8 Организация и планирование беспроводных сетей

Общие принципы организации беспроводных сетей

На качество и дальность работы связи влияет множество физических факторов: число стен, перекрытий и других объектов, через которые должен пройти сигнал [2, 7, 8]. Обычно расстояние зависит от типа материалов и радиочастотного шума от других электроприборов в вашем помещении. Для увеличения проникаемости надо следовать базовым принципам:

1. Сократить число стен и перекрытий между абонентами беспроводной сети - каждая стена и перекрытие отнимает от максимального радиуса от 1м до 25м. Расположить точки доступа, радиошлюзы и абонентов сети так, чтобы количество преград между ними было минимально.

2. Проверить угол между точками доступа, радиошлюзами и абонентами сети. Стена толщиной 0,5м, при угле в 45 градусов, для радиоволны становится как однометровая стена. При угле в 2 градуса стена становится преградой толщиной в 12м! Надо стараться расположить абонентов сети так, чтобы сигнал проходил под углом в 90 градусов к перекрытиям или стенам.

3. Строительные материалы влияют на прохождение сигнала по-разному – целиком металлические двери или алюминиевая облицовка негативно сказываются на прохождении радиоволн. Желательно, чтобы между абонентами сети не находились металлические или железобетонные препятствия.

4. С помощью программного обеспечения проверки мощности сигнала надо позиционировать антенну на лучший прием.

5. Удалить от абонентов беспроводных сетей, по крайней мере, на 1-2 метра электроприборы, генерирующие радиопомехи, микроволновые печи, мониторы, электромоторы, ИБП. Для уменьшения помех эти приборы должны быть надежно заземлены.

6. Если используются беспроводные телефоны стандарта 2.4GHz или оборудование X-10 (например, системы сигнализации), качество беспроводной связи может заметно ухудшиться или прерваться.

Для типичного жилья расстояние связи не представляет особой проблемы. Если обнаружена неуверенная связь в пределах дома, то надо расположить точку доступа между комнатами, которые надо связать беспроводной связью.

Для обнаружения точек доступа, попадающих в зону действия беспроводной сети и определения каналов, на которых они работают, можно использовать программу Network Stumbler (http://www.stumbler.net/). С ее помощью можно также оценить соотношение сигнал/шум на выбранных каналах.

Офисная сеть

Рисунок 8.1 - Сеть небольшого офиса

Простая беспроводная сеть для небольшого офиса или домашнего использования (Small Office / Home Office - SoHo) может быть построена на основе одной точки доступа, к которой подключаются ПК, оснащенные беспроводными адаптерами.

Для организации сети адаптеры переводятся в режим инфраструктуры, а точка доступа – в режим точки доступа. При этом создается одна зона обслуживания, в которой находятся все пользователи сети.

При размещении точки доступа при организации малой сети следует обеспечить достаточное качество связи на всех рабочих местах, а также удобство в размещении самой точки. Типовое решение – закрепить точку доступа непосредственно на фальш-потолке, при этом провода электропитания и проводной сети будут проходить над фальш-потолком либо в коробах.

Необходимо иметь в виду, что при росте сети и при увеличении количества пользователей скорость связи будет падать (пропорционально числу пользователей). Наибольшее разумное количество пользователей обычно составляет 16-20. Помимо этого, скорость и качество связи зависит и от расстояния между клиентом и точкой. Эти соображения могут потребовать расширения базовой сети.

Для расширения сети следует использовать uplink-порт точки доступа. Он может использоваться как для объединения базовых зон обслуживания в сеть, так и для интеграции в имеющуюся проводную или беспроводную инфраструктуру, например, для обеспечения пользователей доступом к разделяемым ресурсам других подразделений или для подключения к сети Интернет.

Расширение сети

Часто развертывание беспроводной сети начинается с прицелом на обслуживание каких-то определенных помещений, например, конференц-залов. Такие варианты развертывания обычно являются переходными к полным вариантам развертывания, когда к сети получают доступ обитатели всех помещений.

