформації виникає все в більше і більше, це пов'язано з розвитком людського
суспільства. Нові умови життя дають нам зрозуміти, що інформаційна сфера
діяльності людини є визначальним фактором інтелектуальної, економічної та
оборонної можливостей держави і людського суспільства в цілому.
Безпроводові мережі зв’язку займають важливе місце в світі
телекомунікацій, саме тому питання щодо їх розвитку є дуже актуальним.
Мета роботи: полягає у дослідженні показників мультисервісного
обслуговування в безпроводових мережах в стандартах 802.11.
Для досягнення цієї мети необхідно виконати наступні завдання:
- розглянути основні механізми дослідження показників
мультисервісного обслуговування в безпроводових мережах зв’язку;
- дослідити основні тенденціі розвитку телекомунікаційних
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 5
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
безпроводових мереж;
Об’єктом дослідження є безпровідні мережі зв’язку, побудовані на основі
стандарту 802.11ах.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 6
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
1. ОБГРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ РОЗВИТКУ
БЕЗПРОВОДОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ НА ОСНОВІ
СТАНДАРТІВ IEEE 802.11
1.1. Тенденції розвитку телекомунікаційних безпроводових мереж
Актуальність даної теми полягає в тому, що для розвитку суспільства,
необхідним є впровадження інноваційних систем. Це пов'язано з тим, що
людство переходить на новий рівень спілкування і передачі інформації. Тепер
для того, щоб передати повідомлення немає необхідності знаходитися на
близькій відстані. Є можливість передавати інформацію з різних точок
планети. Тому омунікаційні системи дуже сильно впливають на всі сфери
життя людини. Розвиток зв'язку на початку ХХI століття загалом
характеризується наступними поняттями: універсалізація, інтеграція,
інтелектуалізація - в частині технічних засобів і в мережевому плані;
глобалізація, персоналізація - в частині послуг. Прогрес в області зв'язку
заснований на розробці та освоєнні нових телекомунікаційних технологій, а
також на подальшому розвитку і вдосконаленню ще не вичерпавших свій
потенціал існуючих технологій.
Стрімкий розвиток телекомунікацій, заснований на досягненнях
мікроелектроніки, дозволив різко підвищити ефективність транспортування,
розподілу, обробки, зберігання інформації, а також і пропускну здатність
систем і середовищ передачі. Основна риса сучасних телекомунікацій полягає
в передачі і обробці сигналів в цифровому вигляді. Цифровізація дозволила
побудувати економічно ефективні цифрові системи зв'язку з широким, в
порівнянні з аналоговим, спектром послуг[2].
Поглиблення інформатизації суспільства зумовлює необхідність
створення ефективної системи поширення інформації, і постійного її
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 7
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
вдосконалення. Випереджальний розвиток телекомунікацій є необхідною
умовою для створення інфраструктури бізнесу, формування сприятливого
інвестиційного клімату, розвитку сучасних інформаційних технологій.
Вибір способу комутації в телекомунікаційних мережах обумовлений
вимогами до якості зв'язку. Так при передачі мови потрібна мінімальна
тимчасова затримка сигналів, а окремі помилки в сигналах - не так критичні.
А передача даних, навпаки, високо чутлива до помилок і набагато менше - до
затримок в процесі передачі. Тому в телефонних мережах загального
користування використовується комутація каналів без складних механізмів
захисту від помилок. А в мережах передачі даних використовують комутацію
пакетів, а також складні, але ефективні механізми захисту від помилок.
Суперечливі вимоги до передачі мови і даних є однією з причин
існування різних мереж, таких як телефонні мережі, мережі передачі даних і
інші.
Високі темпи розвитку телекомунікаційного ринку у всьому світі
зумовлені дією декількох факторів, до основних з котрих відносяться
технологічні та соціально-економічні. Попит, що постійно збільшується, на
послуги голосового зв'язку і високошвидкісної передачі даних стимулюють
телекомунікаційних операторів увінчувати потужність мереж за рахунок їх
модернізації і переходу на нові , більш прогресивні технології. Прогрес
технологій веде до появи на світовому телекомунікаційному ринку все
більшого асортименту послуг зв'язку. Одночасно з цим спостерігається
зростання вимог споживачів до якості цих послуг.
В останні десятиліття відбувається міграція телекомунікаційних
технологій в двох основних напрямках:
від голосових послуг до передачі великих потоків даних по
швидкісним каналам;
від нерухомого користувача до мобільного, що може забезпечити
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 8
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
тільки бездротовий зв'язок.
Стандарти бездротової технології передачі даних для Wi-Fi є досить
заплутаними, а тому спочатку варто визначити термінологію. Стандарт IEEE
802.11 є базовим стандартом для побудови бездротових локальних мереж
(Wireless Local Network — WLAN). Стандарт IEEE 802.11[1] постійно
вдосконалювався, а тому зараз існує сімейство, до якого відносять
специфікації IEEE 802.11 з буквеними індексами а, b, c, d, e, g, h, i, j, k, I, m, n,
o, p, q, r, s, u, v, w. Однак тільки п’ять з них (a, b, g, i та n) є основними й
користуються найбільшою популярністю у виробників устаткування, інші ж
являють собою доповнення, удосконалення або виправлення прийнятих
специфікацій. Інститут інженерів по електроніці й електротехніці (IEEE)
тільки розробляє й приймає специфікації, на перераховані вище стандарти. До
обов'язків інституту не входять роботи з тестування приладів різних
виробників на сумісність. Для просування на ринку пристроїв для
бездротових локальних мереж (WLAN) була створена група, що одержала
назву Альянс Wi-Fi. Цей альянс здійснює керівництво роботами по
сертифікації устаткування різних виробників і видачі дозволу на
використання членами Альянсу Wi-Fi логотипа торговельної марки Wi-Fi.
Наявність на устаткуванні логотипа Wi-Fi гарантує надійну роботу й
сумісність устаткування при побудові бездротової локальної мережі (WLAN)
навіть при використанні пристроїв різних виробників. На сьогоднішній день
Wi-Fi сумісним є устаткування, побудоване по стандарту IEEE 802.11a [2], b
[3] і g [4] (для забезпечення захищеного з'єднання також може
використовуватися стандарт IEEE 802.11i [5]). Крім того, наявність на
устаткуванні логотипа Wi-Fi означає, що робота устаткування здійснюється в
діапазоні 2,4 Ггц або 5 Ггц. Отже, під Wi-Fi варто розуміти сумісність
устаткування різних виробників, призначеного для побудови бездротових
локальних мереж, з урахуванням викладених вище обмежень. На ринку вже є
кілька точок доступу Wi-Fi 6, призначених для перших користувачів і
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 9
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
клієнтів, які хочуть протестувати новий стандарт. Точки доступу, які
випущені раніше, будуть попередніми стандартами AP, тому що стандарт ще
не був ратифікований. Це означає, що ключові функції, які є частиною Wi-Fi
6, можуть не підтримуватися на деяких з цих початкових точок доступу до
стандарту. Однак, коли вони будуть доступні, деякі з цих точок доступу
зможуть пройти сертифікацію за допомогою оновлень програмного
забезпечення, і будуть підтримуватися функції Wi-Fi 6. Цей підхід
аналогічний впровадження попередніх поколінь, таких як 802.11ac і 802.11n.
Чи готові до роботи з бездротовими додатками наступного покоління?
Почніть з нашого набору ресурсів Wi-Fi 6.Область, яка включає в себе ці два
напрямки розвитку телекомунікаційних технологій, називається
мультисервісною мережею, вона нерозривно пов’язана з мережами
широкосмугового бездротового доступу.
Під терміном широкосмугового доступу зазвичай розуміється
організація швидкісного каналу від декількох Мбіт/с від абонента до якого-
небудь публічному ресурсу, наприклад Інтернет, телефонної мережі
загального користування і т.д.
Також дуже важливо, що широкосмуговий доступ забезпечує
абоненту інтеграцію всіляких послуг (Інтернет, спеціалізовані дані, відео,
голос тощо).
До недавнього часу існуючі широкосмугові системи володіли
суттєвими недоліками. Так, вони працювали тільки в умовах прямої
видимості від абонента до базової станції, що сильно звужує область
використання. Одні системи володіли недостатніми характеристиками для
якісного обслуговування великої кількості абонентів, а інші системи не могли
якісно надавати великому числу абонентів послугу передачі даних з високою
швидкістю. Але найважливіше це те, що практично всі системи володіли
недостатньою частотної ефективністю, тобто вони не могли надавати для
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 10
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
кожного абонента високі швидкості в умовах обмеженого частотного ресурсу
[3].
У зв'язку з названими проблемами виникла необхідність створення
нового класу систем - систем широкосмугового бездротового доступу з
інтеграцією послуг. Необхідно було створити дешеві термінальні пристрої
масового використання, які не вимагали б прямої видимості до базової
станції.
Початок розвитку широкосмугових технологій довелося на середину
90-х років. Зараз в світі налічується більше 100 млн. широкосмугових
користувачів, доступ для яких організовано за допомогою різних технічних
засобів: DSL, ADSL, кабелю, супутникового каналу, наземного радіоканалу
тощо. Практично всі аналітики оцінюють щорічний приріст числа
користувачів на 30-40%, що означає, що при збереженні цих темпів через 7-8
років можна очікувати значне збільшення числа користувачів
мультисервісних мереж, при цьому основний приріст очікується за рахунок
клієнтів південно-східній Азії.
За темпами зростання широкосмуговий доступ можна порівняти з
ростом в свій час Інтернету в цілому, тільки з затримкою приблизно на
десятиліття. Не виключено, що лідерами в широкосмуговому доступ
виявляться країни з менш розвиненою структурою Інтернет, період розвитку
яких припаде на найбільше зростання саме цієї технології.
Для оцінки якості широкосмугового доступу зазвичай
використовуются якісні і кількісні показники, до яких відносятся: швидкість
передачі, надійність каналу, якісний набір послуг. Швидкості доступу в
перерахунку на одного абонента за останні кілька років виросли від 64 до 2048
кбіт/с і вище. Якісний набір послуг з часом доповнюється телефонією, відео і
широким спектром інформаційних та бізнес-додатків. Ціни ж постійно
знижуються.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 11
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Бездротовий широкосмуговий доступ має кращу перспективу. Його
частка в широкосмуговому доступі має зрости з 7-8% в даний час до 15%
через п'ять років по песимістичним прогнозам і 25% за оптимістичними.
Розвиток беспроводних мереж передачі інформації в Україні й в
усьому світі, про що багато говорять як про бездротову революцію в області
передачі інформації, пов'язаний з такими перевагами, як:
можливість динамічної зміни топології мережі при підключенні,
пересуванні і відключенні мобільних користувачів без значних втрат
часу, тобто гнучкість архітектури;
висока швидкість передачі інформації (1-1000 Мб/с і вище);
швидкість проектування і розгортання;
високий ступінь захисту від несанкціонованого доступу;
відмова від дорогої, і не завжди можливої, прокладки або оренди
оптоволоконного чи мідного кабелю [4].
1.2 Аналіз сучасних бездротових мультисервісних мереж
Бездротові мультисервісні мережі, будучи досить відомою
технологією ще 10 років тому, зараз стають мейнстримом розвитку. І на
конференціях, присвячених телемовленню, все частіше звучить думка, що
вже скоро нові бездротові технології «обріжуть кабель».
Так, кажуть прихильники цієї точки зору, це відбудеться не завтра, але
в найближчі років п'ять - точно. Все більше розгорається боротьба за так
званий цифровий дивіденд між телемовленням і стільниковими операторами. І
якщо у перших основний козир - це велике охоплення і набагато більш
ефективне використання спектра при масовому мовленні, то другі
наголошують на наявність інтерактивних або, як зараз кажуть, нелінійних
послуг.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 12
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Якщо визнати, що мережі треба якось класифікувати, то бездротові
мережі розрізняють по відстані доступу та охопленням території, що
обслуговується: від індивідуальної мережі (PAN, Personal area network) і
локальної (LAN, Local area network) до глобальної мережі (GAN, Global area
network). Між ними знаходяться мережі міські (MAN, Metropolian area
network), кампусні (Campus area network) і регіональні (WAN, Wide area
network). Очевидно, що в певних випадках межі між цими класификаціямі
сильно розмиті.
