Содержание 1

Введение 2

1 Обзор и анализ беспроводных сетей Wi-Fi и WIMAX 4

1.1 Механизмы и принципы функционирования беспроводных сетей 4

1.2. Ключевые технологии построения беспроводных сетей 11

1.2.1. Технология Wi-Fi 11

1.3 Постановка задачи 20

2 Анализ и проектирование системы 24

2.2. Диаграмма вариантов использования (use case diagram) 25

2.3. Диаграмма последовательности 26

2.4 Диаграмма классов 28

2.5 Диаграмма компонентов 30

3 Реализация 33

3.1 Выбор системы программирования 33

3.2. Обзор расчета зон покрытия беспроводных сетей 36

3.3. Описание программного обеспечения 37

3.4. Описание алгоритма решения для модуля «Вариант радиолинии со штатными антеннами без усилителей» 38

3.5 Руководство пользователя 42

3.6 Тестирование системы 46

Заключение 49

Список используемых источников 51

Приложение А 55

Приложение Б 64

Приложение В 65

Актуальность. Беспроводные сети и системы находят все большее распространение для решения телекоммуникационных задач. Особую популярность они получили при решении проблемы "последней мили" в районах с отсутствующей или недостаточно развитой кабельной инфраструктурой. Актуальность этой задачи для России и стран СНГ обусловлена специфическими "особенностями национальных телекоммуникаций": недостаточно развитой и изношенной кабельной инфраструктурой, большими расстояниями, наличием сложно преодолимых естественных препятствий. Для решения проблемы "последней радиомили" созданы тысячи различных систем, разработаны десятки стандартов.

Главное преимущество беспроводных сетей от проводных - это высокая скорость развертывания и мобильность. С помощью беспроводных устройств могут строиться сети с разветвленной структурой. При соответствующей настройке, при применении шифрования трафика и использования ключей, они достаточно защищены от внешнего вторжения.

Помимо построения сети, беспроводное сетевое оборудование может использоваться для организации беспроводного моста между проводными сегментами сети, что может оказаться очень полезным при невозможности прокладки кабеля, например, в случае значительного удаления сегментов друг от друга.

Имеются следующие способы применения устройств WiFi:

a) построение собственно беспроводных сетей

b) объединение проводных сегментов сетей беспроводными мостами

c) подключение беспроводных клиентов к проводным сетям

d) подключение к провайдерам, предоставляющим доступ в Интернет посредством радиоточек 802.11x

e) передача аудио/видеосигнала, например, в системах охранного видеонаблюдения.

Весомый вклад в научные достижения, относящиеся к разработке и развитию беспроводных сетей, внесли такие ученые как Вик Хейз, Фрэнк Ханцлик, Алексей Умнов, Томас Литтл, Пэт Калхоун, Стефан Сэведж.

При проектировании беспроводных сетей необходимо обеспечить надежное соединение, высокую скорость приема и передачи данных, непрерывную зону покрытия, безопасность и конфиденциальность информации. И здесь возникает основная трудность, которая заключается в том, что беспроводные ЛВС всецело полагаются на радиосвязь, которая сама по себе имеет определенные отрицательные стороны. Качество сигнала, приходящего на базовую станцию или мобильное устройство клиента, ухудшается по следующим причинам:

Радиосигнал ослабляется с расстоянием, даже если на пути нет физических преград

Радиоволны отражаются от стен, мебели и оборудования и идут от передатчика к приемнику сразу несколькими путями. В результате интерференции волн в точке приема могут возникать замирания сигнала.

Сигнал искажается помехами бытового и другого электрооборудования.

На практике связистам приходится снижать скорость, чтобы компенсировать затухание радиосигнала, интерференцию переотраженных волн и влияние радиопомех.

Для надежного функционирования оборудования беспроводной системы нужно иметь запас по мощности, т.е. определенное превышение уровня сигнала в точке приема над чувствительностью приемника с учетом его шумов. А для этого требуется оценить общие потери на всей трассе. Они зависят от направленных свойств передающей и приемной антенн, расстояния между приемником и передатчиком, потерь погрешности наведения антенн, потерь среды распространения, длины и качества подводящих кабелей, потерь на разъемах, потерь рассогласования, поляризационных потерь, интерференционных потерь, потерь от дождя и снега и пр. Поэтому при выборе необходимого оборудования и его установки следует выполнить расчет дальности связи. При расчете предельно возможной длины трассы распространения с прямой видимостью также нужно учитывать кривизну Земли.

Цель исследования – разработка программы для расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводных сетях Wi-Fi и WiMax.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать механизмы и принципы функционирования беспроводных сетей, ключевые технологии беспроводных сетей

2. Обосновать возможность и необходимость расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводных сетях;

3. Разработать алгоритм расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводных сетях;

4. Разработать программное приложение расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводных сетях;

5. Проверить адекватность разработанного программного приложения на примерах оборудования беспроводной связи.