При расширении сети необходимо следить, чтобы частоты соседних точек доступа не перекрывались во избежание взаимных помех и снижения скорости передачи. Это достигается настройкой соседних точек на не перекрывающиеся по частоте каналы 1, 6 и 11. Чередуя каналы таким образом, что соседние точки с каналами 1, 6 и 11 окажутся в вершинах равностороннего треугольника, возможно охватить беспроводной связью сколь угодно большую площадь без перекрытия частот.

Сеть между несколькими офисами

Рисунок 8.2 - Организация сети между несколькими офисами

Беспроводная связь может использоваться для объединения подсетей отдельных зданий, например, центрального офиса и филиалов, там, где прокладка кабеля между зданиями нежелательна или невозможна.

Для организации связи между зданиями могут использоваться внешние беспроводные точки, работающие в режиме моста. Через uplink-порт внешняя точка подключается к обычному коммутатору и через него обеспечивает связь со всеми компьютерами подсети.

Внешние беспроводные точки имеют водонепроницаемый термостатированный корпус, систему грозозащиты, систему питания Power-on-Ethernet. Благодаря сменной антенне, можно обеспечивать устойчивую радиосвязь на расстоянии до нескольких километров на специализированные узконаправленные антенны.

При организации внешней беспроводной связи особое внимание следует обратить обеспечению безопасности передачи данных, в связи с ее большей уязвимостью как к прослушиванию, так и к прямому физическому воздействию. Поэтому рекомендуется использовать точки доступа, специально предназначенные для наружного применения и позволяющие использовать аутентификацию, контроль доступа и шифрование передаваемых данных.

Необходимо также обратить внимание, что для внешних точек предусмотрена более сложная процедура лицензирования.

Последняя миля, ее планировка, подключение домашних сетей

Рисунок 8.3 - Реализация последней мили на основе беспроводной связи

Беспроводную связь можно рассматривать как удобный вариант подключения к глобальным информационным сетям (Интернет), обеспечиваемый местными провайдерами («последняя миля»). Удобства такого варианта как для провайдера, так и для клиентов, достаточно очевидны: провайдеру не нужно прокладывать кабель к клиентам, а клиенты, в свою очередь, выигрывают в мобильности и получают достаточно производительный и относительно дешевый канал.

Вместе с тем, необходимо помнить и о недостатках беспроводной связи. Радиоволны гигагерцового диапазона распространяются фактически в пределах прямой видимости, и различные здания и сооружения на пути их распространения могут приводить к отсутствию связи. Переотражения от зданий и водных поверхностей вносят помехи в передачу сигналов и ухудшают качество связи. На качество связи могут также влиять сезонно-климатические явления. Дождь, снег, обледенение способны существенно нарушать распространение сигнала, а порывы ветра могут отклонять узконаправленные антенны от расчетного направления. Может сложиться ситуация, что сеть, спроектированная, например, в летнее время, окажется неработоспособной в другие сезоны. Это говорит о необходимости более строгого учета потенциально опасных факторов при проектировании и развертывании беспроводной сети.

При организации подключения стационарных клиентов в зданиях может использоваться следующая схема. На крыше здания устанавливается внешняя точка доступа, работающая в режиме моста. При необходимости точка может использовать узконаправленную антенну для улучшения условий приема и передачи. Точка через коммутатор подсоединяется к коммутаторам подъездов и этажей, которые образуют кабельную сеть здания для подключения конечных пользователей. Для подключения пользователей к сети может использоваться как обычное проводное соединение, так и беспроводное через отдельную точку доступа.

При поддержке оборудованием провайдера технологии WDS возможно также и прямое подключение оборудование пользователей в режиме клиента.

Hot spot

Рисунок 8.4 - Организация Hot Spot

При развертывании беспроводного выхода в сеть Интернет в интернет-кафе, гостиницах и т.д. (hot spot) приходится решать ряд дополнительных задач, связанных с ограничением доступа к данным локальной сети, ограничения доступа к некоторым интернет-серверам, подсчета стоимости услуг, контроля над подключениями и обеспечения их безопасности. То же самое относится и к организации гостевого доступа в корпоративных сетях.