Персональна мережа охоплює зв'язок між особистими пристроями
користування, як правило, це зв'язок гаджета зі стаціонарним комп'ютером
через Bluetooth або по інфрачервоному каналу. LAN - це домашня або офісна
мережа. Кампусна - те ж саме, але побільше; як правило, вона включає в себе
кілька локальних мереж. Міська - те ж саме, але в межах міста або
міської агломерації.
Регіональна мережа пов'язує кілька міських, глобальна - охоплюєвесь
світ. Розподіл досить умовний, але загальне уявлення по застосованих
технологіях і послугах, що надаються, він дати може [5].
За топологією мультисервісні мережі діляться на «точка-многоточка» і
«точка- точка». За змістом - на корпоративні і операторські. Перші
створюються в інтересах бізнес-клієнтів, другі - для надання послуг і
отримання абонентської плати за них.
Системи широкосмугового бездротового доступу пройшли досить
довгий шлях, щоб з розсипу різних технологій перетворитися в єдину мережу,
об'єднану єдиними стандартами і однією загальною технологією. Цей процес
ще далекий від завершення, але основний напрямок розвитку вже сумнівів не
викликає.
Ті бездротові стандарти і технології, які в цій боротьбі все-таки
вижили, вирішують локальні нішеві завдання. Зараз, якщо говорити про хоч
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 13
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
скільки-небудь масове застосування, всі існуючі мережі і працюючі стандарти
прагнуть до мультісервісностi: DVB намагаються якось доопрацювати, щоб
налагодити нелінійне мовлення, в стільникові стандарти спішно
впроваджують доопрацювання для масового мультикасту. Зрозуміло
(особливо в корпоративному секторі), залишаються і окремі мережі передачі
даних, в тому числі мережі для надання послуг одночасної передачі даних і
голосу (VoIP), надання в оренду каналів високошвидкісного інтернет-доступу
(LMDS - Local Miltipoint Distribution System ), і радіомости між мережами в
своїх стандартах і на своїх частотах, і магістральні канали на релейних
станціях. Але корпоративні замовники все частіше віддають перевагу
масовим стандартам, в першу чергу з тієї причини, що чим більше
поширеним є цей стандарт, тим дешевше обладнання для нього.
Стандарт IEEE 802.11, більш відомий як Wi-Fi, народився в 1999 році
як оптимальне рішення проблеми останньої навіть не милі, а скоріше дюйма.
Бездротовий радіодоступ, для якого не потрібні ні кабель, ні складні
алгоритми модуляції сигналу, майже відразу придбав величезну кількість
шанувальників. Чималу роль зіграв той факт, що компанія Intel впровадила
адаптер 802.11 в платформу Centrino. На ринку з'явилася велика кількість
ноутбуків з Wi-Fi- адаптерами, що, в свою чергу, дало поштовх до розвитку
мереж.
Перший базовий стандарт бездротових локальних мереж (Wi-Fi) IEEE
802.11 був розроблений в 1997 році, в 1999 році з'явився перший масовий
варіант - IEEE 802.11b. Адаптери 802.11b працюють в неліцензованому
діапазоні 2,4 ГГц і забезпечують теоретично максимальну швидкість передачі
11 Мбіт/с на відстань до 300 метрів (теж, зрозуміло, теоретичну межу). Його
розвиток - стандарт 802.11g, який повністю сумісний з 802.11b, працює в
тому ж частотному діапазоні, максимальна швидкість передачі в стандарті
802.11g становить 54 Мбіт/с. Стандарт 802.11n, прийнятий в 2009 році,
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 14
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
працює в діапазонах 2,4-2,5 або 5 ГГц, теоретично можлива швидкість
передачі даних збільшена до 600 Мбіт/c. Вже зараз компанія Cisco продає
обладнання для бездротової локальної мережі c швидкодією 1 Гбіт/c (802.11ac
стандарт; працює в діапазоні 5 ГГц). Існує обладнання стандарту 802.11ac, яке
може працювати від 450 Мбіт / c до 6,93 Гбіт / с (802.11n) [6].
Найбільший вибух в бездротових мережах за минулі 10 років зробили
стільникові оператори. І зараз, коли ми говоримо про мультисервіснi
бездротовi мережi, у нас в першу чергу спливає термін 4G, що в загальному і
цілому характеризує ситуацію.
Що нас чекає в майбутньому? А в майбутньому нас чекає чергове
покоління - тепер уже ніхто не сумнівається, що стандарт 5G буде домінувати
на ринку бездротових мультисервісних мереж. Картина звичайна: МСЕ поки
не визначив критерії стандарту, а виробники, оператори і експерти вже мають
свою вагому думку з цього приводу.
У 2016 році Федеральна комісія із зв'язку США дозволила установку
базових станцій 5G без додаткового узгодження і виділила частоти: 28 ГГц
(27,5-28,35 ГГц), 37 ГГц (37-38,6 ГГц), 39 ГГц (38,6 -40 ГГц), 64-71 ГГц
(залишивши можливість в майбутньому додати частоти вище 95 ГГц). Також
в минулому році Vodafone і Huawei протестували 5G, розігнавши мережу до
20 Гбіт/с для одного пристрою на частотах 71-76 ГГц, 81-86 ГГц і 92-95 ГГц.
Південнокорейський оператор SK Telecom обіцяв організувати 5G-зв'язок до
зимової Олімпіади 2018 року, а російський «Мегафон» теж говорить про
тестові запуски під час чемпіонату світу з футболу в 2018 році. Ми у свою
чергу розуміємо, що чудес не буває, і швидкості досягаються насамперед
збільшенням смуги пропускання.
Також збільшується кількість потоків. Технологія MU-MIMO дозволяє
одночасно передавати кілька незалежних потоків даних різним
користувачам. Можна або збільшувати загальну швидкість передачі, або
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 15
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
підвищувати стійкість каналу. MIMO використовується і в LTE, і в Wi-Fi, але
в масових моделях кількість потоків не перевищує двох. Massive MIMO -
технологія, розроблена для 5G, теоретично дозволяє розміщувати десятки
маленьких антен в мобільних пристроях і сотні - в передавальній станції. Для
масового застосування очікувана кількість використованих потоків - 8 або 16.
Робота 5G планується в діапазоні 4.5 ГГц, тобто хвилі мають меншу
проникаючу здатність у порівнянні з 2 ГГц у 3G і 2G, і базові станції
доведеться ставити частіше. Наприклад, зараз у США встановлено близько
200 тисяч БС, розгортання 5G потребують їх більше мільйона. У цьому є і
плюс: буде усунена ситуація перевантаження БС, коли через неї велика
кількість абонентів завантажують важкий контент. Але в реальних міських
умовах прототипи 5G поки не демонструють результатів, що задовольняють
потенційних замовників. До того ж спливають і нетехнічні аспекти: перехід
до малих стільників серйозно загострює проблему численних узгоджень за
місцем установки. А це може сильно підвищити ціну і збільшити час
розгортання.
Ще одна особливість 5G - підтримка Інтернету речей, технології до
якої ми ще повернемось у даній дисертації. Вже досить давно сервіси М2М
працюють через стільникові мережі різних поколінь. Але передбачається, що
в 5G це не зажадає створення окремих сервісів і додатків, що дозволить різко
розширити ринок. Зрозуміло, Інтернет речей - у той же час це одна з яскравих
наклейок на 5G для залучення споживачів. Більшості абонентів зараз вистачає
з запасом можливостей існуючих мереж 4G, які щойно з’явилися у масовому
порядку на території України, тому змусити їх платити за нові технології
можна тільки за допомогою принципово нового сервісу, або хоча б того, що
можна таким уявити.
Зараз на ринку основна конкуренція розгортається між стільниковими
мережами і Wi-Fi. Останній розширює свою присутність, особливо в
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 16
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
великих містах, виходячи з локального рівня на міський. У Нью-Йорку в
найближчим часом 7500 телефонних будок замінять на гігабітні Wi-Fi
(802.11ac) точки. У Лондоні British Telecom планує те ж саме з 750 будками.
Для більшої зручності абонентів на цих хот-спотах буде передбачена
можливість підзарядки пристроїв з метою популяризувати Wi-Fi технологію
ще більше [7].
Єврокомісія зараз вивчає питання надання 120 млн євро на проект
WIFI4EU - розгортання безкоштовних Wi-Fi-мереж в громадських місцях по
всьому Євросоюзу.
Відстань, на яку проникає сигнал 5G в міській забудові, порівняно з
зоною проникнення Wi-Fi, робить конкуренцію між стандартами не такою вже
безглуздою. Основною трудністю Wi-Fi в цій конкурентній боротьбі стає той
факт, що швидкість 1 Гбіт/с в мережах стандарту 802.11ac реально досягти
вкрай важко. Правда, дослідження показали, що гальмом є не недоліки
стандарту, а мала пропускна здатність кабелю, яким точка приєднується до
магістралі.
1.3 Перспективи використання технології Wi-Fi 802.11n з
урахуванням інших стандартів передачі даних
З кожним роком вимоги до мереж передачі даних зростають.
Комп'ютери все більше занурюються в море мультимедіа, відео-конференц-
зв'язок стає все більш необхідним. Прямо пропорційно зростає вимога до
швидкості передачі даних і мобільності користувачів. Cisco зробила важливий
крок по виходу на ринок базових високопродуктивних бездротових мереж,
анонсувавши нові бездротові точки доступу - Cisco Aironet, що працює за
стандартом 802.11n.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 17
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Доречно нагадати, що вже давно, з метою розвитку мобільності на
підприємствах, компанія підтримує Cisco Motion, що представляє продукт для
підтримки мобільних послуг - Mobility Services Engine, який представляє
собою ланку, необхідну для підключення бездротових мереж до
корпоративних обчислювальних систем. До цього корпоративна бездротова
мережа зазвичай була ізольована від решти мереж. Вона мала свої власні
системи доступу і безпеки, окремі протоколи управління і термінали, на яких
працювали несумісні додатки.
Тим часом, бурхливе розповсюдження бездротових і мобільних
пристроїв - смартфонів, планшетів - на споживчому ринку створює передумови
для зростання попиту на мобільні функції і в корпоративному середовищі.
Згодом мобільність повинна стати невід'ємною частиною корпоративної
інформаційно-технологічної інфраструктури.
Щоб ця ідея стала реальністю, на думку фахівців Cisco, традиційні
несумісні архітектури дротових і безпроводних мереж повинні поступитися
місцем єдиній уніфікованій мережевій архітектурі, яка надасть співробітникам
безпечний доступ до критично важливих ділових додатків, включаючи бази
даних з інформацією про замовників і системи управління інвентарними
запасами, в будь-якому місці і в будь-який час. Такий переход від бездротових
технологій до мобільності, пояснює віце-президент з маркетингу бездротових
мереж Cisco Маціеж Кранц (Maciej Kranz), лежить в основі технології Cisco
Motion.
Однако, каже Кранц, якщо корпорації хочуть скористатися всіма
перевагами мобільності - вищою продуктивністю праці, підвищенням
згуртованості колективів і т.д., - то вони, перш за все, повинні побудувати
більш надійну і високопродуктивну бездротову інфраструктуру, здатну
підтримати не тільки існуючі мобільні додатки, але і додатки, які з'являться на
ринку в найближчі роки. Для цього-то і предназначениі точки доступу Cisco
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 18
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Aironet і технологія Cisco Motion. Розроблена для офісного середовища точка
доступу Cisco Aironet, з останніми конфігураціями 2016 року, являє собою
компактний, простий в установці і енергетично ефективний пристрій. Його
реальна пропускна здатність, за словами Кранца, перевищує 150 Мбіт / с.
Не будемо повністю прив’язуватися до стратегії компанії Cisco в
цьому питанні. Те, що залишається незмінним, це невід’ємна еволюція
стандарів 802.11 яка не зупинялась з кінця двадцятого століття. Нижче
представлена таблиця 1.1, в якій порівняний стандарт IEEE 802.11n зі своїми
попередниками. Як результат, можемо прийти до висновку, що перспективи
використання технології Wi-Fi 802.11n нерозривно пов’язані с тим, що
специфікації цього стандарту покращувались з року в рік, залишаючи цю
технологію дуже привабливою, в тому числі, й для мультисервісного
обслуговування.
