Аналіз та вибір обладнання для системи моніторингу дорожнього руху м. Львова до Євро 2012

   Я встановлю WI FI , WIMAX і розгляну систему 4G на автобус на передодні Євро 2012, це зумовить значному покращенню умов доступу до інформації,звідки люди зможуть дізнатись про напрям автобуса,розклад руху,коли відбувається матч і все що задовольнить їхні потреби.

Рисунок 2.4 Спосіб реалізації Wi Fi технології на автотранспорті

2.3. Функціональний модульWI FI

 

    Wi-Fi— торгова марка, що належить Wi-Fi Alliance. Загальновживана назва для стандарту бездротового (радіо) зв'язку передачі даних, який об'єднує декілька протоколів та ґрунтується на сімействі стандартів IEEE 802.11 (Institute of Electrical and Electronic Engineers — міжнародна організація, що займається розробкою стандартів у сфері електронних технологій). Найвідомішим і найпоширенішим на сьогодні є протокол IEEE 802.11g, що визначає функціонування бездротових мереж.

Установка Wireless LAN рекомендувалась  там, де розгортання кабельної системи  було неможливо або економічно недоцільно. Нині в багатьох організаціях використовується Wi-Fi, оскільки при визначених умовах швидкість роботи мережі вже перевищує 100 Мбіт/сек. Користувачі можуть переміщатись між точками доступу по території покриття мережі Wi-Fi.

Мобільні пристрої (КПК, смартфони, PSP і ноутбуки), оснащені клієнтськими Wi-Fi прийомо-передаючими пристроями, можуть підключатися до локальної мережі і отримувати доступ в Інтернет через точки доступу або хот-споти.

Невелика ширина використовуваного  спектра частот, відсутність можливостей роумінга і авторизації не дозволяють Wi-Fi пристроям потіснити на ринку мобільний зв'язок. Тим не менше, компанії ZyXEL, SocketIP і Symbol Technologies пропонують рішення по організації Wi-Fi телефонії.

Принцип роботи

Зазвичай схема Wi-Fi мережі містить не менш однієї точки доступу та може легко масштабуватись.

Також можливо підключення  двох клієнтів в режимі точка-точка (Ad-hoc), коли точка доступу не використовується, а клієнти з'єднуються за участю мережевих адаптерів «напряму». Точка доступу передає свій ідентифікатор мережі (SSID) з допомогою спеціальних сигнальних пакетів на швидкості 0,1 Мбіт/с кожні 100 мс. Тому 0,1 Мбіт/с — найменша швидкість передачі даних для Wi-Fi. Знаючи SSID мережі, клієнт може вияснити, чи можливо підключення до даної точки доступу. При потраплянні в зону дії двох точок доступу з ідентичними SSID приймач може вибирати між ними на основі даних про рівень сигналу. Стандарт Wi-Fi дає клієнту повну свободу при виборі критеріїв для з'єднання.

Однак, стандарт не описує всі аспекти побудови безпровідних локальних мереж Wi-Fi. Тому кожен виробник устаткування вирішує цю задачу по-своєму, застосовуючи ті підходи, які він вважає за якнайкращі з тієї або іншої точки зору. Тому виникає необхідність класифікації способів побудови безпровідних локальних мереж.

За способом об'єднання  точок доступу в єдину систему  можна виділити:

Автономні точки доступу (називаються також самостійні, децентралізовані, розумні)

Точки доступу, що працюють під управлінням контролера (називаються також «легковагі», централізовані)

Безконтролерні, але не автономні (керовані без контролера)

За способом організації  і управління радіоканалами можна  виділити безпровідні локальні мережі:

Із статичними налаштуваннями радіоканалів

З динамічними (адаптивними) налаштуваннями радіоканалів

З «шаруватою» або багатошаровою структурою радіоканалів

Характеристики

Наявність Wi-Fi-зон (точок) дозволяє користувачу підключитися до точки доступу (наприклад, до офісної, домашньої або публічної мережі), а також підтримувати з'єднання декількох комп'ютерів між собою.

Максимальна дальність передачі сигналу у такій мережі становить 100 метрів, однак на відкритій місцевості вона може досягати до 300—400 м. Дальність залежить від потужності передавача (яка в окремих моделях обладнання регулюються програмно), наявності та характеристики перешкод, типу антени.

Окрім 802.11b, ще є бездротовий стандарт 802.11a, який використовує частоту 5 ГГц та забезпечує максимальну швидкість 54 Мбіт/сек., а також 802.11g, що працює на частоті 2,4 ГГц і також забезпечує 54 Мбіт/сек. Крім цього, наразі ведеться розробка стандарту 802.11n, який у майбутньому зможе забезпечити швидкості до 320 Мбіт/сек.

Ядром бездротової мережі Wi-Fi є так звана точка доступу (Access Point), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналів Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Зазвичай, точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

Для того, щоб підключитися до точки доступу та відчути всі переваги бездротової мережі, власник ноутбуку або мобільного пристрою із Wi-Fi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп'ютерів і мобільних пристроїв проводять автоматично. Якщо користувач одночасно потрапляє в декілька Wi-Fi зон, то підключення здійснюється до точки доступу, що забезпечує найсильніший сигнал.

Переваги Wi-Fi

Дозволяє розвернути мережу без прокладки кабеля, що може зменшити вартість розгортання і/або розширення мережі. Місця, де не можна прокласти кабель, наприклад, поза приміщеннями і в будівлях, що мають історичну цінність, можуть обслуговуватися безпровідними мережами.

Дозволяє мати доступ до мережі мобільним пристроям.

Wi-Fi пристрої широко поширені  на ринку. Гарантується сумісність устаткування завдяки обов'язковій сертифікації устаткування з логотипом WI-FI.

Випромінювання від Wi-Fi пристроїв  у момент передачі даних на два  порядки (у 100 разів) менше, ніж біля стільникового телефону.

Wi-Fi — це набір глобальних стандартів. На відміну від стільникових телефонів, Wi-Fi устаткування може працювати в різних країнах по всьому світу.

Недоліки Wi-Fi

Частотний діапазон і експлуатаційні обмеження в різних країнах неоднакові. У багатьох європейських країнах дозволено два додаткові канали які заборонені в США; У Японії є ще один канал у верхній частці діапазону, а інші країни, наприклад Іспанія, забороняють використання низькочастотних каналів. Більш того, деякі країни, наприклад Росія, Білорусь і Італія, вимагають реєстрації всіх мереж Wi-Fi приміщень, що працюють зовні, або вимагають реєстрації Wi-Fi-оператора.

Як було згадано вище — в Росії точки безпровідного доступу, а також адаптери Wi-Fi з еіїм, що перевищує 100 мвт (20 дбм), підлягають обов'язковій реєстрації.

Найпопулярніший стандарт шифрування WEP може бути відносно легко зламаний навіть при правильній конфігурації (через слабку стійкість алгоритму). Не зважаючи на те, що нові пристрої підтримують досконаліший протокол шифрування даних WPA і WPA2, багато старих точок доступу не підтримують його і вимагають заміни. Ухвалення стандарту IEEE 802.11i (WPA2) в червні 2004 року зробило доступною безпечнішу схему, яка доступна в новому устаткуванні. Обидві схеми вимагають стійкіший пароль, ніж ті, які зазвичай призначаються користувачами. Багато організацій використовують додаткове шифрування (наприклад VPN) для захисту від вторгнення.

2.4. Функціональний модуль WIMAX

 

         Worldwide Interoperability for Microwave Access Стандарт IEEE 802.16 — стандарт безпровідного зв'язку, що забезпечує широкосмуговий зв'язок на значні відстані зі швидкістю, порівняною з кабельними з'єднаннями.

Назву «WiMAX» було створено WiMAX Forum — організацією, яку засновано  в червні 2001 року з метою просування і розвитку WiMAX. Форум описує WiMAX як «засновану на стандарті технологію, яка надає високошвидкісний бездротовий  доступ до мережі, альтернативній виділеним  лініям і DSL»;

 

Область використання

 

WiMAX підходить для вирішення наступних завдань:

З'єднання точок доступу Wi-Fi одна з одною та іншими сегментами Інтернету.

Забезпечення бездротового широкосмугового доступу як альтернативи виділеним лініям і DSL.

Надання високошвидкісних сервісів передачі даних (до 3мб/с) і телекомунікаційних послуг.

Створення точок доступу, не прив'язаних до географічного положення.

WiMAX дозволяє здійснювати  доступ в Інтернет на високих  швидкостях, з набагато більшим  покриттям, ніж у Wi-Fi мережі. Це  дозволяє використовувати технологію  в якості «магістральних каналів», продовженням яких виступають  традиційні DSL-і виділені лінії,  а також локальні мережі. В  результаті подібний підхід дозволяє створювати високошвидкісні мережі в масштабах цілих міст.

Багато телекомунікаційних компаній роблять великі ставки на використання WiMAX для надання послуг високошвидкісного зв'язку. І тому є кілька причин. По-перше, технології сімейства 802.16 дозволяють економічно більш ефективно (у порівнянні з провідниковими технологіями) не тільки надавати доступ в мережу новим клієнтам, але й розширювати спектр послуг і охоплювати нові важкодоступні території. По-друге, бездротові технології для багатьох більш прості у використанні, ніж традиційні дротові канали. WiMAX і Wi-Fi мережі прості в розгортанні і по мірі необхідності легко масштабуються. Цей фактор виявляється дуже корисним, коли необхідно розгорнути велику мережу в найкоротші терміни. Наприклад, WiMAX був використаний для того, щоб надати доступ в мережу тим, хто вижив після цунамі, що сталось у грудні 2004 року в Індонезії (Aceh). Вся комунікаційна інфраструктура області була виведена з ладу і було потрібно оперативне відновлення послуг зв'язку для всього регіону.

