Разработка широкополосного узла доступа на основе протоколов в беспроводной связи 802.11 на предприятии BMW

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка широкополосного узла доступа на основе протоколов в беспроводной связи 802.11 на предприятии BMW

Введение

Сегодня, в период стремительного взлета информационных технологий, одной из основных движущих сил прогресса является стремление к объединению, интеграции отдельных единиц оборудования и целых компьютерных систем. Корпоративные сети охватывают континенты, Всемирная паутина оплела весь земной шар. Главным орудием такой интеграции, бесспорно, являются сетевые технологии. Развитие сетевых технологий шло постепенно, по мере формирования микроэлектронной базы и решения других сопутствующих проблем. Некоторые из направлений уже успели умереть или близки к этому, другие -- приспособились, трансформировались, третьи -- бурно и успешно развиваются. И наконец эти технологии охватили учебный процесс. Актуальность проекта состоит в том, что данная локальная сеть является средством для организации эффективного функционирования предприятия по разработке программного обеспечения. Данная локальная сеть проектируется с целью совместного использования общих ресурсов, таких как локальные диски, сетевой принтер, Интернет.

Для достижения поставленных целей и задач необходимо выполнить следующие этапы работы:

Выбор роутера

Настройка

Тест сети

Узел - это организация, которая подсоединяет отдельных пользователей к сети Интернет и имеет право выделять постоянные или динамические IP - адреса. Такую организацию еще называют поставщиком услуг или на английский манер провайдером.

В состав узла Интернета входит сервер имен доменов и компьютер с таблицами маршрутов, по которым для каждого компьютера определяется следующий ближайший узел Сети. Компьютеры с таблицами маршрутов называют маршрутизаторами или роутерами (router). В принципе один и тот же компьютер может совмещать функции маршрутизатора и сервера имен доменов.

IEEE 802.11 -- набор стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 0,9, 2,4, 3,6 и 5 ГГц. Обзор протоколов семейства 802.11b/g целесообразно начат именно с протокола 802.11, который, хотя уже и не встречается в чистом виде, в то же время является прародителем всех остальных протоколов. В стандарте 802.11, как и во всех остальных стандартах данного семейства, предусмотрено использование частотного диапазона от 2400 до 2483,5 МГц, то есть частотный диапазон шириной 83,5 МГц, который, как будет показано далее, разбит на несколько частотных подканалов.

В стандарте 802.11 предусмотрено два скоростных режима: 1 и 2 Мбит/с. Для кодирования данных на физическом уровне используется метод DSSS с 11-чиповыми кодами Баркера. При информационной скорости 1 Мбит/с скорость следования отдельных чипов последовательности Баркера составляет 11Ч106 чип/с, а ширина спектра такого сигнала составляет 22 МГц. Учитывая, что ширина частотного диапазона составляет 83,5 МГц, получаем, что всего в данном частотном дипазоне можно уместить 3 неперекрывающихся частотных канала. Весь частотный диапазон, однако, принято делить на 11 частотных перекрывающихся каналов по 22 МГц, отстоящих друг от друга на 5 МГц. К примеру, первый канал занимает частотный диапазон от 2400 до 2423 МГц и центрирован относительно частоты 2412 МГц. Второй канал центрирован относительно частоты 2417 МГц, а последний, 11 канал, центрирован относительно частоты 2462 МГц. При таком рассмотрении первый, шестой и 11 каналы не перекрываются друг с другом и имеют 3 мегагерцовый зазор друг относительно друга. Именно эти три канала могут использоваться независимо друг от друга.

Для модуляции синусоидального несущего сигнала (процесс, необходимый для информационного наполнения несущего сигнала) используется относительная двоичная фазовая модуляция (Differential Binary Phase Shift Key, DBPSK). При этом кодирование информации происходит за счет сдвига фазы синусоидального сигнала по отношению к предыдущему состоянию сигнала. Двоичная фазовая модуляция предусматривает два возможных значения сдвига фазы -- 0 и р. Тогда логический нуль может передаваться синфазным сигналом (сдвиг по фазе равен 0), а единица -- сигналом, который сдвинут по фазе на р.