Особливості стандарту 802.11n: два частотні діапазони. Пристрої
стандарту 802.11n можуть працювати в одному з двох діапазонів - 2,4 або 5
ГГц. Це набагато підвищує їх гнучкість при трансформаціях, дозволяючи
частично огинати джерела радіочастотних завад. При виборі системи ІТ-
Таблиця 1.1 Порівняння стандартів 801.11
Характеристики Специфікаці
ї
IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11a IEEE 802.11n
Швидкість
передачі 11 Мбіт/с до 54 Мбіт/с до 54 Мбіт/с до 600 Мбіт/с
даних
Сумісність з усіма
попередніми
1; 2; 5,5; 6; 11; 6; 12; 24 Мбіт/с стандартами, а в
Обов’язковим є 12 и (опціональні контакті з
підтримка 1; 2; 5,5; 11 24 Мбіт/с швидкості 9; пристроєм, що так
швидкостей: Мбіт/с (опціональні 18; 36; само підтримує
швидкості 33, 48; 54 Мбіт/с) протокол «n»,
36, 48 теоретичний
и 54 Мбіт/с) зв'язок до
600Мбіт/с
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 19
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3, не 3, не 12,не 52
Число каналів перекривают перекриваютьс перекриваю частотних
ься я ться підканали
Пристрої протоколу
можуть працювати
У закритих У закритих в трьох режимах:
приміщеннях: приміщення У закритих успадкування
30 м (11 х: 30 м (11 приміщення (Legacy), в якому
Мбіт/с), Мбіт/с), х: 12 м (54 забезпечується
Відстань і 91 м (1 Мбіт/с) 91 м (1 Мбіт/с) Мбіт/с), підтримка
швидкість 91 м (6 Мбіт/с) пристроїв 802.11b/g
передачі У відкритих У і 802.11a;
даних приміщення відкритих У відкритих змішаному (Mixed),
х в межах приміщен приміщеннях в в якому
прямої нях в межах прямої підтримуються
видимості: межах видимості: 30м пристрої 802.11b/g,
120м (11 прямої (54 Мбіт/с), 802.11a і 802.11n;
Мбіт/с), видимості 305м (6 Мбіт/с)
460м (1 Мбіт/с) : «чистому» режимі -
120м (54 802.11n
Мбіт/с),
460м (1 Мбіт/с)
Широкосмугова Мультиплексув Мультиплексува
модуляція з ання з поділом ння з поділом по Ортогональне
Схема прямим по ортогональних частотне
модуляції розширенням ортогональних частотах (OFDM) мультиплексуванн
спектра (DSSS) частотах я
(OFDM)
Робоча 2,4 ГГц (2,4- 2,4 ГГц (2,4- 5 ГГц (5,15-5,350
2,4—2,5 або 5,0 ГГц
частота 2,4835 2,4835 ГГц
ГГц) ГГц) та 5,725-5,825
ГГц)
В Україні цей Обладнання
частотний стандарту 802.11n
Дозвільн Дозвільний діапазон дозволено до
Примітка ий порядок був використовує застосування на
порядок змінений на ряд державних території України
був повідомний служб, і до в діапазонах 2400-
змінений недавнього часу 2483.5, 5150-5350 і
на він був 5650-5725 МГц
повідомн заборонений для
ий використання.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 20
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 1.1 Еволюція стандарту IEEE 802.11
фахівцям слід мати на увазі, що практично всі клієнти 802.11n на основі
CardBus і ExpressCard поки розраховані тільки на діапазон 2,4 ГГц, але кілька
вбудованих адаптерів і плат типорозміру mini- PCI здатні підтримувати
обидва.
Канали шириною 40 MHz: специфікація 802.11n передбачає
використання як стандартних каналів шириною 20 МГц, так і широкосмугових
- 40 МГц, з більш високою пропускною здатністю. Проект її версії 2.0
рекомендує застосовувати 40- мегагерцові канали тільки в діапазоні 5 ГГц,
однак користувачі багатьох пристроїв такого типу отримають можливість
вручну переходити на них навіть в діапазоні 2,4 ГГц [9].
MIMO: ключовий компонент стандарту 802.11n під назвою MIMO
(Multiple Input, Multiple Output - багато входів, багато виходів) передбачає
застосування просторового мультиплексування з метою одночасної передачі
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 21
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
декількох інформаційних потоків по одному каналу, а також багатопроменеве
відображення, яке забезпечує доставку кожного біта інформації відповідному
одержувачу з невеликою ймовірністю впливу перешкод і втрат даних. Саме
можливість одночасної передачі і прийома даних визначає високу пропускну
здатність пристроїв 802.11n.
Антени: найчастіше стандартними вважаються антенні конфігурації
ланцюга для передачі і прийому інформації 3х3 або 2х3, проте з часом пристрої
стандарту 802.11n починають підтримувати і інші варіанти. У простих
недорогих моделях буде реалізована схема з однієї передавальної і двох
приймаючих ланцюгів (по статистиці абоненти споживають набагато більше
даних, ніж передають), тоді як користувачі, яким потрібна дуже велика
швидкість передачі даних, зможуть придбати старші моделі з конфігурацією
антен 4х4.
Живлення через мережу Ethernet: поширений стандарт
електроживлення 802.3af (PoE) не забезпечує потужності, необхідної для
електропостачання точок доступу з антенними конфігураціями 3х3 і вище.
Йому на зміну вже прийшов стандарт 802.3at, але попре це, виробники
бездротових пристроїв вишукують обхідні шляхи вирішення цієї задачі
(наприклад, за рахунок автоматичного відключення многолучевой передачі), а
розробники бездротових мікросхем прагнуть знизити споживану потужність
своїх чипів.
Вузькі місця в мережі: з урахуванням того, що у перспективних моделей
пропускна здатність може перевищити 100 Мбіт/с, творцям бездротових мереж
варто подбати про підводи до точки доступу проводового з’єднання Gigabit
Ethernet. Поки, звичайно, така смуга пропускання може здатися надмірною для
локального користувача, проте з часом, коли навантаження на бездротові
мережі збільшиться, нинішні Ethernet-канали цілком можуть стати вузьким
місцем на шляху мережевого трафіку.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 22
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Агрегація в мережі: коли пропускна здатність кабельного підключення
точки бездротового доступу до провідної мережі перевищує 100 Мбіт/с або в
цих цілях використовується нова інфраструктура Gigabit Ethernet, вузьким
місцем на шляху трафіку загрожує стати бездротовий контролер. Комутатори з
дешифруванням і інші проміжні пристрої можуть бути просто не в змозі
обслуговувати стільки же точок бездротового доступу, як і раніше. Так що,
готуючись до розгортання інфраструктури 802.11n, обов'язково потрібно
поінтересуватися можливостями бездротового контролера у його виробника.
Зворотня сумістність: розробники специфікації 802.11n подбали про те,
щоб компоненти на її базі зберігали сумісність з приладами стандарту 802.11b
або 802.11g в діапазоні 2,4 ГГц і з приладами 802.11a - в діапазоні 5 ГГц. У
нових мережах 802.11n ще довгий час буде працювати безліч колишніх
бездротових клієнтів, так що при розгортанні такої бездротової мережі
адміністратору слід обов'язково передбачити їх підтримку [10].
Форма зон WI-FI: традиційно зони бездротових ЛВЗ мають сферичну
форму (якщо ніщо не заважає поширенню радіохвиль), проте застосування в
стандарті 802.11n технології MIMO і просторового мультиплексування
спотворює її і робить менш передбачуваною (форма тут багато в чому залежить
від умов навколишнього середовища) . У результаті звичний контрольно-
вимірювальний інструментарій, що часто використовується при плануванні
мережі, може виявитися непридатним або у всякому разі малоефективним.
Альянс WI-FI: щоб забезпечити якомога вищий рівень сумісності точок
доступу і клієнтів стандарту 802.11n, варто всі прошивки і драйвери оновити до
версій, сертифікованих альянсом Wi-Fi для 802.11 Draft 2.0 (якщо вони є).
1.4 Місце стандарту ІЕЕЕ 802.11 в моделі OSI.
Як і всі стандарти IEEE 802, 802.11n працює на двох нижніх рівнях
моделі OSI, фізичному і канальному рівні. Будь-який мережевий додаток,
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 23
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
мережева операційна система, або протокол (наприклад, TCP/IP), будуть так
само добре працювати в мережі 802.11n, як і в мережі Ethernet.
Основна архітектура, особливості та служби 802.11a/b/g/n визначаються
в первісному стандарті 802.11. Специфікація 802.11a/b/g/n зачіпає тільки
фізичний рівень, додаючи лише вищі швидкості доступу.
802.11 визначає два типи обладнання - клієнт, яким зазвичай є
комп'ютер, укомплектований бездротовою мережевою інтерфейсною картою
(Network Interface Card, NIC), і точка доступу (Access point, AP), яка виконує
роль моста між бездротовою і дротовою мережами.
Точка доступу зазвичай містить в собі приймач, інтерфейс провідної
мережі (802.3), а також програмне забезпечення, що займається обробкою
даних. В якості бездротової станції може виступати ISA, PCI, PC Card або
ARD2,4 (ARD5) в стандарті 802.11, або вбудовані рішення, наприклад,
телефонна гарнітура 802.11.
Таблиця 1.2 Рівні моделі OSI для Wi-Fi/IEEE 802.11n
Номер
OSI модель Мережа Функції
рівня
7 Прикладний - -
Рівень
6 - -
представлення
5 Сеансовий - -
4 Транспортний - -
3 Мережевий - -
Канальний Підрівень LLC Логічне управління,
2
(передачи даних) Підрівень MAC управління доступом
Підрівень PLCP Бездротова передача,
1 Фізичний оцінка стану ефіру
Підрівень PMD
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 24
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Стандарт IEEE 802.11 визначає два режими роботи мережі - режим "Ad-
hoc" і клієнт/сервер (або режим інфраструктури - infrastructure mode).
На фізичному рівні визначені два широкосмугових радіочастотних
методи передачі і один - в інфрачервоному діапазоні. Радіочастотні методи
працюють в ISM-діапазоні 2,4 ГГц і зазвичай використовують смугу 83 МГц від
2,400 ГГц до 2,483 ГГц. Технології широкополосного сигналу, що
використовуються в радіочастотних методах, збільшують надійність,
пропускну здатність, дозволяють багатьом непов'язаним один з одним
пристроїв розділяти одну смугу частот з мінімальними перешкодами один для
одного.
Стандарт 802.11 використовує метод прямої послідовності (Direct Sequence
Spread Spectrum, DSSS) і метод частотних стрибків (Frequency Hopping Spread
Spectrum, FHSS). Ці методи кардинально відрізняються, і несумісні один з
одним.
Канальний рівень 802.11 складається з двох підрівнів: управління
логічним зв'язком (Logical Link Control, LLC) і управління доступом до носія
(Media Access Control, MAC). 802.11 використовує той же LLC і 48-бітову
адресацію, що і інші мережі 802, що дозволяє легко об'єднувати бездротові і
дротові мережі, однак MAC рівень має кардинальні відмінності [11].
MAC рівень 802.11 дуже схожий на реалізований в 802.3, де він
підтримує безліч користувачів на загальному носії, коли користувач перевіряє
носій перед доступом до нього. Для Ethernet мереж 802.3 використовується
протокол Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection (CSMA / CD),
який визначає, як станції Ethernet отримують доступ до провідної лінії, і як вони
виявляють і обробляють сутички, що виникають в тому випадку, якщо декілька
пристроїв намагаються одночасно встановити зв'язок по мережі. Щоб виявити
зіткнення, станція повинна мати здатність і приймати, і передавати одночасно.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 25
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Стандарт 802.11 передбачає використання напівдуплексних приймачів, тому в
бездротових мережах 802.11 станція не може виявити зіткнення під час
передачі.
Щоб врахувати цю відмінність, 802.11 використовує модифікований
протокол, відомий як Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
(CSMA/CA), або Distributed Coordination Function (DCF). CSMA/CA
намагається уникнути зіткнень шляхом використання явного підтвердження
пакета (ACK), що означає, що приймаюча станція посилає ACK пакет для
підтвердження того, що пакет отриманий неушкодженим.
CSMA/CA працює наступним чином. Станція, яка бажає передавати, тестує
канал, і якщо не виявлено активності, станція очікує протягом деякого
випадкового проміжку часу, а потім передає, якщо середовище передачі даних
все ще вільна. Якщо пакет приходить цілим, приймаюча станція посилає пакет
ACK, по прийомі якого відправником завершується процес передачі. Якщо
передавальна станція не отримала пакет ACK, в силу того, що не була отримана
пакет даних, або прийшов пошкоджений ACK, робиться припущення, що
відбулося зіткнення, і пакет даних передається знову через випадковий
проміжок часу [12].
