Разработка методики проектирования беспроводных локальных сетей с учетом ЭМС

• Автор: Тряпицын, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Список обозначений

Глава 1: Анализ особенностей работы беспроводных локальных сетей

стандарта 802

1.1. Анализ беспроводных локальных сетей стандарта 802

1.2. Проблемы ЭМС и методы их решения в WLAN

1.3. Постановка задач

Выводы по первой главе

Глава 2: ЭМС в беспроводных локальных сетях стандарта 802

2.1. Анализ задач по оценке ЭМС при проектировании беспроводных локальных

сетей стандарта 802

2.2. Анализ технических требований к оборудованию WLAN

2.3. Разработка алгоритмов работы для механизма резервирования среды передачи
Выводы по второй главе
Глава 3: Разработка методики проектирования беспроводных локальных сетей,
учитывающей ЭМС
3.1. Определение базовых характеристик
3.2. Анализ внутрисистемных помех
3.3. Анализ взаимного влияния параметров и выбор режимов работы
беспроводной сети
3.4. Анализ межсистемной ЭМС
3.5. Реализация беспроводной сети
Выводы по третьей главе
Глава 4: Разработка и экспериментальная проверка алгоритмов расчетов параметров
WLAN, результаты внедрения
4.1. Разработка алгоритмов расчетов параметров WLAN
4.2. Экспериментальная проверка алгоритмов расчетов
Выводы по четвертой главе
Заключение
Библиографический список
Приложения

Список обозначений
WLAN (Wireless LAN) - беспроводная локальная сеть Hot-spot - беспроводная локальная сеть публичного доступа
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - технологии расширения спектра методом прямой последовательности
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - технологии расширения спектра путем скачкообразной перестройки частоты
ССК (Complementary Code Keying) - кодирование с использованием комплементарных кодов
РВСС (Packet Binary Convolutional Coding) - технология двоичного пакетного сверточного кодирования
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - ортогональное частотное мультиплексирование
QoS (Quality of Service) - качество обслуживания
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) - множественный доступ с
контролем несущей и предотвращением коллизий
PCF (Point Coordination Function) - точечная функция координации
DCF (Distributed Coordination Function) - распределенная функция координации
АР (Access Point) - точка доступа
MC - мобильная станция
IBSS (independent basic service sets, 1BSS) - независимые базовые зоны обслуживания
BSS (basic service sets, BSS) - ,азовыс зоны обслуживания
ESS (extended service sets, ESS) - расширенные зоны обслуживания
SSID (service set identifier) - идентификатор зоны обслуживания
RTS/CTS (Request-to-Send/Clear-to-Send) - резервирование среды передачи с помощью механизма "готовность к передаче/готовность к приему"
EIRP, ЭИИМ - эффективная изотропноизлучаемая мощность
ДН - диаграмма направленности антенны
ЭМС - электромагнитная совместимость
ЭМО - электромагнитная обстановка
ЭМП - электромагнитная помеха
РЭС - радиоэлектронное средство
дБм - мощность передатчика относительно 1 мВт
дБи - коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя
В России для построения беспроводных локальных сетей наибольшую популярность нашло оборудование стандартов 802.11 b и g. Эти технологии появились недавно: окончательная спецификация 802.1 lb вышла в 2001 году, а стандарт 802.11 g был опубликован только в 2003 году. Частотный диапазон, используемый для таких сетей 2400...2483 МГц. Для внутриофиспых сетей, работающих на этих частотах, не требуется получение лицензии. Преимуществами беспроводных локальных сетей стандартов 802.11 bug являются высокая скорость передачи данных (до 54 Мбит/с), простота и малое время развертывания сети, возможность мобильного доступа пользователей к сети, доступность и большой выбор оборудования. Благодаря своим преимуществам, беспроводные сети находят применение для организации локальных сетей в помещениях, построения сетей публичного доступа (Hot-Spot), организации беспроводного канала связи между зданиями, для построения корпоративных сетей.
Рост популярности беспроводных сетей приводит к увеличению числа источников помех в диапазоне 2,4 ГГц. Дополнительное мешающее излучение в этом диапазоне создает различное оборудование: беспроводные телефоны, Bluetooth-устройства,
микроволновые печи. Сложная электромагнитная обстановка заставляет учитывать требования межсистемной ЭМС при проектировании беспроводных сетей.
Другая серьезная проблема беспроводных локальных сетей - это внутрисистемная ЭМС. При наличии в беспроводной сети хотя бы двух сот, начинают действовать внутрисистемные помехи. Их уровень значительно возрастает при числе сот более трех. Это связано с тем, что в нелицензируемом диапазоне частот, используемом оборудованием стандартов 802.11 b и g, можно разместить только три неперекрывающихся частотных канала. Поэтому приходится использовать один частотный канал сразу в нескольких сотах.
Для решения проблем ЭМС используются организационные и технические меры. Технические меры обеспечения ЭМС обусловлены изменением технических параметров РЭС (например, снижение уровней внеполосных и побочных излучений передатчиков, повышение избирательных свойств приемников, снижение уровней боковых лепестков диаграмм направленности антенн и др.). Они достаточно эффективны, но могут использоваться в основном при разработке новых типов оборудования. Для РЭС, находящихся в эксплуатации, наиболее приемлемыми и действенными мерами обеспечения ЭМС являются организационные меры. Они включают рациональное

2.2.Анализ технических требований к оборудованию WLAN
В этом разделе показаны и проанализированы требования к оборудованию WLAN. Передатчики
Одной из важнейших характеристик радиостанции является мощность ее передатчика. Выходная мощность измеряется в линии передачи, кабеле или антенне и обычно указывается в ваттах (Вт) или милливаттах (мВт). Для сравнения мощностей применяется логарифмическая шкала. Отношение мощностей измеряется в децибелах (дБ). Производители радиостанций указывают их мощность в дБм, т.е. в децибелах по отношению к мощности в 1 мВт, или в дБВ, т.е. в децибелах но отношение мощности 1 Вт. Другой важной характеристикой передатчика является его АЧХ. Она определяет уровень внеполосного излучения, создаваемого передатчиком.
Приемники
Радиоприемники характеризуются, прежде всего, их чувствительностью, которая определяется как минимальный уровень сигнала, при котором приемник способен удовлетворительно декодировать информацию. Порог приемлемости определяется частотой появления ошибочных битов (BER), частотой появления ошибочных пакетов (packet error rate, PER) или частотой появления ошибочных фреймов (frame error rate, PER). Например, стандарт 802.11а, при скорости передачи данных 54 Мбит/с и PER, составляющей 10%, указывает минимально приемлемую чувствительность приемника равной45 -65 дБм.
Чувствительность приемника радиостанции зависит от уровня собственного шума приемника. Поскольку каждая схема модуляции имеет свои требования к отношению сигнал/шум (SNR), чувствительность приемника указывается для конкретной скорости передачи. В общем случае, чем выше скорость передачи данных, тем больше уровень собственного шума приемника и требуемое отношение сигнал/шум. Следовательно, чувствительность приемника уменьшается.
Диапазон 2,400 - 2,483 ГГц
В России разрешено использование данного частотного диапазона для построения беспроводных сетей как внутри помещений, так и вне их с максимальной выходной мощностью передатчика до 1 Вт. В настоящий момент диапазон практически исчерпан в городах для построения сетей вне помещений. Однако, для построения сетей в зданиях он подходит как нельзя лучше, в основном за счет наибольшей зоны покрытия (на одинаковой площади точек доступа придется ставить меньше, чем, например, в диапазоне
45 Стандарт IEEE 802.11а [4]