Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Вишневский В. М. Широкополосные беспроводные сети Математические проблемы построения Технологии и технические средства Решение проблемы «информационного неравенства»
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Беспроводные сети: Спутниковые n Сотовые телефонные n Широкополосные (LAN/MAN) n Атмосферные оптические n И др. n
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Преимущества беспроводных сетей Фактор мобильности n Фактор удаленности n Фактор срочности и масштабируемости n Фактор экономичности n
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Широкополосные беспроводные сети n n Wi-Fi (от англ. Wireless Fidelity) - стандарт широкополосной беспроводной связи семейства 802. 11, поддерживающей высокоскоростную передачу данных в режиме точка-многоточка и в режиме точка-точка на расстояния до 50 км. Wi. MАN – перспективный стандарт семейства 802. 16 для создания широкополосных региональных беспроводных сетей
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Спецификации стандарта 802. 11 n Существуют следующие спецификации стандарта 802. 11: - 802. 11 - обеспечивает передачу 1 или 2 Мбит/с в полосе 2, 4 Ггц; - 802. 11 a - расширение 802. 11, обеспечивает до 54 Мбит/с в полосе 5 Ггц; - 802. 11 b - расширение 802. 11, обеспечивает 11 Мбит/с, а также 5, 5, 2 и 1 Мбит/с в полосе 2, 4 Ггц; - 802. 11 g - обеспечивает 20 и более Мбит/с в полосе 2, 4 Ггц
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Спецификации стандарта 802. 16 n Существуют следующие спецификации стандарта 802. 16: – 802. 16 - обеспечивает передачу 70 Мбит/с в полосе 10 -66 Ггц; – 802. 16 a - расширение 802. 16, обеспечивает передачу до 70 Мбит/с в полосе 2 -11 Ггц.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Wi-Fi /Wi. MAN в мире – беспроводная революция n n n Ежемесячно в мире продается 1 млн адаптеров стандарта IEEE 802. 11(Электроника 1. 2003) Установлено свыше 20 млн адаптеров стандарта 802. 11 b Рынок корпоративных сетей технологии Wi-Fi, будет расти на 20% в год (Pyramid Research). Европа: “GPRS рассматривается как дополнение к Wi-Fi на более низком уровне” Wi. MAN – 60% рынка широкополосной связи (Pyramid Research).
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Частотное лицензирование n n n В диапазоне 2, 4 ГГц Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) принято Положение о порядке использования на территории Российской Федерации внутриофисных систем передачи данных в полосе частот 24002483, 5 МГц (протокол 18/3 от 29. 04. 02). Россия – весь радиочастотный спектр лицензируется Во многих странах – нелицензируемые участки спектра: 2. 4 ГГц, 5. 3 ГГц, 5. 8 ГГц
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Математические проблемы построения беспроводных региональных сетей Взаимосвязанные задачи: Ø задача размещения базовых станций Ø оптимальное подключение абонентов региональной сети к базовым станциям (оптимальный синтеза топологической структуры) Ø математические модели и методы оценки производительности и надежности беспроводных сетей Ø выбор оптимальных параметров беспроводных протоколов (типа 802. 11 x и 802. 16 x), Ø модели взаимодействия беспроводных сетей, работающих по разным протоколам (например, GPRS или 3 G с 802. 11 x и 802. 16 x) и являющихся частями единой региональной сети
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Постановка задачи оптимального размещения базовых станций и подключения к ним локальных компьютерных сетей абонентов Целевая функция стоимости K M N 0 = Wkmn Ykm Xmn + Cn Xmn min k=1 m=1 n=1 m=1 n=1 При ограничениях: M N M N Ykm = 1 ; Xkn 1 ; Ykm Xkn = 1 k m=1 n=1 m=1 n=1 N K Bn. Xmn bk. Ykm m n=1 k=1 Где Xmn и Ymn - булевы переменные
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Рассмотрена и решена задача топологического проектирования беспроводных региональных сетей n Сформулирована общая задача размещения беспроводных базовых станций в региональных компьютерных сетях, подключения к ним абонентов и соединения их между собой. n Без существенной потери точности предложена декомпозиция задачи на две подзадачи в силу аддитивности целевой функции. n Введены булевы переменные и сформулирована задача целочисленного программирования. Задача сведена к линейной задаче псевдобулевой оптимизации. n Проведён сравнительный анализ методов решения полученной задачи с позиции решения задач большой размерности. Предложено использование метода псевдобулевой оптимизации с применением процедуры Дэвиса-Путнама.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Технологии и технические средства Примеры крупномасштабных широкополосных беспроводных сетей n Использование технологий высотных платформ n Отечественные разработки беспроводных технических средств n
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Radio cell Hillock (Кудринская пл. ) Президиум РАН но Оп ИППИ РАН Интернет провайдер то ок вол Radio cell МГУ Московская беспроводная сеть
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Секторная антенна базовой станции
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) МГУ IATE 2 Mbps МТС 9 CISCO 2511 ATM Switch GNC NPO Runnet модемы MRMC MRNC CISCO 2511 каналы ИППИ РАН VNII GS RAS 10 Mbps ATM switch Mairie FHI оп т Обнинск ов ол ок н OKSON о 10 Mbps GNC FEI Москва
Беспроводная сеть на базе привязного аэростата Базовая радиомодемная станция (протокол 802. 11)
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН)
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Система стабилизации базовой станции