Для визначення того, чи є канал вільним, використовується алгоритм
оцінки чистоти каналу (Channel Clearance Algorithm, CCA). Його суть полягає в
вимірі енергії сигналу на антені і визначення потужності прийнятого сигналу
(RSSI). Якщо потужність прийнятого сигналу нижче певного порогу, то канал
оголошується вільним, і MAC рівень отримує статус CTS. Якщо потужність
вище порогового значення, передача даних затримується відповідно до правил
протоколу. Стандарт надає ще одну можливість визначення незайнятості
каналу, яка може використовуватися або окремо, або разом з вимірюванням
RSSI - метод перевірки несучої. Цей метод є більш вибірковим, так як з його
допомогою виробляється перевірка на той же тип несучої, що і за
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 26
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
специфікацією 802.11. Найкращий метод для використання залежить від того,
який рівень перешкод в робочій області. Таким чином, CSMA/CA надає спосіб
поділу доступу по радіоканалу.
Механізм явного підтвердження ефективно вирішує проблеми
перешкод. Однак він додає деякі додаткові накладні витрати, яких немає в
802.3, тому мережі 802.11 будуть завжди працювати повільніше, ніж
еквівалентні їм Ethernet локальні мережі.
Інша специфічна проблема MAC-рівня - це проблема "прихованої
точки", коли дві станції можуть обидві "чути" точку доступу, але не можуть
"чути" один одного, в силу великої відстані або перешкод. Для вирішення
цієї проблеми в 802.11 на MAC рівні доданий необов'язковий протокол
Request to Send / Clear to Send (RTS/CTS). Коли використовується цей
протокол, що посилає станція передає RTS і чекає відповіді точки доступу з
CTS. Так як всі станції в мережі можуть "чути" точку доступу, сигнал CTS
змушує їх відкласти свої передачі, що дозволяє передавальної станції передати
дані і отримати ACK пакет без можливості зіткнень. Так як RTS/CTS додає
додаткові накладні витрати на мережу, тимчасово резервуючи носій, він
зазвичай використовується тільки для пакетів дуже великого обсягу, для яких
повторна передача була б надто дорогим [13].
Нарешті, MAC рівень 802.11 надає можливість розрахунку CRC і
фрагментації пакетів. Кожен пакет має свою контрольну суму CRC, яка
розраховується і прикріплюється до пакету. Тут спостерігається відміна від
мереж Ethernet, в яких обробкою помилок займаються протоколи більш
високого рівня (наприклад, TCP). Фрагментація пакетів дозволяє розбивати
великі пакети на більш маленькі при передачі по радіоканалу, що корисно в
дуже "заселених" середовищах або в тих випадках, коли існують значні
перешкоди, так як у менших пакетів менші шанси бути пошкодженими. Цей
метод в більшості випадків зменшує необхідність повторної передачі і, таким
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 27
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
чином, збільшує продуктивність всієї бездротової мережі. MAC рівень
відповідальний за збірку отриманих фрагментів, роблячи цей процес
"прозорим" для протоколів більш високого рівня.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 28
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ КАНАЛЬНОГО РЕСУРСУ
МУЛЬТИСЕРВІСНИХ МЕРЕЖ
2.1 Дослідження технічної ефективності радіоканалів
телекомунікаційних мереж на основі технології Wi-Fi
Як відомо, однією із найбільш важливих характеристик
телекомунікаційних систем та мереж є ефективність – це їх властивість
виконувати поставлену задачу з необхідною якістю в заданих умовах
використання [24].
Ефективність є узагальненим показником оптимального
функціонування телекомунікаційної системи чи мережі та залежить від
характеристик якості. До локальних показників ефективності належать:
технічна (технічна досконалість), прагматична (ступінь задоволення системою
чи мережею свого призначення), технологічна (простота й технологічність
розроблення та створення), економічна (доцільність здійснених затрат для
створення й функціонування системи чи мережі) та експлуатаційна (зручність
використання й обслуговування) ефективність.
Одним із найважливіших локальних показників ефективності є технічна
ефективність. Згідно з більшістю статей з цієї теми, технічна ефективність
телекомунікаційних мереж та систем залежить від застосованих методів
формування й оброблення сигналів: коригуючого або решіткового кодування,
методів модуляції, демодуляції, коригуючого або решіткового декодування,
методів передавання даних із керуючим зворотним зв'язком.
ущільнення/розділення каналів,
Дослідженню ефективності телекомунікаційних систем та мереж
присвячено значну кількість публікацій. Проте актуальною задачею
залишається дослідження технічної ефективності таких мереж та систем,
побудованих на основі сучасних технологій передачі даних. Цікавим
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 29
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
напрямком є дослідження ефективності телекомунікаційних мереж на основі
широко вживаної технології Wi-Fi.
Важливість вироблення комплексної характеристики для оцінювання
технічної ефективності телекомунікаційних систем та мереж, побудованих із
використанням різноманітних методів формування й оброблення сигналів,
полягає в наступному. Окремі відомі характеристики дозволяють оцінити
вплив окремих використаних методів на ефективність системи або мережі, але
не можуть показати, який із методів найбільш істотно впливає на
ефективність системи або мережі в цілому. Окремі характеристики
ефективності доцільно застосовувати для вибору необхідного методу
модуляції, кодування, ущільнення/розділення каналів і протоколу передачі
даних при початковому проектуванні системи або мережі, яка буде
працювати в стаціонарному режимі. Але при розробленні системи або мережі,
що працює в нестаціонарному режимі, потрібно враховувати вплив
застосування різних методів на її ефективність протягом сеансу зв'язку.
Окрім цього, у ряді випадків виникає необхідність порівняти ефективність
різних систем чи мереж, що з використанням декількох окремих
характеристик вельми проблематично.
Тому для вирішення перерахованих вище задач існує потреба в
удосконаленні теоретичних основ визначення технічної ефективності
телекомунікаційних систем та мереж, побудованих із використанням
різноманітних методів формування й оброблення сигналів, для вироблення
комплексної характеристики. Така характеристика повинна враховувати
вплив застосованих у системі чи мережі методів модуляції, коригуючого або
решіткового кодування, демодуляції, коригуючого або решіткового
декодування, ущільнення/розділення каналів, методів передавання даних із
керуючим зворотним зв'язком.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 30
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Запропоновану сигнальну ефективність доцільно застосувати при
дослідженні технічної ефективності телекомунікаційних систем та мереж із
обмеженими смугою пропускання та потужністю сигналу при передаванні
даних в умовах завад для виявлення таких методів формування й оброблення
сигналів (методів модуляції, коригуючого або решіткового кодування,
демодуляції, коригуючого або решіткового декодування,
ущільнення/розділення каналів, методів передавання даних із керуючим
зворотним зв'язком), які забезпечують найвищу ефективність
телекомунікаційних систем та мереж.
Рисунок 2.3 Залежність сигнальної ефективності телекомунікаційної
системи чи мережі від частотної та енергетичної ефективності сигнально-
кодової конструкції
Значення сигнальної ефективності телекомунікаційної системи чи
мережі при застосуванні певних обраних методів формування й оброблення
сигналів може бути відображене у вигляді точок на цій поверхні, які для
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 31
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
сучасних відомих методів є віддаленими від границі Шеннона, тобто
сигнальна ефективність систем при їхньому застосуванні є меншою порівняно
з максимально можливою. Тому реальна телекомунікаційна система чи
мережа буде найбільш ефективною, якщо застосовані при її побудові методи
формування й оброблення сигналів дозволять наблизитись до теоретичної
максимально можливої ефективності системи чи мережі з урахуванням
обмежуючих факторів [34].
Таким чином, використання запропонованої комплексної
характеристики для оцінювання технічної ефективності телекомунікаційних
систем та мереж - сигнальної ефективності - дає змогу:
• оцінити ступінь впливу кожного із застосованих методів
формування й оброблення сигналів на ефективність системи або мережі в
цілому;
• урахувати зміну ефективності системи чи мережі в часі при
змінних у часі параметрах системи або мережі;
• порівняти різні системи чи мережі при передаванні даних на
основі єдиного критерію;
• здійснювати оптимізацію методів формування й оброблення
сигналів для підвищення технічної ефективності телекомунікаційних систем
та мереж.
Таким чином, з використанням вищевказаних співвідношень
досліджено енергетичну, частотну, інформаційну та сигнальну ефективність
радіоканалу телекомунікаційної мережі на основі технології Wi-Fi згідно
стандарту IEEE 802.11n, у якому при передаванні даних застосовують одну із
восьми сигнально- кодових конструкцій MCS0 - MCS7, передбачених для
використання в цьому стандарті. Дослідження здійснене при передаванні
даних у смузі частот 20 МГц з імовірністю бітової помилки Р = 7,37*10-3
б (що
відповідає ймовірності пакетної помилки Рпак = 0,1 при передаванні пакетів
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 32
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Ethernet стандартної довжини) та Рб=1*10-5. При дослідженні сигнальної
ефективності враховано, що мережа працює в полудуплексному режимі.
Результати дослідження наведені в таблиці.
Як видно з результатів дослідження, у технології Wi-Fi згідно зі
стандартом IEEE 802.11n для збільшення швидкості передавання даних
застосовують сигнально- кодові конструкції з більшою частотною
ефективністю, проте при цьому енергетична ефективність зменшується.
Тому високошвидкісне передавання даних можливе лише при
великому відношенні потужності сигналу до потужності шуму в радіоканалі.
Інформаційна ефективність при застосуванні різних сигнально-кодових
конструкцій відрізняється в межах від 21% при імовірності бітової
помилки Рб=7,37*10-3 до 38% при імовірності бітової помилки Рб=10*10-5.
Сигнальна ефективність дослідженого радіоканалу телекомунікаційної
мережі на основі технології Wi-Fi у всіх випадках є меншою від
інформаційної ефективності застосованої сигнально-кодової конструкції, що
пов'язано з впливом методу передавання даних.
Розглянуто запропоновану комплексну характеристику для
оцінювання технічної ефективності телекомунікаційних систем та мереж -
сигнальну ефективність. Показано можливість оцінювання ступеня впливу
кожного із застосованих методів формування й оброблення сигналів на
ефективність системи або мережі в цілому на прикладі радіоканалу
телекомунікаційної мережі на основі технології Wi-Fi.
Досліджено енергетичну, частотну, інформаційну та сигнальну
ефективність радіоканалу телекомунікаційної мережі на основі технології Wi-
Fi згідно стандарту IEEE 802.11n залежно від застосованої для передавання
даних сигнально-кодової конструкції. Як видно з результатів дослідження, у
технології Wi-Fi для збільшення швидкості передавання даних застосовують
сигнально-кодові конструкції з більшою частотною ефективністю, проте при
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 33
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
цьому енергетична ефективність зменшується. Тому високошвидкісне
передавання даних можливе лише при великому відношенні потужності
сигналу до потужності шуму в радіоканалі. Інформаційна ефективність при
застосуванні різних сигнально-кодових конструкцій відрізняється в межах
38%. Сигнальна ефективність дослідженого радіоканалу у всіх випадках є
меншою від інформаційної ефективності застосованої сигнально-кодової
конструкції, що пов'язано з впливом протоколу передавання даних.
2.2 Особливості стандартів безпровідного зв’язку ІЕЕЕ 802.11n/ас
За останніми даними, зараз близько половини контенту, що
передається по домашнім мережам, - це відео, яке вимагає високої пропускної
здатності мережі. Так як найчастіше домашні мережі будуються з
використанням технології Wi-Fi, то з урахуванням того, що в найближчому
майбутньому частка такого контенту буде рости і складе близько 91% всього
трафіку, це вимагає розвитку і впровадження нових стандартів Wi-Fi .
Розроблюваний в даний час стандарт IEEE 802.11ac передбачає
збільшення пропускної спроможності Wi-Fi-з'єднання до 1.5 Гбіт/с, що втричі
більше, ніж передбачено широко поширеним стандартом 802.11n.
IEEE 802.11ac - стандарт бездротових комп'ютерних мереж, які
повинні забезпечити високу пропускну здатність бездротових локальних
мереж (WLAN) в діапазоні частот 5 ГГц.