Для этих целей могут использоваться как обычные точки доступа, соединенные с маршрутизатором, так и специальные точки доступа – беспроводные шлюзы.

Беспроводной шлюз представляет собой маршрутизатор, построенный на основе технологии Ethernet, специально разработанный для предоставления одновременного широкополосного доступа к сети Интернет пользователям публичной и частной беспроводной сети. Беспроводной шлюз, как правило, имеет несколько Ethernet-портов для подключения к нему, соответственно, частной сети, гостевой сети и сети Интернет. Частная сеть может быть подключена к шлюзу через коммутатор. Подключение к сети Интернет может осуществляется через DSL-модем. Гостевая сеть образуется подключением точки доступа или использованием беспроводного соединения.

Сети выставочных залов и конференций

При принятии решений относительно развертывания беспроводных LAN (WLAN) необходимо учитывать особенности работы протокола 802.11, поведение мобильных узлов и вопросы защиты информации. Для развертывания точек доступа нужно сделать гораздо больше, чем просто проложить кабель и осуществить потолочный монтаж устройств. Необходимо определить зоны покрытия каждой точки доступа, количество точек доступа, необходимых для покрытия заданной области, установить параметры каждого канала и излучаемую мощность. Кроме того, необходимо учесть плотность размещения беспроводных клиентов и их мобильность.

Администратор сети должен также принять во внимание схемы роуминга и типы приложений, используемых беспроводными клиентами.

На основании этих данных следует принять решения: как много точек доступа придется использовать, каково количество зон перекрытия и местоположение устройств более высокого уровня, таких, как серверы аутентификации.

На развертывание беспроводных сетей используемые приложения оказывают влияние по-разному. Наиболее важные факторы – это:

– Расчетная скорость в пересчете на одного клиента;

– Типы используемых приложений;

– Задержки в передаче данных.

Расчетная скорость каждого клиента уменьшается с вводом в зону обслуживания новых клиентов.

Типы применяемых приложений существенно влияют на объемы передаваемых данных. Приложения потокового типа, такие, как передача речи или видео, существенно отличаются от приложений пульсирующего типа, таких как почтовые и Web-приложеня. Например, типичный двухсторонний разговор по технологии G.711 требует средней производительности 240 Кбит/с. Для работы с электронной почтой, Web, или приложениями типа клиент/сервер, требования к скорости передачи данных существенно ниже, и пределом считается 25 клиентов на одну точку доступа.

Возникновение задержек является результатом конкуренции за доступ к среде. Это может привести к возникновению тайм-аутов протокола более высокого уровня и к прерыванию сеанса связи выполняемого приложения.

В зависимости от того, необходимо ли обеспечить максимальную скорость связи или же обеспечить максимальную зону покрытия, необходимо выбрать количество используемых точек и расстояние между ними.

Список литературы

1. Щербаков А. К. Wi-Fi: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить. Неофициальное пособие по глобальной системе местоопределения. - 2005. 352 с.

2. Пролетарский А.В., Баскаков И.В., Федотов Р.А., Бобков А.В., Чирков Д.Н., Платонов В.А. Организация беспроводных сетей. Под редакцией д.т.н., профессора Пупкова К.А.– М., Издательство МГОУ, 2006.-180 с.

3. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 640 с.

4. Вишневский В., Ляхов А., Портной С., Шахнович И. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. - М.:Эко-Трендз, 2005. – 592 с.

5. Олифер В.Г.,. Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – Спб.: Питер, 2006. – 958 с.

6. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. – М.:Эко-Трендз, 2005. – 384 с.

7. Рошан Педжман, Лиэри Джонатан. Основы постороения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2004. - 304 с.

8. www.dlink.ru – сайт компании D-LINK.

Юлия Михайловна Гармашова

Катипа Сламбаевна Чежимбаева