Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Июня 2013 в 01:27, дипломная работа
Целью данного дипломного проекта является создание сети беспроводного широкополосного доступа по технологии мобильный WiMAX в Удмуртии.
Для выполнения данной цели необходимо решить такие задачи как:
- выбор необходимого оборудования и частотного диапазона;
- выполнение определенных инженерных расчетов;
- выбор топологии и создание ситуационной схемы сети.
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...........4
1 СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В ИЖЕВСКЕ И УДМУРТИИ…………………………………...........................................6
1.1 Существующие технологии широкополосного доступа в Ижевске и Удмуртии……………………………………………………………………..6
1.2 Выбор технологии мобильный WiMAX для организации беспроводного широкополосного доступа в Ижевске и Удмуртии……...6
2 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА …………………………………….8
2.1 Обзор технологии WiMAX (стандарт IEEE 802.16)…………………...8
2.2 Анализ и сравнение современных технологий беспроводного широкополосного доступа…………………………………………………12
3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ АБОНЕНТСКОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА ПО ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНЫЙ WiMAX……………………………………………………..22
3.1 Выбор частотного диапазона…………………………………………..22
3.2 Выбор оборудования………………………………...............................24
3.3 Описание оборудования Alvarion BreezMAX 4Motion………............26
3.4 Антенные системы……………………………………………………...39
3.5 Выбор абонентского оборудования……………………………….......40
4 ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА ПО ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНЫЙ WiMAX……………………………………………………..46
4.1 Расчет электропитания оборудования сети…………………………...46
4.2 Расчет размера зоны покрытия………………………………………...48
4.3 Определение размеров секторов и групповой скорости потока данных……………………………………………………………………….51
4.4 Модель распространения сигнала……………………………………..53
5 ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНЫЙ WiMAX НА ТЕРРИТОРИИ УДМУРТИИ…………………....................58
5.1 Выбор мультиплексора………………………………………………...58
5.2 Выбор коммутатора…………………………………………………….64
5.3 Выбор радиорелейного оборудования………………………………...68
5.4 Выбор топологии построения сети……………………………………73
5.5 Организациия сети и расположение базовых станций на территории Удмуртии……………………………………………………………………74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..78
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………..81
Но WiMAX по-прежнему находится в зачаточном состоянии, и потребуются значительные вложения в данную инфраструктуру для получения коммерческой выгоды. Wi-Fi является уже самодостаточной системой и быстрое развертывание сетей Wi-Fi не проблема сейчас.
Предприятия с огромными площадями, возможно, захотят перейти на WiMAX, чтобы избежать покупки большого количества репитеров, требуемых при установке Wi-Fi сети. На данный момент, в России такое оборудование отсутствует в широкой продаже.
Стоимость устройств:
Wi-Fi технология является более зрелой нежели WIMAX и сегодня Вы вряд ли найдете новый ноутбук без встроенного Wi-Fi модуля. Также, возможно только временным недостатком является то, что WiMAX оборудование стоит дороже Wi-Fi оборудования и ассортимент WiMAX оборудования более скудный. Это вызвано тем, что технология WiMAX более молодая. Производство устройств, оборудованных WiMAX модулем, только начало развиваться и до уровня оборотов Wi-Fi устройств ему еще далеко. Стоимость базовых станций WiMAX также выше из-за дополнительных дорогостоящих компонентов.
Области применения:
Как и во многих других областях, в беспроводной передачи данных нет универсальной технологии. Под каждые конкретные задачи больше подходит WiMAX или Wi-Fi. Если стоит задача предоставить широкополосный доступ к сети для пользователей – то больше, конечно подходит WiMAX, так как эта технология изначально была разработана именно с этой целью. Однако если стоит задача предоставить широкополосный доступ в ограниченном помещении, то технологии Wi-Fi и WiMAX одинаково хорошо подходят для решения, при условии что низкий уровень помех или помехи вовсе отсутствуют. А для внедрения беспроводных систем безопасности или видеонаблюдения больше подходит Wi-Fi, так как это направление уже достаточно неплохо развито.