Информационная скорость 1 Мбит/с является обязательной в стандарте IEEE 802.11 (Basic Access Rate), но опционально возможна и скорость в 2 Мбит/с (Enhanced Access Rate). Для передачи данных на такой скорости используется та же технология DSSS с 11-чиповыми кодами Баркера, но для модуляции несущего колебания применяется относительная квадратурная фазовая модуляция (Differential Quadrature Phase Shiftey). При относительной квадратурной фазовой модуляции сдвиг фаз может принимать четыре различных значения: 0, р/2, р и 3р/2. Используя четыре различных состояния сигнала, можно в одном дискретном состоянии закодировать последовательность двух информационных бит (дибит) и тем самым в два раза повысить информационную скорость передачи. К примеру, дибиту 00 может соответствовать сдвиг фазы, равный 0; дибиту 01 -- сдвиг фазы, равный р/2; дибиту 11 -- сдвиг фазы, равный р; дибиту 10 -- сдвиг фазы, равный 3р/2.

В заключение рассмотрения физического уровня протокола 802.11 отметим, что при информационной скорости 2 Мбит/с скорость следования отдельных чипов последовательности Баркера остается прежней, то есть 11Ч106 чип/с, а следовательно, не меняется и ширина спектра передаваемого сигнала.

Глава 1. Выбор роутера

Выбор производителя Wi-Fi-роутера

Все современные Wi-Fi-роутеры - высокоинтегрированные устройства, поэтому считаются довольно-таки надежными и их аппаратная часть выходит из строя нечасто. И хотя общедоступная статистика отсутствует в Интернете, но по личному опыту и доступной информации от Интернет-провайдеров не более 3% от всех проданных или установленных устройств выходят из строя в течение первого года эксплуатации по внутренним причинам, хотя иногда и бывают трудности с настройкой некоторых моделей, которые решаемы только специалистами. В недавнем прошлом практически монополистом этого рынка был тайваньский D-Link, который выпускает хорошую технику по хорошей цене, но несколько лет назад его основательно потеснил китайский TP-Link, который выпускает технику такого же или даже лучше качества и более солидных технических характеристик, но по значительно более низким ценам. Солидный тяжеловес ZyXEL имеет известное имя, завышенную цену и легендарную надежность, которая в данное время находится на самом обычном для таких устройств уровне. Аналогичная ситуация и с роутерами Asus, которые покупатели приобретают, доверяя надежности бренда, хотя и здесь все, как обычно. Чтобы завоевать свою долю рынка, новички (типа Tenda) пытаются опустить цену на свои устройства, хотя без ущерба для качества сделать это ниже уровня TP-Link невозможно.

Определяемся с характеристиками Wi-Fi-роутера

Скорость подключения - первое, на что обращает внимание покупатель, хотя это очень обманчивый параметр. Теоретическая максимальная скорость даже самых недорогих бюджетных Wi-Fi-роутеров составляет 150 Мбит/с (мегабит в секунду), в то же время мало кто из провайдеров может предоставить реальных хотя бы 50 Мбит/с (а обычно это 5-20 Мбит/с), поэтому становится понятно, что заманчивые фразы типа "до 300 Мбит/с" или даже "до 1300 Мбит/с" в практических условиях означают то, что при работе в Интернете разницы в скорости между дорогими и дешевыми Wi-Fi-роутерами не будет почти никакой.