Щоб показати відмінності між стандартами IEEE 802.11ac і IEEE
802.11n, нагадаємо коротко характеристики стандарту 802.11n.
До основних особливостей стандарту IEEE 802.11n слід віднести:
1. Об'єднання каналів (Channel Bonding) - об'єднання двох каналів з
пропускною здатністю кожного 20 МГц в один з пропускною здатністю 40
МГц, що призводить до подвоєння пропускної здатності. Однак, з огляду на
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 34
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
те, що в діапазоні 2.4 ГГц всього 3 неперекриваютьсяя по частоті каналу,
використовувати канали з пропускною здатністю 40 МГц рекомендується
тільки в діапазоні 5 ГГц.
2. Співіснування каналів з шириною по-смуги 20/40 МГц (20/40 MHz
Channels and Coe-xistence). При підключенні клієнт і точка доступу АР
(Access Point) обмінюються інформацією (HT Information and Capabilities
Elements). Дана інформація включає ширину смуги пропускання каналу,
номер первинного каналу і зміщення вторинного каналу з шириною смуги
пропускання 40 МГц. Щоб не допустити конфліктів при одночасній роботі
двох і більше точок доступу точка доступу стандарту 802.11n повинна
переходити на інший канал або переключитися на використання каналу з
шириною смуги 20 МГц, якщо інша точка доступу починає передачу в смузі
частот 20 МГц, що становить половину смуги каналу 40 МГц , який
використовується першої АР [35].
3. Використання технологій MIMO (Multiple Input, Multiple Output -
багато входів, багато виходів) і SP (Spatial Multiplexing - просторового
об'єднання). При викорис-танні технології MIMO передача даних в
бездротових мережах здійснюється із застосуванням двох і більшого числа
передавальних і приймальних антен. Що передають і приймають антени
рознесені настільки, щоб забезпечити слабку кореляцію між сигналами
сусідніх антен.
Однак застосування технологій SIMO і MISO буде ефективно тільки в
певних межах, а саме: поки збільшення числа антен буде знижувати вплив на
пропускну здатність каналу рівня шуму. Коли ж основним фактором, що
впливає на пропускну здатність каналу, стане ширина смуги пропускання,
настане режим насичення, тобто збільшення числа антен на передавальному
чи приймальному кінці або не приведе до збільшення пропускної здатності
каналу.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 35
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
В даний час використовуються всі три багатоантенні технології.
4. Використання STBC (Space-Time Block Coding - блочного
просторово- часового кодування) підвищує надійність прийому даних.
Принцип блокового кодування спрощено полягає в розбитті потоку даних на
блоки і ретрансляції блоку в різні часові інтервали. Таким чином,
дотримується принцип багаторазової посилки даних і поліпшується стійкість
схеми MIMO як такої. Показано, кодування за допомогою блокових кодів
енергетичного виграшу не дає.
5. Використання SGI (Short Guard Interval - короткого захисного
інтервалу) - для запобігання інтерференції між ними існують затримки між
переданими символами. Стандартний час затримки становить 800 нс, малий
час - 400 нс. Використання інтервалу SGI може збільшити пропускну
здатність на 10%.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 36
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
РОЗДІЛ 3 РОЗРОБКА ЛОКАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ ЗВЯЗКУ
3.1 Побудова локальної мережі зв’язку з використанням технології
Wi-Fi 6
Існує декілька способів побудови бездротової мережі з використанням
технології Wi-Fi 6.
Один з варіантів – використання точок доступу. Їх часто використовують
на підприємствах, це дозволяє користувачам отримувати доступ до мережі
Інтернет без фізичного підключення до мережевого пристрою, такого як
комутатор або маршрутизатор.
В свою чергу, точка доступу вимагає фізичного підключення до
мережевого пристрою, такого як комутатор або маршрутизатор. Для роботи
точок доступу також потрібне джерело живлення. Блок живлення зазвичай
реалізується за схемою: джерело живлення PoE, тобто живлення базової станції
надходить через мережевий кабель, але є також версії, які підтримують окреме
джерело живлення.
Приклад реалізації такої мережі наведено на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 – Приклад побудови корпоративної бездротової мережі з
використанням точок доступу
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 37
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Також при використані точок доступу раціональним є врахування
особливостей розповсюдження сигналу для різних варіантів просторового
розміщення точки доступу та й відповідно різних варіантів монтажу.
Для прикладу на рисунку 3.2 наведено діаграми направленості точки
доступу Cisco C9115AX в залежності від робочої частоти сигналу та варіантів
монтажу. Очевидно, що для забезпечення максимально ефективного
розповсюдження корисного сигналу, доцільно кріпити такі точки доступу
задньою панеллю до стелі.
Рисунок 3.2 – Діаграми направленості антени точки доступу Cisco
C9115AX в залежності від робочої частоти сигналу та варіантів монтажу.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 38
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Ціна подібної точки доступу складає близько $1200.
Іншим варіантом реалізації бездротової Wi-Fi 6 мережі є використання
точки доступу виробника мережевого обладнання EnGenius –EnSky
(EWS850AP). (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3 – Точка доступу EnGenius EnSky (EWS850AP)
Вулична бездротова точка доступу EnGenius EWS850AP
2x2 відрізняється від аналогів підтримкою технології Wi-Fi 6, яка гарантують
роботу з високою пропускною здатністю з більшою швидкістю і
ефективністю. Швидкості 574 Мбіт / с / 2,4 ГГц і 1200 Мбіт / с / 5 ГГц разом з
шифруванням WPA3 / WPA2-PSK (AES) роблять вашу мережу швидкою і
безпечною, пило-вологозахищений корпус дозволяє їй працювати в суворих
умовах навколишнього середовища.
Основні характеристики даної точки доступу наступні:
провідна мережа:
1. порти LAN: Гігабітний Ethernet;
2. підтримка протоколів: SNMP V1 / V2c / V3;
3. Кількість LAN-портів (RJ-45): 1 шт;
Бездротова мережа;
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 39
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
1. Частота роботи Wi-Fi: 2.4 ГГц / 5 ГГц;
2. Підтримка роботи в діапазонах: дводіапазонний;
3. Загальна швидкість Wi-Fi: 2.4 ГГц: 574 Мбіт / с, 5 ГГц: 1201 Мбіт /с;
4. Мережеві Стандарти Wi-Fi: 802.11ax, 802.11a / n / ac, 802.11b / g / n;
5. Фільтрація MAC-адрес, до 32 MAC-адрес на SSID;
6. Шифрування: WPA3, WPA2 Enterprise (AES);
7. Список підключених бездротових STA (клієнтів);
8. SSH-тунель;
9. Антена: зовнішня, всеспрямована;
10. кількість антен: 4 шт;
11. підтримка MIMO: 2 X 2: 2 MIMO.
Ціна даного гаджета теж є достатньо високою – близько $800, що також є
деяким недоліком.
Для реалізації швидкісної локальної бездротової мережі доступним та
функціональним рішенням буде використання бездротового Wi-Fi роутеру з
підтримкою стандарту IEEE 802.11ax. (рисунок 3.4).
Роу
Службо
тер з
ве приміщення
о Коридор
р
и
д
Конфере Офісне
Рисунок 3.4 – Схема локальної бездротової мережі побудованої з
використанням технології Wi-Fi 6.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 40
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Відстань до клієнтів по порядку зростання наступна: Клієнт1, Клієнт2,
Клієнт3, Клієнт4.
Так як до проектована мережа, повинна забезпечувати високу
продуктивність, надійність та можливість роботи значної кількості клієнтів
(зокрема при проведені конференцій), обираємо сучасний маршрутизатор
(роутер) TP-Link Archer AX11000, зовнішній вигляд та характеристики
(таблиця 3.1), якого наведено нижче. Маршрутизатор Archer AX11000 – це
ігровий маршрутизатор з 4 * 4 MU-MIMO, який підтримує 1024 QAM, канал
160 МГц та більшість технологій, описаних Wi-Fi альянсом для Wi-Fi 6.
Таблиця 3.1 – Характеристики TP-Link Archer AX11000
Wi-Fi 6
Стандарти IEEE 802.11ax / ac / n / a 5 ГГц
IEEE 802.11ax / n / b / g 2,4 ГГц
AX11000
Швидкіст
5 ГГц: 4804 Мбіт / с (802.11ax, HE160)
ь Wi-Fi 5 ГГц: 4804 Мбіт / с (802.11ax, HE160)
2,4 ГГц: 1148 Мбіт / с (802.11ax)
Для шестикімнатних квартир
8 з’ємних високопродуктивних антен
Beamforming (концентрує бездротової
сигнал в напрямку клієнтів для розширення
Покриття радіуса дії Wi-Fi)
Wi-Fi Потужний модуль FEM (покращує потужність
передачі для кращого покриття сигналу)
4T4R (підвищена якість передачі завдяки
використанню декількох потоків на одному
діапазоні)
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 41
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
4 × 4 MU-MIMO (одночасна комунікація з
безліччю клієнтів MU-MIMO);
OFDMA (одночасна комунікація з безліччю
клієнтів Wi-Fi 6)
Airtime Fairness(поліпшення ефективності
мережі за рахунок однакового часу передачі
Пропускна
для всіх клієнтів)
здатність Wi-Fi DFS(доступ до додатковому діапазону для
розвантаження мережі)
12 потоків( збільшена пропускна здатність для
ваших пристроїв)
Smart Connect (автоматичне призначення
кожного пристрою на кращий з доступних
діапазонів Wi-Fi)
Режими
Режим роутера
роботи Режим точки доступу
порти 1 порт WAN 2,5 Гбіт / с
Ethernet 8 гігабітних портів LAN
1 порт USB-C 3.0
1 порт USB-A 3.0
підтримка
Підтримувані файлові системи: NTFS, exFAT, HFS
USB +, FAT32
Відповідні функції: Apple Time Machine, FTP-
сервер,Мультимедійний сервер, Сервер Samba
WPA
Шифрува
WPA2
ння Wi-Fi WPA3
WPA / WPA2-Підприємство (802.1x)
Гос 1 гостьова мережа 5 ГГц
тьова 1 гостьова мережа 2,4 ГГц
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 42
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
мережа
Ста Wi-Fi 6
ндарти
IEEE 802.11ax / ac / n / a 5 ГГц
IEEE 802.11ax / n / b / g 2,4 ГГц
Шв · AX11000
идкість Wi-
Fi
· 5 ГГц: 4804 Мбіт / с (802.11ax, HE160)
· 5 ГГц: 4804 Мбіт / с (802.11ax, HE160)
· 2,4 ГГц: 1148 Мбіт / с (802.11ax)
Пок Для шестикімнатних квартир
риття Wi-
Fi
8 з’ємних високопродуктивних антен
Beamforming (концентрує бездротової
сигнал в напрямку клієнтів для
розширення радіуса дії Wi-Fi)
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 43
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Потужний модуль FEM (покращує
потужність передачі для кращого
покриття сигналу)
4T4R (підвищена якість передачі завдяки
використанню декількох потоків на
одному діапазоні)
Про · 4 × 4 MU-MIMO (одночасна комунікація
пускна з безліччю клієнтів MU-MIMO);
здатність
Wi-Fi
· OFDMA (одночасна комунікація з
безліччю клієнтів Wi-Fi 6)
· Airtime Fairness(поліпшення
ефективності мережі за рахунок
однакового часу передачі для всіх
клієнтів)
· DFS(доступ до додатковому діапазону
для розвантаження мережі)
·12 потоків( збільшена пропускна
здатність для ваших пристроїв)
· Smart Connect (автоматичне
призначення кожного пристрою на
кращий з доступних діапазонів Wi-Fi)
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 44
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Реж ·Режим роутера
ими роботи
· Режим точки доступу
пор 1 порт WAN 2,5 Гбіт / с
ти Ethernet
8 гігабітних портів LAN
підт · 1 порт USB-C 3.0
римка USB
· 1 порт USB-A 3.0
· Підтримувані файлові системи: NTFS,
exFAT, HFS +, FAT32
·Відповідні функції: Apple Time Machine,
FTP-сервер,Мультимедійний сервер,
Сервер Samba
Ши ·WPA
фрування
Wi-Fi
·WPA2
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 45
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
·WPA3
·WPA / WPA2-Підприємство (802.1x)
Гос ·1 гостьова мережа 5 ГГц
тьова
мережа
· 1 гостьова мережа 2,4 ГГц
Archer AX11000 - це зворотньо сумісний трисмуговий маршрутизатор Wi-
Fi 6. Як видно з таблиці 3.1, він підтримує дві смуги частот 5 ГГц, кожна зі
швидкістю 4804 Мбіт / с, і смугу частот 2,4 ГГц з 1148 Мбіт / с. Усі ці згадані
швидкості можна отримати лише тоді, коли клієнт також є Wi-Fi 6 сумісний і
підтримує відповідні функції.