Объект исследования – передача радиосигнала в беспроводных сетях.

Предмет исследования – алгоритмы расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводной сети.

Методы исследования: языки программирования – для программной реализации расчета зон оптимального приема сигнала в беспроводных сетях.

Практическое значение полученных результатов: разработанный алгоритм и программное обеспечение позволяет без дополнительных затрат определить зону оптимального приема сигнала в беспроводной сети.

1. Аббас, Джамалипур. Беспроводной мобильный Интернет. Архитектура, протоколы и сервисы [Текст]. - М.: Изд-во "Техносфера" , 2009. – 496 с.:ил.

2. Асмаков. С. Периферия без проводов [Электронный ресурс] . – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_4480.htm.

3. Ахтиайнен А., Кааранен, Х., Лаитинен, Л., Найян, С., Ниеми В. Сети UMTS [Текст] -М.: Изд-во "Техносфера" , 2007. - 464 с. :ил.

4. Баженова, И. Ю. Delphi 7. Самоучитель программиста [Текст].- М.: КУДИЦ-Образ, 2003.- 448 с.

5. Бенькович, Е., Колесов, Ю.Б., Сениченков, Ю.Б . Практическое моделирование динамических систем [Текст]: Учебное пособие.- СПб.: БХВ-Петербург, 2002 г. – 464 с. - ISBN: 5-94157-099-6

6. Беспроводные компьютерные сети [Электронный ресурс] . – http://ru.wikipedia.org/ wiki/ Беспроводные_ компьютерные_сети

7. Беспроводные технологии в цифрах и фактах [Электронный ресурс] . – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_4474.htm.

8. Бройдо, В., Ильина, О. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации [Текст]. 3-е изд. .- Спб.: Питер, 2008. –768 с.:ил.

9. Буч, Г. Рамбо, Д. Джекобсон, А.UML. Руководство пользователя [Текст].- М.: ДМК, 2001.- 257 с.

10. Вильям, Столингс. Беспроводные линии связи и сети [Текст].- СПб..: Питер, 2003.- 640 с.

11. Виснадул, Б.Д., Лупин, С.А., Сидоров, С.В Основы компьютерных сетей [Текст]: Учебное пособие.- М.: Форум Инфра-М , 2007. - 272 с. :ил.

12. Вишневский, В., Шахнович, И., Портной, С. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G [Текст].- М.: Изд-во "Техносфера" , 2009. - 472 с. :ил

13. Вишневский, В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации [Текст] / Вишневский В., Ляхов А., Портной С., Шахнович И. – М. : Эко-Трендз, 2005. – 592 с.

14. Галкин, В.А., Григорьев, Ю.А. Телекоммуникации и сети [Текст]: Учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 608 с : ил. - (Сер. : Информатика в техническом университете)

15. Гольдштейн, А.Б., Гольдштейн, Б.С.Технология и протоколы MPLS [Текст].- СПб.: БХВ – Санкт - ¬Петербург, 2008.– 304 с.: ил.

16. Гольдштейн, Б. С., Соколов, Н. А., Яновский, Г.Г. Сети связи [Текст]: Учебник для ВУЗов.- СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2010. – 400 с. :ил.

17. Гудин М. – Некоторые тенденции развития технологий WiFi, WiMax, действующих на частоте 2.4 ГГц. [Электронный ресурс] . – http://www.wireless-e.ru/ assets/ files / pdf/2006_1_4.pdf

18. Гулевич, Д.С. Сети связи следующего поколения [Текст]- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.- 184 с.

19. Демин, В.М., Кузин, А.В. Компьютерные сети [Текст]: Учебное пособие [2-е издание].- М.:Форум, 2008.-192 с.

20. Дж. Рамбо UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка [Текст].- СПб.:Питер, 2007.- 544 с.

21. Джим Арлоу, Айла Нейштадт UML 2 и Унифицированный процесс. Практический объектно-ориентированный анализ и проектирование [Текст].- М.: Символ-Плюс, 2007.- 617 с. – ISBN- 978-5-93286-094-6

22. Джо, Хабракен. Домашние беспроводные сети [Текст] - М.: Изд-во "НТ Пресс", 2009. - 400 с.:ил.

23. Джо, Хабрейкен, Мэтт, Хайден Освой самостоятельно сетевые технологии за 24 часа [Текст], 3-е изд. - М.: Изд. дом «Вильямс», 2007. – 432 с.:ил.

24. Джозеф, Дэвис. Создание защищенных беспроводных сетей 802. 11 в Microsoft Windows [Текст].- М.: Изд-во «Эком», 2006. – 400 с.:ил.

25. Димарцио, Д.Ф. Маршрутизаторы Cisco. Пособие для самостоятельного изучения. [Текст] : Пер. с англ. – СПб. : Символ-Плюс, 2003. – 512 с.