Таблица 2.4 - Сравнение охвата и масштабов WiMAX и Wi-Fi
Wi-Fi (IEEE 802.11) |
WiMAX (IEEE 802.16) | |
беспроводные решения внутри зданий |
беспроводные решения вне зданий | |
Точка – точка (PtP -Point to point) |
Точка – много точек (PtMp – Point to multipoint) | |
сети небольшого масштаба (примерно 100м) |
огромные беспроводные сети (7-10 км) | |
проблема «скрытого» узла (CSMA\CA) |
Отсутствие проблемы «скрытого» узла (DAMA-TDMA) | |
Простые модуляции (64 бит) в стандартах a,g |
Комплексная техника модуляции (256 бит) | |
Построение беспроводных мостов на дальние расстояния с применением множества ретрансляторов |
Дальние беспроводные мосты без применения множества ретрансляторов |
IEEE 802.11 (Wireless LAN) представляет собой семейство стандартов "Wireless Ethernet". WiMAX (802.16) призван стать технологией широкополосного доступа вне помещений, в то время как стандарт Wi-Fi (802.11) предназначен для беспроводных решений, в основном внутри помещений.
Таблица 2.5 – Сравнение масштабируемости и пропускной способности WiMAX и Wi-Fi
Wi-Fi (IEEE 802.11) |
WiMAX (IEEE 802.16) |
Фиксированная ширина полосы пропускания канала (20МГц) |
Гибкая ширина полосы пропускания (1.5 – 20 МГц) |
Несколько непересекающихся каналов (3-5) |
Множество непересекающихся каналов |
Максимальная скорость передачи данных – 54Мбит\с (зависит от ширины полосы) |
Максимальная скорость передачи данных – 70Мбит\с при ширине полосы 20 МГц |
Таблица 2.6 - Сравнение стандартов WiMAX и Wi-Fi
Технология |
Стандарт |
Использование |
Пропускная способность |
Радиус действия |
Частоты |
Wi-Fi |
802.11a |
WLAN |
до 54 Мбит/с |
до 100 метров |
5 ГГц |
Wi-Fi |
802.11b |
WLAN |
до 11 Мбит/с |
до 100 метров |
2,4 ГГц |
Wi-Fi |
802.11g |
WLAN |
до 54 Мбит/с |
до 100 метров |
2,4 ГГц |
WiMax |
802.16d |
WMAN |
до 75 Мбит/с |
6-10 км |
1,5-11 ГГц |
WiMax |
802.16e |
Mobile WMAN |
до 30 Мбит/с |
1-5 км |
2-6 ГГц |
WiMAX - это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа «точка-точка» провайдером конечному пользователю. Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению).
Wi-Fi - это система более короткого действия, обычно покрывающая сотни метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.
3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ АБОНЕНТСКОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА ПО ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНЫЙ WiMAX
3.1 Выбор частотного диапазона
На пути распространения
мобильной версии стандарта WiMAX в
России стоит серьезное препятствие
- проблема с лицензированием частот.
Выпускаемое производителями
Современные сети мобильного широкополосного доступа WiMAX в частотных диапазонах 2.3 ГГц, 2.5-2.7 ГГц, 3.3-3.8 ГГц представляют собой WiMAX Hot Spot городского масштаба с поддержкой непрерывной связи при перемещении абонентов и смены обслуживающих базовых станций. Основной услугой таких WiMAX Hot Spot является мобильный доступ в Интернет с передачей данных и видео. Кроме того, в данных сетях WiMAX предоставляется и телефонная связь по технологии VoIP. Очевидно, что с расширением зон покрытия мобильная телефонная VoIP связь станет наряду с доступом в Интернет одной из основных услуг мобильного широкополосного доступа WiMAX.
• Диапазон 2,3 – 2,4 ГГц. Мобильный WiMax, закрыт для свободного выделения, частоты будут распределяться по конкурсам, проводимым Минкомсвязи РФ, участвовать в которых будут крупные компании связи, поэтому о выделении частот небольшим провайдерам говорить даже не приходится.
• Диапазон 2,5 – 2,7 ГГц. «Классический» диапазон WiMax (получение частот на wimax) во всем мире, большинство оборудования сертифицировано именно под него. Решением ГКРЧ от 19.08.09 выделение частот в 172 самых крупных городах РФ «заморожено».
• Диапазон 3,4 – 3,55 ГГц. Для использования номиналов частот в этом диапазоне сначала необходимо получить частное решение ГКРЧ, что практически нереально по причине плотной занятости диапазона несколькими крупными операторами, а также проблемами по электромагнитной совместимости с РЭС спутниковой связи.