Рисунок 3.5 – Маршрутизатор TP-Link Archer AX11000 з підримкою Wi-
Fi 6
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 46
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Для оцінки ефективності роботи даної бездротової мережі було
проведено оцінку швидкості передачі даних для клієнтів мережі. В якості
кінцевого пристрою клієнта для тестування обрано мобільний телефон, OnePlus
8 (рисунок 3.6) сумісний з Wi-Fi 6. OnePlus 8 оснащений чіпсетом Qualcomm
Snapdragon 865. Має в собі набір мікросхем сумісних з Wi-Fi 6 та підтримує 2 *
2 MU-MIMO, 1024 QAM та ширину каналу 80 МГц.
Рисунок 3.6 – Мобільний телефон OnePlus 8 з підтримкою Wi-Fi 6
Таким чином, порівнюючи як кінцевий пристрій, так і маршрутизатор,
обидва мали однакові 2 * 2 MU-MIMO, 1024 QAM і ширину каналу 80 МГц.
Беручи до уваги всі ці загальні особливості комунікаційних технологій,
досяжна максимальна здатність не буде такою, як зазначена в описі
маршрутизатора.
Було використано метод тестування, схематичне зображення якого
представлено на рисунку 3.7.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 47
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.7 – Схематичне зображення схеми для тестування швидкості
передачі даних
Весь процес виконувався бездротовим способом через 5 ГГц Wi-Fi 6 від
маршрутизатора до кінцевого пристрою, тоді як вимірювання проводились із
сервера iPerf3 на портативному комп'ютері, підключеному за допомогою
кабелю CAT5e Ethernet.
Iperf3 – це кросплатформена консольна клієнт-серверна програма –
генератор TCP , UDP і SCTP трафіку для тестування пропускної здатності
мережі. Написана з нуля і не сумісна з попередньою реалізацією, хоча і містить
частину коду попередньої реалізації.
Утиліта дозволяє генерувати трафік різного типу для аналізу пропускної
здатності мережі. Підтримується багатопотокова робота. За замовчуванням тест
виконується в напрямку від клієнта до сервера.
iPerf3 було встановлено на ноутбуці, який був підключений до
маршрутизатора за допомогою CAT5e Ethernet кабелю. Цей кабель CAT5e
підтримує пропускну здатність 1 Гбіт / с, яку вимірювали тим самим методом
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 48
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
між двома ноутбуками. Незважаючи на те, що зв'язок мав вищу пропускну
здатність, використаному кабелю Ethernet бракує максимальної пропускної
здатності, що в свою чергу обмежує швидкість 1 Гбіт / с.
Для клієнта iPerf3 на використаний мобільний телефон із магазину Google
Play було встановлено мобільний додаток “Magic iPerf, включаючий iPerf3”.
Magic iPerf – це інструмент для вимірювання досяжної швидкості передачі
даних в IP-мережах, що підтримує версії iPerf3 та iPerf2 для вимірювань.
Налаштування маршрутизатора наведено на рисунку 3.8.
Рисунок 3.8 – Налаштування маршрутизатора.
Маршрутизатор був налаштований на ширину каналу 80 МГц під час
виконання вимірювань, щоб отримати максимальну досяжну продуктивність
через неможливість клієнта використовувати ширину каналу 160 МГц.
Коли мережеве підключення було завершено, сервер iPerf3 було
запущено на ноутбуці за допомогою командного рядка. Тим часом клієнт був
ініційований для підключення до сервера для вимірювання продуктивності
зв'язку, використовуючи код:
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 49
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Iperf3 -s -p 5201
# for server initiation
Iperf3 -c (IP address of the server) -p 5201
# for client to get measurement
Iperf3 -c (IP address of the server) -p 5201 -udp-counters-64bit
#for the UDP test rather than default TCP test
Запуск цих конкретних кодів на серверному ноутбуці і клієнті дозволяє їм
підключитися та виміряти продуктивність надсилання пакетів даних. У коді
ключі: -s ініціює сервер, а -p 5201 дозволяє підключатися від клієнтів у порту
5201. Подібним чином -c ініціює клієнта для підключення до сервера,
зазначеного з IP-адресою, та порту, вказаного -p 5201.
Використовуючи ці коди, пакети даних надходитимуть з використанням
протоколу TCP для зв'язку та початку вимірювання продуктивності при
послідовному підключенні, якщо це не вказано.
Використовуючи код ініціації сервера на ноутбуці та код клієнта в
кінцевому пристрої, послідовно проводилося вимірювання продуктивності
зв'язку, а результат показаний рисунку 3.9.
Рисунок 3.9 – Приклад результатів вимірювання продуктивності зв’язку
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 50
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
На рисунку 3.9 показана продуктивність зв'язку, виміряна за допомогою
iPerf3, де продуктивність заснована на інтервалі часу, середній продуктивності
та розмірі переданого файлу, щоб отримати вимірювання ширини смуги.
За допомогою цього методу вимірювали пропускну здатність у всіх
місцях клієнтів. Тест проводився від 5 до 10 разів і розраховувалося середнє
значення, щоб мінімізувати різні помилки. Остаточні результати вимірювань
можна побачити в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 – Результати вимірювань середньої продуктивності мережі.
Downloa Upload
d Speed Speed
Клієнт 1 359 Мб/с 357 Мб/с
Клієнт 2 305 Мб/с 303 Мб/с
Клієнт 3 149 Мб/с 147 Мб/с
Клієнт 4 102 Мб/с 100 Мб/с
Отримані результати підтверджують залежність рівня забезпечуваної
максимальної швидкості передачі даних в залежності від використовуваного
стандарту зв’язку, частоти сигналу та умов передачі даних (несучих стін та
відстані по клієнта).
Крім того, проаналізувавши з таблиці 3.2, можна стверджувати , що
отримана смуга пропускання була надзвичайно низькою порівняно з
очікуваною швидкістю передачі даних. Беручи до уваги такі обмеження, як
співвідношення сигнал/шум у достіджуваній зоні та виміряна відстань, смуга
пропускання все ще залишається низькою порівняно з тим, що загалом можна
очікувати від технології Wi-Fi 6.
3.2 Побудова мережі зв’язку на базі Mesh системи
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 51
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Другий сценарій подальшого удосконалення спроектованої локальної
мережі з використанням передачі даних по Wi-Fi 6, який було розглянуто –
побудова так званої Mesh системи.
Розробники комерційних рішень, які забезпечують роботу бездротових
Wi-Fi мереж вже давно використовують коміркові (Mesh) мережі. Більш того,
насправді, кожен з нас посійно користується найбільшою Mesh-мережею, тобто
Інтернетом.
Але перш ніж переходити до подібних аналогій, зупинимося на
відмінностях в порівнянні зі звичайними роутерами.
Mesh-мережа складається з окремих пристроїв, кожен з яких відповідає
за підключення клієнтів і передачу даних усередині мережі. До інтернету
підключено лише перший модуль (node), але всі вони пов'язані один з одним і
кожен створює свою Wi-Fi-мережу, за рахунок чого вирішується проблема
якості покриття.
В Mesh-мережі враховуються всі зв'язки між модулями, пристрої
обмінюються інформацією про підключених клієнтів, тому мережа сама може
вирішити, до якої «ноди» найкраще підключити клієнта. Більш того, передача
даних між пристроями всередині мережі не обов'язково повинна йти через
головний модуль, а збереження високої швидкості доступу до інтернету
досягається за рахунок того, що багато Mesh-рішеннь мають окремий канал для
обміну даними між собою і дані передаються по найкоротшому шляху.
Фактично така мережа складається з декількох пов'язаних роутерів - їх можна
було б назвати і репітерами, але це вже занадто грубе спрощення.
Для вимірювання продуктивності зв’язку між маршрутизаторами
використано маршрутизатор сумісний із мережею Wi-Fi 6, Deco X60. На основі
прес-релізу TP-Link у грудні 2019 року, Deco X60 має «на борту» технологію
Wi-Fi 6 наступного покоління і підтримує MU-MIMO, OFDMA та 1024-QAM,
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 52
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
що різко збільшує потужність та ефективність цілої мережі. На рисунку 3.10
наведено зовнішній вигляд а в таблиці 3.3 технічний опис пристрою Deco X60.
Рисунок 3.10 – Маршрутизатор Deco X60.
Таблиця 3.3 – Технічні характеристики Deco X60.
Стандарти Wi-Fi 6
IEEE 802.11ax / ac / n / a 5 ГГц
IEEE 802.11ax / n / b / g 2,4 ГГц ГГц
Швидкість Wi-Fi AX3000
5 ГГц: до 2402 Мбіт / с (802.11ax)
2,4 ГГц: до 574 Мбіт / с (802.11ax)
Покриття Wi-Fi Технологія TP-Link Mesh
4 вбудовані антени
Beamforming
Пропускна здатність Wi- Два діапазони
Fi MU-MIMO
OFDMA
6 потоків
Збільшена пропускна здатність для
ваших пристроїв
Режими роботи Режим роутера
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 53
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Режим точки доступу
Шифрування Wi-Fi WPA, WPA2, WPA3
Мережева безпека Міжмережевий екран SPI,
Антивірус HomeCare ™
DecoX60 – це зворотно сумісний комірковий маршрутизатор. Він може
забезпечити пропускну здатність до 2402 Мбіт / с на 5 ГГц і 574 Мбіт / с на 2,4
ГГц. Однак TP-link не вказав пропускну здатність MIMO та ширину каналу.
Незважаючи на те, що TP-link обіцяв 2,4 Гбіт / с на 5 ГГц, вимірювання
лінії зв'язку було обмежено до 1 Гбіт/с через кабель Ethernet, який
використовувався для підключення до сервера iPerf3.
Схемна реалізація методу, що використовується для вимірювання
продуктивності зв'язку даного сценарію наведено на рисунку 3.11.
Налаштування роутера Deco X60 Mesh зовсім інше, ніж налаштування
звичайних використовуваних маршрутизаторів. TP-link має мобільний додаток,
який можна встановити з магазину Google Play для Android та з App Store для
користувачів iOS. Маршрутизатор складається з двох одногігабітних портів
Ethernet, кожен для LAN та WAN. Коли маршрутизатор увімкнено і до нього
підключено кабель Ethernet, подальшу конфігурацію можна виконати з
інструкцій у програмі Deco. Крім того, конфігурацію можна виконати за
допомогою веб-інтерфейсу за допомогою інтерфейсу LAN. Додавання
маршрутизаторів до Mesh-системи також є швидким і простим.
Сервер iPerf3 та встановлені клієнтом ноутбуки були підключені до
маршрутизаторів в Mesh-мережі за допомогою кабелю Ethernet CAT5e, який
здатний пропускати 1 Гбіт / с. Клієнтський маршрутизатор було переміщено до
всіх клієнтських місць, і продуктивність бездротової мережі була виміряна.
Ррезультати вимірювання представлені в таблиці 3.4.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 54
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.11 – Вимірювання продуктивності Mesh-системи
Таблиця 3.3 – Результати вимірювань середньої продуктивності Mesh-
мережі.
Downloa Upload
d Speed Speed
Клієнт 1 337 Мб/с 323 Мб/с
Клієнт 2 306 Мб/с 290 Мб/с
Клієнт 3 271 Мб/с 266 Мб/с
Клієнт 4 83.8 Мб/с 83,6 Мб/с
Підсумовуючи вищенаведене можна сказати, що Wi-Fi 6 – це нова
технологія бездротового зв'язку, і робота з нею викликає деякі складнощі..
Нижче наведено проблеми, з якими стикаються користувачі Wi-Fi 6 мереж, а
також виявлені переваги та недоліки під час роботи з точки зору кінцевого
користувача.