26. Жуков, А.И., Ластовченко, М.М. Основы сетевых технологий [Текст]. - МК-Пресс Додэка, 2007. – 432 с.:ил.

27. Игнатьев В. – Безопасность беспроводных сетей [Электронный ресурс] . – http://www.samag.ru /art/ 01.2004 /01.2004_07.pdf

28. Колисниченко, Д.Н. Беспроводная сеть дома и в офисе [Текст]. – Спб.: БХВ-Петербург, 2009. – 80с.:ил.

29. Леоненков, А. Самоучитель UML [Текст].- СПб.: БХВ-Петербург, 2004 – 432с.- ISBN 5-94157-342-1

30. Нэйл, Рэндалл, Барри, Сосински. Беспроводные решения [Текст].- М.: Изд-во "Техносфера", 2007. - 376 с. :ил.

31. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст]: Учебник для вузов. 3-е изд. / Олифер В.Г., Олифер Н.А. – СПб. : Питер, 2006. – 958 с.- ISBN 5-93208-043-4.

32. Пахомов С. Анатомия беспроводных сетей [Электронный ресурс] . – www.compress.ru \main\misc\article_read.asp_id_3483.htm.

33. Пахомов С. Технологии беспроводных сетей семейства 802.11 [Электронный ресурс] . – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_4483.htm. Пескова, С.А. Сети и телекоммуникации [Текст]. 4-е изд., стер.: Учебное пособие для студентов ВУЗов. М.:Изд-во Academia, 2009, -352 с.: ил. 13.

34. Пестриков, В., Маслобоев, А. Delphi на примерах [Текст].- СПб.: БХВ-Петербург, 2005,- 497 с.- ISBN: 5- 94157-713-3

35. Поваляев, Е. Прохоров ,А. Персональная спутниковая связь [Электронный ресурс] . – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_2016.htm.Пол, Беделл. Сети. Беспроводные технологии [Текст].- М.: "НТ Пресс", 2008. - 448 с.:ил.

36. Попов, И., Максимов, Н. Компьютерные сети [Текст] [4-е издание]. -М.: Изд-во "Форум", 2010. - 464 с.:ил.

37. Пролетарский А. В., Баскаков И. В., Чирков Д. Н. Беспроводные сети Wi-Fi [Текст].- М.: Бином [Лаборатория знаний], 2007. – 216 с.

38. Прохоров, А. Я могу работать в современном офисе [Текст].- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. -264 с.

39. Росс, Дж. Беспроводная компьютерная сеть WI-FI своими руками: установка, настройка, использование [Текст].- М.: : Наука и техника, 2009.- 384 с.:ил.

40. Рошан, П. Основы построения беспроводных локальных систем стандарта 802.11.[Текст]: Пер. с англ. / Рошан П., Лиэри Дж. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. – 304 с.

41. Ручкин, В.Н., Фулин В.А. Архитектура компьютерных сетей [Текст].- М.: Диалог-МИФИ, 2008. – 240 с.:ил.

42. Семенов Ю.А.Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 1. Алгоритмы и протоколы каналов и сетей передачи данных [Текст].- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 640 с.

43. Сергеев, Александр. Беспроводная сеть в офисе и дома. Самоучитель [Текст].- Спб.: Питер, 2007. – 208 с.:ил.

44. Сети следующего поколения NGN [Текст] / Под ред. Рослякова А.В. – М.: Изд-во «Эко-Трендз», 2008. – 320 с.: ил.

45. Столингс, В. Беспроводные линии связи и сети [Текст]: Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 640 с.

46. Таненбаум, Э. Компьютерные сети. 4-е изд.[Текст] – СПб. : Питер, 2003. – 992 с.

47. Фаронов, В. В. Delphi 6. Учебный курс [Текст].- М.: "Издатель Молгачева С.В" , 2001. – 672 с.

48. Федоров А., Елманова Н. Корпоративные мобильные решения [Электронный ресурс] . – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_3269.htm.

49. Фильчаков А. Локальные беспроводные сети — новый рывок [Электронный ресурс] . – ww.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_2387.htm

50. Фильчаков А. Новые возможности мобильных "персоналок" [Электронный ресурс]. – www.compress.ru\main\misc\article_read.asp_id_1556.htm.

51. Харольд, Анельсон Джеральд, Джей, Сассман. Структура и интерпретация компьютерных программ [Текст].- М.: MIT Press, 2004 г.- 242 с.

52. Шахнович, И.В. Современные технологии беспроводной связи [Текст]. 2-е изд., [исп. и доп.] - М.: Техносфера, 2006. – 288 с.

53. Шпак, Ю.А. Delphi 7 на примерах [Текст].- М.: Юниор, 2003.- 384 с.- ISBN: 966-7323-28-5

54. Wi-Fi.[Электронный ресурс] . – http://ru.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

Примечаний нет.