Радиус действия - казалось бы, все просто, ведь обычно указывают расстояние вне и внутри помещений, все ясно и понятно. Но эти значения очень относительны, особенно внутри помещений, так как парочка хороших железобетонных стен сведет на нет сигнал даже самого мощного роутера, поэтому по-настоящему важными являются две следующих характеристики. Чип Atheros AR9287 Wi-Fi-роутера TP-Link TL-WR841N

Мощность передатчика - его название говорит само за себя и он действительно важен. Многие бюджетные роутеры имеют мощность передатчика около 17 дБм или даже меньше, чего обычно достаточно для того, чтобы более-менее уверенно "пробить" лишь 2 стены. Максимальная мощность, разрешенная законодательством большинства стран для диапазона 2.4 ГГц, равняется 20 дБм (100 мВт) - они и рекомендуются к покупке. Стоит иметь в виду, что некоторые Wi-Fi-роутеры имеют техническую возможность работать на гораздо более высокой мощности (обычно до 27 дБм, 500 мВт), поэтому они в соответствии с местным законодательством искусственно снижают свою мощность.

Коэффициент усиления антенны вводит многих пользователей в заблуждение, так как в действительности сами антенны - это пассивные устройства и ничего сами не усиливают, они только могут более узко направлять сигнал. Например, чем выше коэффициент усиления всенаправленной антенны, тем больше энергии передатчика уходит в стороны, перпендикулярные оси антенны, и тем меньше энергии передатчика уходит вверх и вниз (см. рисунок). Таким образом, более мощная антенна не является универсальным решением, так как дает возможность намного дальше "пробить" сигнал в стороны, но при этом "забирая" его сверху и снизу. Изображение Wi-Fi-роутера на 3 антенны

Количество и тип антенн.

При использовании нескольких антенн их энергия не суммируется, поэтому это не позволит "пробить" больше количество стен, а только сделает связь более стабильной. Разница в качестве покрытия роутерами на одной антенне и двух антеннах значительная, а вот разница между двух- и трехантенными устройствами почти отсутствует, последние удобно использовать лишь тогда, когда сигнал необходимо передать также и между этажами. Чтобы покрыть как можно большее пространство одноэтажного дома или квартиры, необходимо устанавливать антенны вертикально или под небольшим углом одна относительно другой. Встроенные антенны имеют слабый коэффициент усиления, поэтому распространяют сигнал почти равномерно во все стороны и могут быть полезны исключительно в небольших помещениях или для доступа к сети с соседних этажей. Для стабильного сигнала в одноэтажном доме или квартире рекомендуется покупать Wi-Fi-роутеры на 2 антенны с коэффициентом усиления не меньше 5 дБи.

Стабильность работы и прошивка.

Программисты - обычные люди и могут ошибаться, а все их ошибки способны выявить только пользователи уже в процессе работы. Поэтому на каждый роутер постоянно выпускаются обновления программного обеспечения (firmware, прошивки), которые обычно исправляют недочеты и иногда расширяют функциональность. Чтобы не попасть на нестабильно работающую "сырую" прошивку, рекомендуется не покупать самые новые, очень редкие или эксклюзивные модели роутеров. Вероятность того, что в массовой модели, которая выпускается уже больше года, есть фатальные ошибки, стремится к нулю.

Дизайн.

Последнее, на что необходимо обращать внимание, так как он важен лишь в офисах и даже очень часто красивые внешне модели имеют всенаправленные антенны встроенного типа, которые в принципе не могут быть очень хорошими.

Оптимальное расположение Wi-Fi-роутера

Правильное расположение роутера имеет главнейшее значение, иногда даже важнее, чем мощность передатчика и коэффициент усиления антенны вместе взятые. Неправильный выбор места установки может свести на нет все достоинства даже самого лучшего роутера и быть причиной негодования по поводу того, почему такое дорогое устройство так отвратительно работает.

Распространение сигнала.