• Вартість: щоб скористатися перевагами Wi-Fi 6, потрібне обладнання,
яке може підтримувати її. Це призводить до значних витрат на маршрутизатори
та кінцеві пристрої. Крім того, придбання цих пристроїв не збільшить
пропускну здатність, якщо джерело Інтернету маршрутизатора недостатньо
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 55
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
хороше. Отже, оновлення до Wi-Fi 6 лише для пропускної здатності без
оновлення джерела буде вимагати збитків з мінімальними перевагами;
• Пропускна здатність та швидкість: високу пропускну здатність можна
отримати, якщо прилади та їх частотні характеристики збігаються з
найкращими показниками. Наприклад, якщо кінцевий пристрій підтримує лише
80 МГц ширину каналу, використання 160 МГц не посилює мережу Wi-Fi 6.
Базуючись на порівнянні зібраних вимірювань з таблиць 3.2 та 3.4, можна
зробити висновок, що це ще не повністю розвинена технологія з точки зору
доступності сучасних пристроїв. Однак кілька функцій роблять Wi-Fi 6
наступним поколінням бездротових технологій, які в майбутньому знайдуть
широке використання при побудові швидкісних та продуктивних локальних
мереж.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 56
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні
радіотехнічного відділу
В даній бакалаврській роботі проводиться розробка локальної мережі. Ці
дослідження проводяться інженером в приміщенні радіотехнічного відділу.
Вищезазначені дослідження проводяться з використанням сучасної
комп’ютерної техніки.
Робочі місця трьох працівників відділу знаходяться в окремому кабінеті.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність робітників
під час виконання роботи.
Площа кабінету дорівнює 20.8 м2 (5.24 м), найбільша чисельність
працюючих - 3 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника,
дорівнює 6.95 м2, що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Висота стелі дорівнює 3.3
м, що більше мінімальної норми в 3,2 м. Виходячи з цих даних, об’єм
приміщення складає 68.6 м3. Звідси об'єм, що припадає на одну людину,
складає 22.87 м3. Нормативне значення цього об’єму складає 20 м3. З цих даних
очевидно, що дане приміщення задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та
НПАОП 0.00-1.28-10.
Шум є одним з важливих факторів виробничого середовища, що може
мати негативний вплив на працівника. Шум може тимчасово активізувати або
постійно пригнічувати психічні процеси в організмі людини. Шум не лише
погіршує самопочуття людини і знижує продуктивність праці, але нерідко
призводить до професійних захворювань. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99
«Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» для
даного виду трудової діяльності та приміщення нормативне значення рівня
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 57
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
шуму становить 50 дБА. Зафіксований рівень шуму в приміщенні відділу
становить 42-45 дБА, що не перевищує нормативного значення.
Природне освітлення в приміщенні відділу здійснюється через вікна
(бічне освітлення). Нормування природного освітлення проводиться за
допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в
процентах. Показники, що характеризують зорову роботу в приміщенні відділу,
мають такі значення:
- об'єкти розрізнення класифікуються за ІІІ розрядом зорової праці;
- контраст об'єкта спостереження з фоном є середнім;
- робоча поверхня є світлою, отже, коефіцієнт відбиття робочої поверхні
дорівнює 50%.
Виходячи з даних показників, коефіцієнт природного освітлення в
приміщенні відділу, повинен складати 1,2% при бічному освітленні.
Нормативний рівень штучного освітлення робочої поверхні, повинен складати
400 лк.
У приміщенні відділу величина штучного освітлення робочої поверхні
становить 420 лк, що задовольняє вимогам ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та
штучне освітлення». В якості джерел світла при штучному освітленні
використовуються люмінесцентні лампи Т5, встановлені в світильники ЛПО 02.
Рівень природного освітлення на робочих місцях працівників відділу становить
34-38%, що також відповідає нормативним вимогам.
Мікроклімат приміщення значно впливає на робітника. Відхилення
окремих параметрів мікроклімату від рекомендованих значень знижують
працездатність, погіршують самопочуття робітника і можуть призвести до
фахових захворювань.
У теплий період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і
вище) фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 22-28С;
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 58
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
- відносна вологість – 40-50 %;
- швидкість руху повітря - 0,2-0,3 м/с.
У холодний період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і
нижче) фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 21-22 С;
- відносна вологість – 45-50 %;
- швидкість повітрообміну - до 0,2 м/с.
Вищевказані параметри відповідають вимогам ГОСТ 12.1.005-88 та ДСН
3.3.6.042-99.
Приміщення відділу оснащене системами опалення і вентиляції, що
забезпечують постійне і рівномірне нагрівання, циркуляцію, а також очищення
повітря від пилу і шкідливих речовин згідно ДБН В.2.5.67-2013.
Згідно санітарних норм на кожного робітника повинно бути подано
свіжого повітря не менше 30 м3/год, якщо обсяг приміщення не менше 20 м3.
Проаналізуємо параметри робочого місця працівника відділу. Ширина
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані не
більш 80 см від працівника, отже вони знаходяться в зоні повної доступності.
Висота столу 74 см; висота стільця 45-55 см. З огляду на ріст працюючого, який
складає 160-170 см можна сказати, що положення, яке він займає при роботі з
ПК відповідає інструкціям і рекомендаціям по роботі з персональним
комп'ютером. Окрім положення монітора ПК, оскільки світло, що падає з вікна,
знаходиться в полі зору працюючого і засліплює його, ускладнюючи процес
сприйняття інформації з монітору.
Відповідно НПАОП 0.00-7.15-18 «Вимоги щодо безпеки та захисту
здоров’я працівників під час роботи з екранними пристроями» та ДНАОП 0.00-
1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів»
приміщення відділу, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 59
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
ураження електричним струмом, згідно нищенаведеного аналізу ознак, що
впливають на ймовірність ураження людини електричним струмом:
- підлога є дерев'яною (паркет), отже така, що не проводять
електричний струм;
- відносна вологість повітря не перевищує 60 %, отже, приміщення є
сухим;
- температура повітря не перевищує + 30 С, отже, не є підвищеною;
- можливості одночасного доторку людини до корпусів технологічного
устаткування, що мають з'єднання із землею, й інших заземлених
частин, з однієї сторони, і до металевих корпусів електроустаткуван-
ня, або струмоведучих частин, з іншої сторони, не існує (при гарній
ізоляції проводів, тому що напруга не перевищує 1000 В);
- хімічно активні речовини відсутні.
Обладнання, яке було встановлене у відділу живиться від мережі
напругою 220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. В приміщенні
передбачена магістраль захисного заземлення, відповідно ДСТУ Б
В.2.5.82:2016.
Відповідно до ДСТУ Б В.1.1-36:2016 дане приміщення відноситься до
приміщень категорії В пожежної небезпеки (тверді горючі речовини і матеріали
в холодному стані), оскільки є наявність горючих речей та матеріалів: дерев'яні
стіл і стілець, віконна рама; приміщення сухе, відносна вологість не перевищує
60 %.
Дане приміщення містить тверді і волокнисті горючі речовини, які не
виділяють пил або волокна. Отже, це приміщення може бути віднесене до класу
П-ІІа згідно ДНАОП 0.00-1.32-01.
Стосовно можливості утворення вибухонебезпечних сумішей або
горючих пилів чи волокон із переходом їх у зважений стан, дане приміщення
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 60
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
може бути класифіковано як вибухобезпечне, оскільки умови для утворення
таких вибухонебезпечних продуктів відсутні.
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний
вихід, що виходить на сходову клітку. Ширина шляху евакуації становить не
менше 1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті проходу
не менше 2 м. Над дверима написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи
утримуються вільними та не захаращеними, відповідно ДБН В.1.1.7-2016.
Для протипожежного захисту приміщення застосовується пожежна
автоматика. В приміщенні відділу встановлені теплові автоматичні оповіщувачі
ИП-105 (ДБН В.2.5-56:2014). Для ліквідації невеликих осередків пожежі в
установі передбачені первинні засоби пожежогасіння, встановлений
протипожежний щит, який розміщений в легкодоступному місці. В якості
засобів пожежогасіння передбачені: один повітряно-пінний та один
вуглекислотний вогнегасники, на щитах - ящик з піском, азбестове полотно,
лом, сокира (ДБН В.1.1-7:2016). В приміщенні де проводиться робота з ПК
передбачений один вуглекислотний вогнегасник ВВК-5 (Правила експлуатації
та типові норми належності вогнегасників).
Отже, серед недоліків даного приміщення можна відмітити недостатність
загального штучного освітлення, тобто потрібно провести модернізацію
системи загально штучного освітлення та системи пожежної сигналізації,
замінюючи теплові оповіщувачі ИП-105 на димові, для більш швидкого та
надійного сповіщання про початок загоряння.
Система пожежної сигналізації в даному приміщенні технічно і морально
застаріла і не відповідає сучасним вимогам щодо протипожежного захисту
робочих приміщень. Тому ця система потребує модернізації.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 61
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
4.2 Модернізація системи пожежної сигналізації у відділі
Пожежі спричиняють великі матеріальні збитки та, в деяких випадках,
супроводжуються загибеллю людей. Тому захист від пожеж є важливим
обов’язком кожного члена суспільства і проводиться в загальнодержавному
масштабі.
Метою протипожежного захисту є знаходження найбільш ефективних,
економічно доцільних і технічно обґрунтованих способів і засобів
попередження пожеж та їх ліквідації з мінімальними втратами при найбільш
раціональному використанні сил та технічних засобів гасіння.
Пожежна безпека – це стан об’єкта, при якому виключається можливість
пожежі, а в випадку її виникнення використовуються необхідні міри по
усуненню негативної дії небезпечних факторів пожежі на людей, споруди та
матеріальні цінності.
Пожежна безпека повинна бути забезпечена заходами пожежної
профілактики і активного пожежного захисту. Пожежна профілактика містить
комплекс засобів, направлених на попередження пожежі або зменшення її
наслідків. Активний пожежний захист – заходи, що забезпечують успішну
боротьбу з пожежами чи вибухонебезпечною ситуацією.
Системи сигналізації повинні відповідати наступним технічним вимогам:
повинні мати мінімальну інерційність спрацювання, забезпечувати задану
достовірність інформації, відсутність помилкового включення; бути надійними
в роботі при всіх умовах експлуатації, забезпечувати автономне ввімкнення
сигналу тривоги.
Призначення системи пожежної сигналізації визначає її загальну
структуру, а точніше наявність трьох складових системи, які виконують різні
функції:
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 62
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
виявлення пожежі здійснюється автоматичними пожежними
оповісниками з різними принципами виявлення і різними методами обробки і
обміну інформацією;
обробка інформації, що поступає з оповісника, і видача результатів
оператору виконуються центральною станцією та пультом управління;
виконання дій для оповіщення персоналу і пожежної частини для
усунення пожежі виконується центральною станцією, а також швидке та точне
реагування підрозділів пожежної частини і локальних постів пожежної
охорони.
Пропонується використати наступні елементи пожежної сигналізації:
1) Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46).
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) призначений для виявлення загорання,
яке супроводжується виникненням диму в замкнутих приміщеннях різних
будівель і споруд, формування електричного сигналу про пожежу що виникла і
передачі його на приймально-контролюючі пристрої. Сигналізація
здійснюється зменшенням внутрішнього опору оповісника ДИП-46 (ИП 212-46)
і ввімкненням оптичного індикатора реагування.
Рисунок 4.1 - Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46)
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 63
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) відноситься до виробів з періодичним
обслуговуванням.
Основні параметри оповісника:
діапазон робочих температур від –30 до +50 0С;
можливість використання для підвісних стель в комплекті з монтажним
кільцем. Сучасний дизайн;
чуттєвість оповісника відповідає задимленості навколишнього
середовища, що ослаблює світловий потік. В межах не менше 0,05 і не більше
0,2 дБ/м;
живлення здійснюється постійною напругою від 9 до 27 В;
струм що використовується 150 мкА;
середній строк служби оповісника не менше 10 років.
2) Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний «Дунай-
8L»
Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний (ППКОП) «Дунай-
8L»призначений для прийому сповіщень по шлейфах сигналізації від
сповіщувачів (охоронних та пожежних), перетворення сигналів, видачі
сповіщень для безпосереднього сприйняття людиною і (або) подальшої
передачі сповіщень на пульт централізованого спостереження (ПЦС) «Дунай-
ПРО» або «Дунай-XXI» на «Драйвер КОП і Р1000» в режимі протоколу
«Дунай-128».
ППКОП забезпечує автономне або централізоване застосування.
Автономне застосування використовується для охорони локальних
об'єктів без передачі сповіщень про тривогу на пульт централізованого
спостереження.