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Необходимость отечественных разработок оборудования беспроводной передачи данных n Ø Ø Ø Недостатки продукции зарубежных поставщиков оборудования : высокая стоимость низкая приспособленность устройств к местным особенностям климата низкая приспособленность устройств к распределению радиочастотного спектра.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Сравнительная характеристика DCF (distributed coordination function) и PCF(point coordination function) n - PCF – основная схема с n n n «прикреплениями» приглашений к передаче и MAC-подтверждений к фреймам данных. - PCF 1 – альтернативная схема с отдельными фреймами приглашений и MAC-подтверждений. - PCF 2 – схема с отдельными фреймами MAC -подтверждений. - PCF 3 – схема с отдельными фреймами MAC -подтверждений только на дубликаты пакетов, получаемых БС.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Набор разрабатываемого оборудования (1) • Точка доступа и клиентское устройство со стандартным интерфейсом 100 Base. T для стыка с оборудованием передачи данных. Возможные применения: o Точка доступа, маршрутизатор, обслуживающий 2 – 100 клиентов o Беспроводный клиент и шлюз для рабочей группы o Беспроводный бридж для прозрачного объединения сегментов сетей Ethernet.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Набор разрабатываемого оборудования (2) • Беспроводное устройство, реализующие функции шлюза IP-телефонии на 1 -4 телефонных линии с одновременной передачей скоростного цифрового потока. Возможные приложения для такого устройства: o оперативно разворачиваемый абонентский вынос на 1 -4 телефонных аппарата, o загородный таксофон, переговорный пункт с возможностью доступа к услугам цифровой компьютерной связи и Интернет, o голосовая и телеметрическая служебная связь на протяженных трассах - автомобильных, кабельных, трубопроводных и др.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Набор разрабатываемого оборудования (3) • Устройство с двумя беспроводными интерфейсами и одним интерфейсом 100 Base. T, способное работать в следующих приложениях: o ретранслятор с частотным переносом, осуществляющий регенерацию данных на протяженных многопролетных линиях, при этом наличие цифрового интерфейса 100 Base. T делает возможным ответвление цифрового потока и реализацию сложных схем ретрансляции на 3 и более направлений посредством нескольких однотипных устройств, объединенных между собой и размещенных на одном узле o точка доступа, обслуживающая одновременно 2 секторных антенны и 2 группы абонентов.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Набор разрабатываемого оборудования (4) • Модульный узловой беспроводный маршрутизатор и сервер удаленного доступа, допускающий установку до 6 -ти беспроводных интерфейсов, до 8 -ми портов типа 100 Base. T. При укомплектации соответствующими антеннами, может быть настроено для выполнения следующих функций: o Маршрутизатор и сервер беспроводного абонентского доступа, обслуживающий одновременно 2 -6 секторов и до 300 абонентов o Сложный узловой ретранслятор на 2 -6 направлений с возможным ответвлением цифрового потока, организации VPN – каналов и пр. o Устройство передачи данных типа точка – точка, позволяющее передавать параллельно 2 – 6 цифровых потоков и объединять несколько беспроводных потоков, разнесенных по частотам, в один агрегированный скоростной канал. Это позволяет достичь эффективной пропускной способности канала до 200 Мбит/c при наличии достаточного частотного ресурса.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Инфракрасное соединение 10 M bps Пользователь LAN Интернет провайдер
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Инфракрасный модем
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Решение проблемы «информационного неравенства» n Федеральным законом «О связи» , принятым в июне 2003 года, к универсальным услугам связи относятся услуги по передаче данных и предоставлению доступа к сети "Интернет" с использованием пунктов коллективного доступа. При этом закон гарантирует, что в поселениях с населением не менее чем пятьсот человек должен быть создан не менее чем один пункт коллективного доступа к сети "Интернет" (Гл. 8, ст. 57, п. 1, 2).
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Преимущества Wi. Fi/Wi. MAN беспроводного доступа n Позволяют максимально экономически эффективно и оперативно решать задачи информатизации жителей России: – Быстрота проектирования и реализации сети. – Низкая стоимость реализации по сравнению с другими технологиями. – Возможность охвата обширных территорий. – Высокая скорость подключения абонентов и возможность передачи не только данных, но и голоса (IP-телефония). – Самоокупаемость на этапе эксплуатации за счет подключения к базовой станции не только организации социальной сферы и государственного управления, но и коммерческих структур. – Простота и низкая стоимость эксплуатации.
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Схема телекоммуникаций в регионе областной центр районные центры населенные пункты с населением более 500 чел Зона В Зона А зона высокой плотности телекоммуникаций Зона В зона низкой плотности телекоммуникаций
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Подключение сельских населенных пунктов областной центр районные центры населенные пункты с населением более 500 чел Зона В Зона А зона высокой плотности телекоммуникаций Зона В зона низкой плотности телекоммуникаций
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Беспроводная региональная сеть Покрытие сельских населенных пунктов с использованием сотовой региональной беспроводной сети
Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Организация системы доступа на удаленных территориях Системы доступа: дуплексная спутниковая связь и базовая станция радиодоступа на высотном сооружении
Скачать презентацию Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук ИППИ
WiFi_general.ppt