• Диапазоны 5,15 – 5,35 ГГц, 5,65 – 5,725, 5,725 – 5,85, 5,85 – 5,925, 5,925 – 6,425 ГГц. Недавно выделенные под радиодоступ диапазоны частот, но уже очень активно используемые по всей РФ, причем во многих крупных городах свободных частот в некоторых диапазонах уже нет. Для использования номиналов частот в этих диапазонах необходима разработка частот для конкретных точек установки базовых станций и конкретного оборудования. Мощности передатчиков ограничены решением ГКРЧ до 0,1-1 Вт. По заявкам на полосу 5,725-5,85 ГГц часто бывают отказы в использовании частот даже в глухой тайге (по некоторым данным, полоса плотно используется РРЛ ОАО «Ростелеком» во многих регионах страны).
• Диапазон 10,15 – 10,65 ГГц. Относительно недавно открыт для радиодоступа. Отличается от других диапазонов относительной свободностью диапазона для выделения частот даже в крупных городах, однако базовое и абонентское оборудование в этом диапазоне стоит немалых денег, к тому же линейка выпускаемого оборудования очень скудна.
Диапазон частот 2,5 ГГц в основном ориентирован на оказание услуг мобильного широкополосного доступа, что соответствует поставленным задачам дипломного проектирования.
3.2 Выбор оборудования
Будем рассматривать оборудование, сертифицированное WiMAX Forum Certified™.
Конечной целью ассоциации WiMAX Forum является ускорение внедрения на рынок экономически эффективных услуг на основе беспроводного широкополосного доступа. Стандартизированные, взаимно совместимые решения обеспечивают высокую экономичность, которая, в свою очередь, устанавливает уровень цены и качества, недостижимый при частном подходе к производству; таким образом, сертифицированное оборудование WiMAX Forum Certified™ экономически эффективно при широком спектре услуг на основе беспроводного широкополосного доступа. Разработанные для поставки услуг системы WiMAX Forum Certified™ обеспечивают высокую пропускную способность (до 36 Мб/с на канал шириной 10 МГц) и радиус зоны покрытия до 5 километров условиях частичного или полного отсутствия прямой видимости. Данные системы поддерживают до нескольких тысяч пользователей, а в связи с тем, что они являются взаимно совместимыми, операторы связи имеют возможность приобретать оборудование от разных фирм-производителей, таким образом снижается совокупный риск и создается конкурентный по стоимости рынок.
Для потребителей сертифицированная продукция WiMAX Forum Certified™ означает взаимную совместимость оборудования и сетей, что гарантирует обслуживание в любое время, в любом месте и по низкой цене.
В таблице 3.1 указана малая часть сертифицированного WiMAX-форумом оборудования.
Компания |
Профиль сертифи-кации |
Название продукта |
Название модели |
Частотный диапазонГГц |
Ширина полосы МГц |
Тип дуплекси-рования |
Alvarion (2006г) |
Air2 |
BreezMAX 4Motion |
BreezMAX 802.16e 2.5GHz |
2,496-2,69 |
5; 10 |
TDD |
Motorola (2008г) |
MP05 |
Motorola Inc. |
WAP 25400 |
2,496-2,69 |
5; 10 |
TDD |
Telsima Corparetion (2008г) |
MP05 |
StarMax 6400 |
StarMax 6022/8200-25 |
2,496-2,69 |
5; 10 |
TDD |
Point Red Telekom Pvt Ltd (2009г) |
M2500T-01 |
Wimax BS |
PointMAX 10000 |
2,496-2,69 |
5; 10 |
TDD |
WiNetworks (2009г) |
M2500T-01 |
pBST |
WiN7225-2 |
2,496-2,69 |
5; 10 |
TDD |
Таблица 3.1 - Оборудование стандарта IEEE 802.16
Наиболее востребованное из представленных на сегодня оборудование, это оборудование фирмы Alvarion, завоевавшее награды InfoVision и WCA:
- За лидерство в WiMAX технологии в 2005 году; демонстрацию решения мобильного WiMAX - 4Motion в 2006 году;
- Учреждение Accton Wireless Broadband в Tайвань совместно с Accton для разработки устройств для массового рынка WiMAX в 2006 году;
- Живую демонстрацию MobileTV в движущемся транспортном средстве, использующем решение 4Motion;
- Успешное участие в Plugfest 802.16e в 2007 году;
- Достижение $100 миллионов доходов в WiMAX в 2007 году;
Информация о работе Перспективная схема развития WiMAX в Удмуртии