Главное, что необходимо знать - сигнал Wi-Fi слабо отражается и в основном распространяется по прямой линии, позволяя работать без преград на довольно-таки приличных расстояниях (200-300 метров и даже дальше), но очень сильно теряется при прохождении стен, особенно капитальных и железобетонных. Поэтому при выборе места установки роутера необходимо вообразить прямые линии к тем местам квартиры или дома, в которых чаще всего будут находится клиенты (стол для ноутбука в комнате; SmartTV в гостиной; кухонный стол, за которым многие любят сидеть с планшетом и т.д.). Важно, чтобы на пути этих прямых линий было как можно меньше стен и других габаритных предметов или они пересекались под как можно более прямым углом. Кроме того, стоит учитывать, что большие металлические или содержащие металл предметы (холодильники, стиральные машины, зеркала в модных сейчас шкафах-купе и так далее) абсолютно непрозрачны для радиоволн, поэтому за ними сигнал будет проходить только за счет отражения от боковых стен, т.е. значительно более слабый и некачественный. Также желательно не ставить роутер рядом со стенами (не ближе, чем 20 см).

Прочие особенности.

Естественно, что и роутеры, и адаптеры в клиентах, и стены бывают очень разными, но общее наблюдение таково, что большинство ноутбуков начинают нестабильно принимать сигнал через 3 стены, а планшеты и телефоны - уже через 2 стены. Это правило соблюдается часто, но все же не аксиома, так как известны случаи, когда и через 5 стен, повертев немного ноутбук, можно было относительно стабильно пользоваться Интернетом. Кроме того, в условиях тесной городской застройки плотность близко расположенных активных устройств часто бывает такой высокой, что даже использование самых лучших антенн и мощных Wi-Fi-роутеров не всегда сможет значительно улучшить ситуацию. В любом случае рекомендуется просканировать сеть (например, очень простой программой для Android WiFi Analyzer) и занять канал, где сигнал от других роутеров будет 70 дБм или ниже. Чаще всего наиболее свободны каналы 12 и 13, только некоторые клиентские устройства (ноутбуки, планшеты, телефоны) не смогут подключиться к точке доступа на этих частотах.

Схемы мест установки Wi-Fi-роутера

Схемы составлены на примере одной из типичных планировок 3-х комнатной квартиры или небольшого одноэтажного дома. Место установки роутера обозначено звездой, а в разных местах ожидаемый уровень сигнала обозначен знакомой всем пиктограммой. Предполагается, что используется роутер с мощностью передатчика 20 дБм и обычной всенаправленной антенной с коэффициентом усиления 5 дБи. Пример 1, неудачное расположение - в одной из комнат недалеко от внутренней стены. Сигнал будет хорошим только в половине помещений, а в "местах одиночества", где обычно используются смартфоны и планшеты, вполне может отсутствовать.

Пример 2, очень неудачное расположение - на кухне возле кухонного стола. Хотя покрытие будет очень хорошим или хотя бы стабильным почти по всей квартире, но в Комнате2 сигнал будет очень слабым или его уже практически не будет, так как необходимо будет "пробиться" через 4 стены, расположенные под 45 градусов, что равнозначно 6 стенам.

Пример 3, оптимальное расположение Wi-Fi-роутера - в центре квартиры или дома, на самом открытом месте. В этом случае сигнал будет хорошим или очень хорошим во всех комнатах и на балконе, так как на пути прямых линий от места его установки до клиентов в большинстве случаев будет не больше 1 стены.

Стоит учитывать, что слабый сигнал или нестабильная связь с Интернетом могут быть по десяткам разных причин (проблемы у провайдера; "сырая" прошивка роутера; неисправный роутер или адаптер в клиентском устройстве; радиопомехи от близко расположенного другого устройства и т.д.), но на многие факторы нам часто сложно повлиять, а вот правильно выбрать хороший Wi-Fi-роутер и оптимальное место для его установки - это совсем несложно.

TP-LINK TL-WR740N (несъемная антенна) или TP-LINK TL-WR741ND (съемная антенна) - недорогие и очень надежные Wi-Fi-роутеры с приличной антенной (5 дБи), максимально разрешенной законодательством мощностью передатчика (20 дБм) и скоростью до 150 Мбит/сек, которых при правильной установке будет достаточно для большинства небольших домов и квартир. TP-LINK TL-WR841N (несъемные антенны) или TP-LINK TL-WR841ND (съемные антенны) - идеальные недорогие решения для большинства пользователей, лучшие по соотношению цены, качества и характеристик. Две хорошие антенны (5 дБи), максимально разрешенная законодательством мощность передатчика (20 дБм) и скорость до 300 Мбит/сек позволит получить максимально стабильное и быстрое соединение с Интернетом. В особо сложных случаях модель TP-LINK TL-TR841ND позволяет заменить одну или две антенны на более мощные, чтобы исключить зоны со слабым сигналом. Также изменяя наклон одной из антенн можно добиться устойчивого сигнала на соседних этажах здания. Покупать более дорогие Wi-Fi-роутеры со всенаправленными антеннами нет смысла, так как ни прироста скорости, ни ощутимого увеличения зоны стабильного сигнала не будет. И не забывайте, что очень важно правильно расположить роутер - на открытом месте как можно ближе к центру дома или квартиры.

Список каналов Wi-FI

Каждый канал занимает полосу частот 20 МГц, поэтому в этом диапазоне невозможна одновременная работа более чем 3-х каналов без взаимного перекрытия.

Глава 2. Настройка роутера

(МЫ БУДЕМ СМОТРЕТЬ НА ПРИМЕРЕ D-LINK)

2.1 Подключение роутера

Типичный роутер всегда оснащен двумя типами ethernet-портов - WAN и LAN.

Первый тип порта (WAN) - используется для подключения к глобальной сети (wide area network) - в нашем случае этот порт используется для подключения входящего от провайдера кабеля. Подключите к нему кабель, который входит в квартиру от коммутауционного ящика Фрегат. Обычно такой порт всего один.

Второй тип порта (LAN) - используется для подключения к встроенному свичу роутера компьютеров, находящихся у вас в квартире. Таких портов обычно несколько, в рассматриваемом случае - 4. Подключите к ним с помощью обычных сетевых кабелей (патч-кордов) компьютеры, которые должны получить доступ в Интернет.

2.2 Вход в роутер

Рассматриваемый роутер, как и все новые роутеры имеет встроенный административный интерфейс для настройки, попросту говоря - специальную веб страничку, зайдя на которую, роутер можно настроить. Для этого необходимо использовать любой компьютер, подключенный к порту LAN на роутере.

Обратите внимание - новый роутер после подключения к сети автоматически назначает всем подключенным к LAN-портам компьютерам набор сетевых настроек, поэтому проверьте, чтобы в настройках сетевой карты не было указано никаких IP-адресов, все значения должны быть установлены в положение "получать автоматически".

Параметры нового роутера по умолчанию в моделях DIR обычно указаны на специальной наклейке внизу корпуса - обычно это IP - 192.168.0.1, логин - admin, пароль - пустое поле, однако могут быть и другие значения. Уточните эти параметры на наклейке или в инструкции пользователя. Если ваш роутер не новый и уже был кем то использован - найдите в инструкции пункт о процедуре сброса параметров к заводским настройкам, обычно для этого используется специальная утопленная кнопка «reset» на тыльной стороне корпуса, которую нужно нажать чем-нибудь острым и держать несколько секунд.

После того как вы узнали параметры своего роутера (IP-адрес, логин и пароль) - запускайте любой браузер и вводите в адресную строку IP-адрес. Если все правильно - перед вами появится приглашения на авторизацию - вводите логин и пароль.

свич роутер сеть компьютер

2.3 Настройка PPPoE

При использовании роутера, авторизацию в сети Фрегат будет осуществлять не ваша операционная система, а сам роутер, поэтому никаких дополнительных PPPoE соединений на компьютере создавать и запускать не требуется - после включения компьютер самостоятельно получит от роутера все настройки и будет готов к работе в Интернет.

Тем не менее, параметры PPPoE соединения должны быть введены в роутер один раз на этапе настройки. Для этого нажмите кнопку «SETUP» и «INTERNET SETUP» в веб интерфейсе управления роутера.

На появившейся странице нажмите кнопку «Manual Connection Setup»

В появившемся окне установите параметры согласно изображенным на рисунке:

My internet connection is - PPPoE (Username/password)

Dynamic PPPoE - выбрано

User Name - ваш логин для доступа в Интернет

Password - ваш пароль для доступа в Интернет

Service Name (ОЧЕНЬ ВАЖНО) - fregat

RetypePassword - повторно ваш пароль для доступа в Интернет

Нажмите «SAVE SETTINGS» - настройки будут сохранены.

После внесения каких-либо изменений необходимо перезагрузить роутер для того, чтобы они вступили в силу. Для этого нажмите кнопку «REBOOT» в меню слева.

Для проверки правильности установок и переподключения PPPoE следует нажать кнопку «SТATUS» в верхнем меню.

2.4 Настройка беспроводного модуля

Некоторые модели роутера, серии DIR-3** и DIR-4**, имеют встроенную точку доступа для подключения беспроводных клиентов - ноутбуков и КПК.

Очень важно понимать, что правильная настройка безопасности беспроводной сети отвечает ограничение доступа к вашей учетной записи Интернет и охраняет ваши деньги. Если беспроводная точка доступа настроена неправильно, третьи лица могут к ней подключиться и использовать Интернет за ваш счет, в т.ч. и полностью использовать все ваши авансовые средства на счету Фрегат.

Обратите внимание - правильность настройки беспроводного модуля и защита собственной учетной информации - задача абонента, провайдер не несет ответственности за сохранность средств абонента в таком случае. Минимальный уровень настроек безопасности беспроводного модуля - уровень шифрования не ниже WPA/WPA2. Использование WEP или OpenSystem категорически не рекомендуется.

Для настройки беспроводного модуля следует нажать кнопку меню «SYSTEM», далее «WIRELESS SETUP», далее выберите «MANUAL WIRELESS CONNECTION SETUP»

появившемся окне выберите и/или введите следующие параметры:

(в ходе установки выбираем частоты 2.4, 3.6, 5 и 60 ГГц. Они создаются и поддерживаются в IEEE LAN/MAN комитете по стандартизации IEEE 802. )

WiFi protected setup (WCN2.0) - отключить

Enable Wireless - включить

Wireless Network Name (SSID) - любое удобное для вас имя беспроводной сети, например IVANOVS_HOME

Enable Auto Channel Selection - включить

WMM Enable - отключить

Enable Hidden Wireless - отключить

Security Mode (ОЧЕНЬ ВАЖНО!) - WPA/WPA2

Cipher type - TKIP

PSK/EAP - PSK

Network key (ОЧЕНЬ ВАЖНО!) - любой секретный ключ вашей сети (мин 8 символов, английские буквы и цифры)

Нажмите «SAVE SETTINGS» - настройки будут сохранены.

После внесения каких-либо изменений необходимо перезагрузить роутер для того, чтобы они вступили в силу. Для этого нажмите кнопку «REBOOT» в меню слева.

Глава 3. Тест сети

Программы для тестирования сети позволяют не только определить скорость обмена информацией между компьютером и сетевым ресурсом (и показать их в цифровом или графическом виде), но и существенно обезопасить ваш ПК. Такие программы способны к сбору данных, определенной привязке, оценке собранных данных. На основании полученной информации, программы для тестирования могут выявить уязвимости и оценить их опасность.

Их существует огромное множество, более того, они ежемесячно обновляются и выпускают обновления, но мы не будем углубляться, чтобы проверить работоспособность нашей сети, используем программу speedtest, это программа, позволяющая замерять скорость передачи данных в локальной сети.

Удостовериваемся что работает, убираем мелкие недостатки если они есть.

Размещено на Allbest.ru