В сумі всі ці переваги дозволять знизити ціни на надання послуг високошвидкісного доступу в Інтернет як для бізнес-структур, так і для приватних осіб.

 

Основні поняття

 

У загальному вигляді WiMAX мережі складаються з наступних основних частин — базових і абонентських станцій, а також обладнання, що зв'язує базові станції між собою, з постачальником сервісів і з Інтернетом.

Для з'єднання базової  станції з абонентською використовується високочастотний діапазон радіохвиль від 1,5 до 11 ГГц. В ідеальних умовах швидкість обміну даними може досягати 70 Мбіт / с, при цьому не вимагається забезпечення прямої видимості між базовою станцією і приймачем.

Як вже говорилося вище, WiMAX застосовується як для вирішення  проблеми «останньої милі», так і  для надання доступу в мережу офісним та районним мережам.

Між базовими станціями  встановлюються з'єднання (прямої видимості), що використовують діапазон частот від 10 до 66 ГГц, швидкість обміну даними може досягати 120 Мбіт / c. При цьому, принаймні одна базова станція підключається до мережі провайдера з використанням класичних дротових з’єднань. Однак, чим більше число БС підключено до мереж провайдера, тим вища швидкість передачі даних і надійність мережі в цілому.

Структура мереж сімейства  стандартів IEEE 802.16 схожа із традиційними GSM мережами (базові станції діють  на відстанях до десятків кілометрів, для їх встановлення не обов'язково будувати вежі — допускається установка на дахах будинків при дотриманні умови прямої видимості між станціями)

 

Режими роботи

 

MAC / канальний рівень

В Wi-Fi мережах всі користувальницькі станції, які хочуть передати інформацію через точку доступу (АР), змагаються за «увагу» останньої. Такий підхід може викликати ситуацію, при якій зв'язок для більш віддалених станцій буде постійно обриватися на користь більш близьких станцій. Цей недолік робить поганим використання таких сервісів, як Voice over IP (VoIP), які дуже сильно залежать від безперервного з'єднання.

Що ж стосується мереж 802.16, в них MAC використовує алгоритм планування. Будь-якій користувальницькій станції варто лише підключитися до точки доступу і для неї буде виділений слот на точці доступу, недоступний іншим користувачам.

 

Архітектура

 

WiMAX розробив архітектуру, яка визначає безліч аспектів роботи мереж: взаємодії з іншими мережами, розподіл мережевих адрес, аутентифікація та багато іншого. Наведена ілюстрація дає певне уявлення про архітектуру мереж WiMAX.

 

 

Рисунок 2.5 Архітектура мереж WiMAX.

 

 

WiMAX Архітектура

 

SS / MS: (the Subscriber Station / Mobile Station)

ASN: (the Access Service Network)

BS: (Base station), базова станція, частина ASN

ASN-GW: (the ASN Gateway), шлюз, частина ASN

CSN: (the Connectivity Service Network)

HA: (Home Agent, частина CSN)

NAP: (a Network Access Provider)

NSP: (a Network Service Provider)

ASN (Access Service Network) - мережа доступу.

 

ASN Gateway - призначений для об'єднання трафіку і повідомлень, сигналізації від базових станцій і подальшої їх передачі в мережу CSN.

BS (Base Station) - базова станція. Основним завданням є встановлення, підтримка і роз'єднання радіо сполук. Крім того, виконує обробку сигналізації, а також розподіл ресурсів серед абонентів.

CSN (Connectivity Service Network) - мережа забезпечення послуг.

HA (Home Agent) - елемент мережі, що відповідає за можливість роумінгу. Крім того, забезпечує обмін даними між мережами різних операторів.

 
Слід зауважити, що архітектура мереж WiMax не прив'язана до якоїсь певної конфігурації, володіє високою гнучкістю і масштабованістю.

 

Порівняння WiMAX і Wi-Fi

 

Зіставлення WiMAX і Wi-Fi далеко не рідкість, можливо, тому, що співзвучне звучання термінів, схожі назви стандартів, на яких ґрунтуються ці технології (стандарти IEEE, обидва починаються з «802.»), а також обидві технології використовують бездротове з'єднання та використовуються для підключення до інтернету (каналу обміну даними). Але попри це, ці технології спрямовані на вирішення абсолютно різних завдань.

WiMAX — це система далекої  дії, що покриває кілометри  простору, яка зазвичай використовує  ліцензовані спектри частот (хоча  можливо і використання неліцензованих  частот) для надання з'єднання  із інтернетом типу точка-точка  провайдером кінцевому користувачеві.  Різні стандарти сімейства 802.16 забезпечують різні види доступу, від мобільного (схожий з передачею даних із мобільних телефонів) до фіксованого (альтернатива провідникового доступу, при якому бездротове обладнання користувача прив'язане до розташування)