Централізоване застосування забезпечує роботу ППКОП в складі систем
тривожної сигналізації з використанням GPRS-каналу зв'язку для передачі
сповіщень на ПЦС про тривогу. Доступні команди з ПЦС для ППКОП:
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 64
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
«Опитування», «Перевірка зв'язку», «Приписати», «Відписати». Після команди
«Відписати» прилад не надсилає на ПЦС ніяких повідомлень, до моменту
наступної «приписки».
ППКОП «Дунай-8L» може приймати повідомлення від автоматичних і
ручних пожежних сповіщувачів по двохпровідній сполучній лінії.
Всі органи управління і індикації розміщені на передній панелі.
Взяття/зняття груп шлейфів під охорону може здійснюватися за
допомогою:
- вбудованої клавіатури на дверцятах ППКОП;
- виносної клавіатури «Дунай-КА» (або аналогічної, виконавчим
елементом якої є контакти реле), до двох клавіатур;
- контактних електронних ключів iButton DS1990A (Dallas Touch
Memory), безконтактних радіочастотних ідентифікаторів (карт, брелоків)
формату EM-Marin (125kHz), введення цифрового коду з клавіатури при
підключенні до ППКОП пристрою управління охоронного взяття-зняття
«Дунай-TRL».
Рисунок 4.2 - Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний
«Дунай-8L»
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 65
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Таблиця 4.1- Технічні характеристики ППКОП «Дунай -8L»
Кількість шлейфів 8
Реакція на розрив шлейфа:
- Формується оповіщення при порушенні шлейфа тривалістю,
350
не менше, мсек
- Відсутній при порушенні шлейфа тривалістю, не більше,
100
мсек
Кількість програмуємих груп шлейфів 8
Кількість користувачів (ключів доступу) для доступу до
управління взяттям / зняттям груп 24
(розмір Pin-коду – 4 цифри)
Параметри шлейфу:
- Опір дротів шлейфу (без опору виносного резистора), не більше,
330
Ом
- Опір витоку між дротами і кожним дротом і землею, не менше:
- Для охоронного шлейфу, кОм 20
- Для пожежного шлейфу, кОм 50
Опір виносного резистора, Ом 2.7
Постійний струм в шлейфі з урахуванням опору витоку, мА 1 - 8
Кількість вихідних реле, шт 2
Час технічної готовності, не більше, сек 30
Рисунок 4.3 – Зовнішній вигляд системного модуля ППКОП «Дунай-8L»
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 66
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
1–Імпульсне джерело живлення RS-25-15; 2–Тримач резервної SIM-
карти; 3–Держатель основної SIM-карти; 4– Внутрішній зумер; 5–Роз'єм для
підключення модуля клавіатури і світлодіодів; 6–Роз'єм для підключення
модуля «Дунай-МП-1»; 7–Мінусовій провід акумуляторної батареї (АКБ)
(чорний); 8–Плюсовий провід АКБ (червоний); 9,10–Реле; 11–USB роз'єм для
конфігурування ППКОП; 12–Антена; 13–Індикатор поточної активної SIM-
карти (Вимкнений – активна карта SIM1; Ввімкнено – активна карта SIM2); 14–
Індикатор «Net» для відображення стану модему SIM800F; 15–Кнопка пуску
ППКОП при відсутності мережевої напруги і живленні від АКБ; 16–Клема
+15В джерела живлення; 17–Клема -15В джерела живлення; 18–Клема
заземлення ППКОП; 19-220В - N (AC); 20-220В - L (AC).
Рисунок 4.4 – Зовнішній вигляд панелі індикації ППКОП «Дунай-8L»
1–Індикатор «Підтвердження взяття» відображає підтвердження від
ПЦС про взяття об'єкта під охорону (Індикатор червоного кольору);
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 67
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
2–Індикатор використовується для відображення стану групи «Взято»
(Індикатор червоного кольору);
3–Індикатор використовується для відображення стану групи «Знято»
(Індикатор зеленого кольору);
4–Індикатор відображає наявність у «пам'яті» ППКОП тривог;
5–Індикатор відображає режим роботи джерел живлення (Індикатор
зеленого кольору, якщо живлення ППКОП в нормі – включений. Якщо в
живленні ППКОП є несправності – блимає);
6–Індикатор відображає несправності джерел живлення і/або зарядного
пристрою (Індикатор жовтого кольору. Ввімкнений при наявності
несправностей. Вимкнений при відсутності несправностей);
7–Індикатор відображає наявність зв'язку з ПЦС (Індикатор жовтого
кольору. Якщо є зв'язок з ПЦС – блимає. Вимкнений, якщо немає зв'язку з
ПЦС);
8–Індикатори стану шлейфів (Індикатори червоного кольору).
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 68
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
ВИСНОВКИ
В даній кваліфікаційній роботі бакалавра проведена розробка
локальної мережі на базі технології Wi-Fi 6.
У першому розділі даної роботи досліджені теоретичні аспекти
щодо сучасних безпроводових телекомунікаційних мереж – а саме,
тенденції розвитку телекомунікаційних безпроводових мереж. Попри
відмінності між різними технологіями: Wi-Fi, LTE, майбутні технології
5G та Wi-Fi 6, - кожна з них знайшла свою нишу у світі телекомунікацій,
Роль Wi-Fi мереж з розвитком мереж 4G не тільки не падає, а
зростає. Що ставить перед технологією все нові і нові швидкісні виклики.
Детально розглянута технологія Wi-Fi IEEE 802.11. Виконано
порівняння стандартів цієї технології, розглянуто місце цього стандарту
в моделі OSI та надана характеристика стандарту 802.11n на фізичному
та канальному рівнях.
Проведений ретельний аналіз технологій Wi-Fi стандартів
802.11n/aх стосовно його теоретичних і практичних мажливостей на
сьогоднішній день.
В розділі охорона праці був проведений детальний аналіз
приміщення а також робочого місця. Всі фактори виробничого
середовища, окрім освітлення, відповідають своїм нормативним
значенням. Тому була проведена модернізація системи пожежної
сигналізації у відділі.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 69
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Колюбякин В. «Беспроводные мультисервисные сети»- М.: Теле-спутник.
2016.
2. IEEE Standard 802.11n-2009 – IEEE Standard for Information technology –
Local and metropolitan area networks – Specific requirements. Part 11:
Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY)
Specifications Amendment 5: Enhancements for Higher Throughput.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии,
протоколы. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2010. – 916 с. 4 вид
4. Созикін А. Сети и системы телекоммуникаций WiFi [Електронний
ресурс]. URL: http://www.slideshare.net/ AndreySozykin/09-networks1.
5. Джим Гейер. Беспроводные сети. Первый шаг: Пер. с англ. — М. :
Издательский дом "Вильяме", 2005. — 192 с.: ил. — Парал.тит. англ.
6. «Оборудование беспроводных сетей передачи данных стандарта
IEEE 802.11n» [Електронний ресурс]. URL:
http://www.linkc.ru/article.php?id=223
7. «Группа стандартов WiFi IEEE 802.11» [Електронний ресурс]. URL:
http://wi- life.ru/texnologii/wi-fi/wi-fi-standarty
8. «Wi-Fi и технология IEEE 802.11» [Електронний ресурс] . URL:
http://www.bookasutp.ru/Chapter2_11_4.aspx
9. «Стандарт 802.11n — путь к новому поколению WLAN» [Електронний
ресурс]. URL: http://compress.ru/article.aspx?id=10804. Увеличение
эффективности передачи
10. «Эволюция скорости передачи данных в сетях Wi-Fi» [Електронний
ресурс]. URL: https://habrahabr.ru/post/254559/
11. «Мультисервисные сети» [Електронний ресурс]. URL:
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 70
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
http://www.intech- nsk.ru/solutions/5/
12. «Концепция построения мультисервисной сети связи» [Електронний
ресурс]. URL:
http://www.datatelecom.ru/option=com_content&view=article&id=5
13. Гургенидзе А. Т., Кореш В. И. Мультисервисные сети и услуги
широкополосного доступа. Санкт-Петербург, Наука и техника, 2003. 400
с.
14. Величко В. В., Субботин Е. А., Шувалов В. П., Ярославцев А.
Ф. «Телекоммуникационные системы и сети. Том 3. Мультисервисные
сети». Москва: Горячая линия-Телеком, 2005. 592 с.
15. Степанов С. Н. «Основы телетрафика мультисервисных сетей».
Москва, Экотрендз, 2010. 394 с.
16. Ю.Гуревич, В.Петрищев. Некоторые особенности построения
беспроводных сетей [Електронний ресурс]: «Экспресс-Электроника»
№12/2003. URL: http://citforum.ck.ua/hardware/mobile/wlan/
17. Осипчук С.А. Дисертація на тему: «Повышение информационной
эффективности беспроводных систем передачи на основе
перераспределения ресурсов канала связи», 2015, с.196.
18. Уривський Л.А., Т.М.Наритник, Осипчук С.О. Особливості формування
сигнально-кодових конструкцій на основі технології Wi-Fi для побудови
телекомунікаційних систем терагерцового діапазону / Електронне
наукове фахове видання – журнал «Проблеми телекомунікацій». – 2015.
- №2(17). – С.37- 53.
19. Смелянский Р.Л. Компьютерные сети: в 2 т. Т.І. Системы передачи
данных/ Р.Л. Смелянский. – М.: Издательский центр «Академия», 2011.
- 304 с.
20. Кравчук С.О., Наритник Т.М. Телекомунікаційні системи
терагерцового діапазону. Монографія. – Житомир : ФОП «Євенюк
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 71
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
О.О.», 2015
21. Урывский Л. А., Осипчук С.А. Синтез сигнально-кодовых конструкций
для OFDM сигналов в канале с постоянными параметрами // Науково-
виробничий збірник «Наукові запи- ски УНДІЗ». – 2014. – № 4 (32). – С.
41-48.
22. Патент на корисну модель №UA 95365 U (Україна). Спосіб адаптивного
вибору виду багатопозиційної модуляції / Уривський Л.О., Осипчук
С.О., Прокопенко К.А. Публікація відомостей про видачу патенту:
25.12.2014, Бюл.№ 24.
23. Уривський Л.О., Мошинська А.В., Прокопенко К.А. Модифікована
методика оцінки ефе- ктивності систем передавання інформації на основі
показників Зюко А.Г. – К. : Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2010. – №
6(74). – С. 24-29.
24. Горбатий І.В. Дослідження технічної ефективності радіоканалів
телекомунікаційних мереж // Електронне наукове фахове видання –
журнал «Проблеми телекомунікацій», 2016.
25. Степанов С.Н., Костров А.В. Моделирование мультисервисной сети с
обобщенной схемой резервирования канального ресурса, T-COMM,
2008 г. - 12 с.
26. Лагутин В.С., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисніх сетей связи.
- М.: Радио и связь, 2000. - 320 с.
27. Пшеничников А.П., Васькин Ю.А., Степанов М.С. Распределение
канального ресурса, Т-СОММ, 2009 г. - 46 с.
28. Кокина О. А., Степанов C.H. Построение модели и алгоритмов оценки
характеристик пропускной способности звена мультисервисной сети
связи с учетом повторных вызовов//Автоматика и телемеханика. —
2006. — № 6.
29. ITU-T Recommendation Y.2001, General overview of NGN, 2004. (Next
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 72
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Generation Networks – Frameworks and functional architecture models).
30. Кучерявый Е.А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети
Интернет, Наука и Техника, 2004 - 336 с.
31. Смирнов П.И. Способы оценки показателей качества обслуживания в
мультисервисах, Наука и Техника, 2012 - 25 с.
32. Антонников Д.О., Смирнов Н.И. Перспективы развития технологии Wi-
Fi с учетом новых стандартов передачи данных, Технологии
информационного общества, 2009 г.
33. Шиндер ДЛ Основы компьютерных сетей. — М.: Cisco Press, Вильямс,
2007. — 656 с.
34. Пакет К, Тир Д Создание масштабируемых сетей Cisco. — М.: Cisco
Press, Вильямс, 2007. — 792 с.
35. Рошан П., Лиэри Д, Основы построения беспроводных локальных сетей
стандарта 802.11. — М.: Cisco Press, Вильямс, 2004. — 296 с.
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 73
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
444444444 Арк.
ТК-76ск.021059.248 ПЗ 74
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата