Широкополосные беспроводные сети передачи информации - Дипломная работа

В случае возникновения любого стихийного бедствия или беспорядков общественные беспроводные сети подвергаются перегрузке. Дозвониться по сотовому телефону или пробиться через хаотичный радиоэфир, чтобы отдать приказ или выслушать донесение, - задача непростая [1]. Можно, конечно, использовать кабельные сети, но тогда подразделения по обеспечению законности и команды спасателей оказываются "стреноженными", а ведь события развиваются стремительно и необходимо грамотно маневрировать резервами. До недавнего времени государственные органы власти во всем мире, отлично зная о подобных проблемах, пытались решить их "в лоб": вводили специальные приоритеты для спецпотребителей сотовой связи, создавали сети конфиденциальной связи поверх общественных сетей, стимулировали провайдеров связи резервировать мощности на случай чрезвычайных ситуаций (ЧС). Однако это не решало всех проблем - все подобные системы нельзя было оперативно развернуть на местности, подключить к ним видеопотоки от камер, датчики телеметрической информации, обеспечить прием данных с клиентских устройств и быстрый пропуск голосового трафика "по воздуху".Сеть передачи данных - совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединенных каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.Однако интеграторы и разработчики телеметрии и телемеханики оперируют термином "Телеметрия", имея ввиду, системы, передающую данные в обе стороны, т.е. не только получающие информацию с объекта наблюдения, но и передающие команды управления на объект. Телеметрические GSM/GPS-модемы позволяют не только отслеживать перемещение каких-либо ценных объектов по всему миру, но и получать в реальном времени данные о текущем состоянии тех или параметров мобильного объекта. Пример: Благодаря современным системам GPRS телеметрии установленным на велосипеды некоторых гонщиков, фанаты Тур де Франс смогли воочию через ТВ и Интернет отслеживать физическое состояние кумиров: актуальный сердечный ритм и расход энергии. С помощью маломощных ZIGBEE-модулей становится возможным создание сети сбора информации с сотен датчиков, объединенных в единую сеть и обладающих способностью передавать информацию по цепочке. Система мониторинга позволяет сохранять маршруты движения объекта, создавать отчеты о движении объекта, его скорости, простое, о техническом состоянии транспортного средства посредством аналогового подключения к датчикам автомобиля.На практике данная схема построения сети может быть использована в различных отраслях народного хозяйства: в медицине - передача информации от машин скорой помощи в госпиталь, в правоохранительных органах - слежение за подвижными объектами с возможностью документирования событий; организации связи при стихийных бедствиях, дистанционного контроля за объектами (передача телевизионного сигнала, передача кодов управления на различное оборудование - например на камеры лимба и объекта при отслеживании траектории полета ракет-носителей в космонавтике); установка всевозможных датчиков (в том числе мобильных - к примеру, специальные браслеты для детей), смонтированных в общую систему оповещения;В сетях радиопередач используются как узконаправленные антенны, так и антенны с более широким сектором охвата, вплоть до всенаправленных (круговых). Для соединения типа точка-точка используются две нацеленные друг на друга (узко)направленные антенны; так строятся, например, радиорелейные линии передач, в которых расстояние между соседними релейными вышками может исчисляться десятками километров. Наконец, если в центре "ячейки" поместить базовую станцию (БС) со всенаправленной антенной и снабдить всех обслуживаемых ею абонентов сфокусированными на нее направленными антеннами, то получим топологию "точка-многоточка". Пропускная способность такой сети, распределяемая между абонентскими терминалами, обслуживаемыми одним сектором БС, будет зависеть от числа терминалов. В сегодняшнем понимании беспроводная MESH сеть - это сеть доступа, построенная на оборудовании стандарта 802.11 (Wi-Fi) по принципу избыточных магистральных связей между соседними точками доступа (ТД), поддерживающая механизмы адаптивной динамической маршрутизации трафика по транспортным каналам.Решить подобную задачу может следующее поколение беспроводных технологий WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), стандарт IEEE 802.16 [14]. Данная технология имеет ряд преимуществ [10]: По сравнению с проводными (XDSL или широкополосным), беспроводными или спутниковыми системами сети WIMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ. Стандарт объединяет технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им досту

Содержание

Введение 4

Раздел 1. Обзор современного состояния сетей передачи телеметрической информации 6

1.1 Термины и определения 6

1.2 Сети передачи телеметрической информации 6

1.3 Цели и задачи работы 11

Раздел 2. Расчетно-теоретический раздел 12

2.1 Организация цифровых широкополосных сетей 12

2.3 Цифровые широкополосные сети стандарта WIMAX 16

2.3.1 Принципы работы 17

2.3.2 Fixed WIMAX 19

2.3.3 Nomadic WIMAX 19

2.3.4 Portable WIMAX 19

2.3.5 Mobile WIMAX 20

2.4 Расчет зоны действия сигнала 21

2.4.1 Расчет дальности работы беспроводного канала связи 21

2.4.2 Расчет зоны Френеля 23

Раздел 3. Практическая реализация построения сети 25

3.1 Построение беспроводных сетей доступа 25

3.1.1 Пример проекта беспроводной сети доступа на оборудовании стандарта 802.11b 25

3.1.2 Пример построения беспроводной сети операторского класса 28

3.2 Построение антенно-фидерных трактов и радиосистем с внешними антеннами 29

3.2.1 Антенно-фидерный тракт с усилителем 30

3.2.2 Простой антенно-фидерный тракт 35

3.2.3 Точка доступа, подключенная напрямую к антенне 35

3.3 Обеспечение конфиденциальности в беспроводных сетях 36

3.3.1 Ограничения физического доступа на объект 37

3.3.2 Криптозащита в беспроводных сетях 40

3.3.3 Угрозы безопасности информации в беспроводных сетях 42

Заключение 47

Список литературы 48

Приложение А 50

В случае возникновения любого стихийного бедствия или беспорядков общественные беспроводные сети подвергаются перегрузке. Дозвониться по сотовому телефону или пробиться через хаотичный радиоэфир, чтобы отдать приказ или выслушать донесение, - задача непростая [1].

Можно, конечно, использовать кабельные сети, но тогда подразделения по обеспечению законности и команды спасателей оказываются "стреноженными", а ведь события развиваются стремительно и необходимо грамотно маневрировать резервами. Еще одна напасть - это частые повреждения проводных сетей в результате аварий на электросетях или в случае ураганов, наводнений, цунами. До недавнего времени государственные органы власти во всем мире, отлично зная о подобных проблемах, пытались решить их "в лоб": вводили специальные приоритеты для спецпотребителей сотовой связи, создавали сети конфиденциальной связи поверх общественных сетей, стимулировали провайдеров связи резервировать мощности на случай чрезвычайных ситуаций (ЧС). Однако это не решало всех проблем - все подобные системы нельзя было оперативно развернуть на местности, подключить к ним видеопотоки от камер, датчики телеметрической информации, обеспечить прием данных с клиентских устройств и быстрый пропуск голосового трафика "по воздуху". Для подобного класса задач необходимы специальные сети, которые могли бы работать полностью автономно, без всяких проводов (кроме, разумеется, электропитания), передавали бы данные с гарантированным качеством и могли адаптироваться к выходу из строя отдельных фрагментов системы при ЧС [2].

Данная работа посвящена вопросам оперативного получения телеметрической информации от удаленных объектов, в том числе подвижных.

Телеметрия - совокупность технологий, позволяющая производить удаленные измерения и сбор информации для предоставления оператору или пользователю. Для сбора данных обычно используют либо датчики телеметрии (с возможностью работы в телеметрических системах, то есть специальным встроенным модулем связи), либо устройства связи с объектом, к которым подключаются обычные датчики [3].

Телеметрия, обычно, применяется в следующих областях: сельское хозяйство;

водоснабжение и водоотведение;

медицина;

оборона и космос;

авто- и мотоспорт;

системы глобального позиционирования, в т.ч. GPS мониторинг транспорта;

IP-мониторинг;

энергетика;

системы безопасности (сигнализация, видеонаблюдение).