ПР1

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем

Кафедра Защищенных систем связи

Дисциплина Безопасность беспроводных локальных сетей

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №1

РАСЧЁТ ДАЛЬНОСТИ РАБОТЫ БЕСПРОВОДНОГО КАНАЛА СВЯЗИ

802.11

(тема отчета)

Направление/специальность подготовки

10.03.01 Информационная безопасность

(код и наименование направления/специальности)

Выполнил студент 3 курса:

Травкина Е.А., ИКБ-14

(Ф.И.О., № группы) (подпись)

Преподаватель:

ст. преп. Казанцев А.А.

(уч. звание, Ф.И.О.) (подпись)

Цель работы:

Ознакомиться со стандартами IEEE 802.11 и используемыми диапазонами частот. Научиться определять дальность работы канала 802.11 в зависимости от требуемой скорости передачи и используемого частотного канала.

Дано для расчётов

Таблица 1. Вариант 22

Pt	Gt	Gr	802.11g		802.11n
дБм	дБи	дБи	канал 1	канал 2	канал 1	канал 2
13	1	0	1	11	52	128

Таблица 2. Зависимость чувствительности от скорости передачи данных

Скорость Мбит/с	Чувствительность Pmin	Скорость Мбит/с	Чувствительность Pmin
802,11g 2,4 ГГц		802.11n 5 ГГц
54	-66	15	-96
48	-71	30	-95
36	-76	45	-92
24	-80	60	-90
18	-83	90	-86
12	-85	120	-83
9	-86	135	-77
6	-87	150	-74

Рис. 1. Центральные частоты каналов в диапазоне 2,4 ГГц

Рис. 2. Центральные частоты каналов в диапазоне 5 ГГц

Ход работы:

1. Определили суммарное усиление системы передачи по формуле:

YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin, где

YдБ – суммарное усиление системы передачи, дБ,

Pt – мощность передатчика, дБм,

Pmin – чувствительность приёмника, дБм

Таблица 3. Суммарное усиление системы передачи

802.11g		802.11n
(6) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	101	(15) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	110
(9) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	100	(30) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	109
(12) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	99	(45) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	106
(18) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	97	(60) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	104
(24) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	94	(90) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	100
(36) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	90	(120) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	97
(48) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	85	(135) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	91
(54) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	80	(150) YдБ = Pt+Gt+Gr-Pmin =	88

2. Находим потери в свободном пространстве

FSL = YдБ – SOM, где

SOM – запас в энергетике радиосвязи, дБ. Берём значение 10дБм

Таблица 4. Потери в свободном пространстве

802.11g		802.11n
(6) FSL = YдБ - 10	91	(15) FSL = YдБ - 10	100
(9) FSL = YдБ - 10	90	(30) FSL = YдБ - 10	99
(12) FSL = YдБ - 10	89	(45) FSL = YдБ - 10	96
(18) FSL = YдБ - 10	87	(60) FSL = YдБ - 10	94
(24) FSL = YдБ - 10	84	(90) FSL = YдБ - 10	90
(36) FSL = YдБ - 10	80	(120) FSL = YдБ - 10	87
(48) FSL = YдБ - 10	75	(135 FSL = YдБ - 10	81
(54) FSL = YдБ - 10	70	(150) FSL = YдБ - 10	78

3. Находим расстояние дальности работы

, где

F – центральная полоса частот

Таблица 5. Расстояние дальности работы

802.11g (канал 1, F = 2412 МГц)		802.11n (канал 52, F = 5260 МГц)
(6) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	329,323	(15) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	425,612
(9) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	293,51	(30) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	379,327
(12) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	261,591	(45) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	268,543
(18) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	207,789	(60) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	213,311
(24) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	147,103	(90) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	134,59
(36) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	92,816	(120) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	95,2827
(48) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	52,943	(135) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	47,7545
(54) D = 10 ^(((FSL-33)/20)-lgF)	29,351	(150) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	33,8076
802.11g (канал 11, F = 2462 МГц)		802.11n (канал 128, F = 5640 МГц)
(6) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	322,635	(15) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	396,936
(9) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	287,549	(30) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	353,77
(12) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	256,278	(45) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	250,45
(18) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	203,569	(60) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	198,939
(24) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	144,116	(90) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	125,522
(36) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	90,931	(120) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	88,863
(48) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	51,1343	(135) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	44,537
(54) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	28,7549	(150) D = 10 ^((FSL-33)/20-lgF)	31,5298

По графику зависимости расстояния передачи от скорости передачи данных можно сделать следующие выводы. Дальность работы беспроводного канала связи в диапазоне 2,4 ГГц и 5 ГГц довольна схожа, если задействовать разную скорость передачи информации между стандартами 802.11g и 802.11n. А разность дальности работы беспроводного канала связи в одном и том же диапазоне, но на разных канал, довольно маленькая.

Контрольные вопросы.

1. Понятие Wi-Fi

Wi-Fi — торговая марка  объединения Wi-Fi Alliance (анг. Wireless Fidelity «беспроводная точность») для беспроводных сетей на основе стандарта IEEE 802.11, который объединяет набор стандартов в зоне частотных диапазонов 0,9; 2,4; 3,6 и 5 ГГц. Каждый из этих диапазонов разделяется на ряд каналов.

2. Сравнение технологий 802.11

3. Частотный диапазон 2,4 ГГц

Диапазон 2,4 ГГц содержит всего 14 перекрывающихся каналов шириной 22 МГц каждый (для 802.11g и более поздних – 20 МГц). Занимают полосу частот 2,401 ГГц до 2,495 ГГц. В этом диапазоне одновременно доступны всего 3 неперекрывающихся 22 МГц канала.

4. Частотный диапазон 5 ГГц

Ширина каждого канала 20 МГц.

5. Объединение каналов

Стандарт 802.11n позволяет объединять смежные каналы для увеличения скорости передачи данных за момент времени.

Объединение каналов возможно использовать в обоих диапазонах, но так как в диапазоне 2,4 ГГц доступно только 3 непересекающихся канала, использовать данную возможность в этом диапазоне крайне не рекомендуется. Так же нужно отметить, что согласно стандарту, если в диапазоне 2,4 ГГц, на котором используется канал удвоенной ширины появляется устройство, работающее на канале стандартной ширины, то устройство 802.11n обязано перейти на работу с каналом стандартной ширины.

6. Метод MIMO

Позволяет передавать и принимать данные с использованием нескольких антенн одновременно. Повышение пропускной способности происходит за счёт передачи сигнала по нескольким частотным каналам и последующего приёма с объединением в один поток данных. Это возможно при использовании на каждый поток собственной антенны и своего тракта приёма на каждой стороне. При использовании 4-х антенн теоретически возможно достигнуть канальной скорости в 600 Мбит/сек.

7. Принцип расчета дальности беспроводного канала Wi-Fi

Расчет дальности беспроводного канала Wi-Fi выводится из формулы расчета потерь в свободном пространстве.

Исходное расстояние D определяется по формуле:

Потери в свободном пространстве FLS:

Суммарное усиление системы передачи YдБ:

Санкт-Петербург

2023