Projekt sieci dostępowej w technice WLAN PDF

Preview

Summary

Download Projekt sieci dostępowej w technice WLAN PDF

Description

Politechnika Opolska Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Kierunek: Informatyka

PRZEDMIOT:

Teleinformatyka – wybrane zagadnienia

Kierunek studiów: Semestr.:

INFORMATYKA

Rok stud.: Rok akad.:

Temat projektu:

Projekt sieci dostępowej w technice WLAN

Pr o j e k t nazwisko

wykonali

imię

1.

nazwisko

imię

ocena

data

2. ocena

1.

data 1.

Zajęcia odbywały się w dniu:

o godz.

Termin oddania projektu

Projekt oddano:

Spis treści 1.

Wstęp..................................................................................................................................4

1.1. Podstawa opracowania projektu.................................................................................4 1.2. Wymagania zamawiającego........................................................................................4 1.3. Architektura, technologia i rodzaj sieci radiowej.......................................................4 1.4. Ograniczenia formalno-prawne, normy......................................................................5 1.5. Usługi........................................................................................................................10 2. Zasięg sieci........................................................................................................................10 2.1. Wykaz punktów adresowych....................................................................................10 2.2. Mapa zasięgu............................................................................................................12 3. Infrastruktura sieci............................................................................................................13 3.1. Budowa sieci w oparciu o systemy radiowe.............................................................13 3.2. Istniejąca infrastruktura sieci WLAN na osiedlu......................................................13 3.3. Koncepcja sieci.........................................................................................................14 3.3.1. Informacje o lokalizacji węzłów dostępu do Internetu globalnego (POP-OLT) 14 3.3.2. Informacje o sytuacji w zakresie wolnych częstotliwości na terenie miejscowości.....................................................................................................................16 3.3.3. Planowany zasięg..............................................................................................16 3.3.4. Planowanie sektorów i kanałów........................................................................16 3.4. Wybór dostawcy urządzeń........................................................................................17 3.5. Założenia systemu eksploatacji i zarządzania siecią................................................17 4.1.Zasoby widmowe, kanały pasma 5 GHz, adresy IP.......................................................20 4.2 Podział komórki na sektory............................................................................................21 4.3. Lokalizacja stacji bazowej (AP Site), instalacja anteny.................................................25 4.3.1 Wysokość skuteczna zawieszenia anteny................................................................26 4.4. Bilans łącza....................................................................................................................26 4.4.1.Model FSL i tłumienie w wolnej przestrzeni...........................................................28 4.4.2.Obliczenia RSL........................................................................................................28 trasy AP Site- CPE............................................................................................................28 4.4.3.Strefa Fresnela teoria str.5-6 + policzyć R1 w połowie najdłuższej trasy...............28 AP Site- CPE.....................................................................................................................28 4.4.3 Strefa Fresnela.........................................................................................................28 4.4.4. Dobór sprzętu do wartości EIRP.............................................................................30 4.5. Symulacje komputerowe zasięgu sieci..............................................................................30 4.5.1. Projektowanie łączy Point-To-Point za pomocą aplikacji AlphiMax.....................30 4.5.2. Planowanie zasięgu - program RadioMobile..........................................................31 5. Dostęp do Internetu globalnego............................................................................................32 5.1. Wybór dostawcy hurtowego...........................................................................................32 5.2. Dobór sprzętu sieciowego..............................................................................................32 6. Zasilanie................................................................................................................................32 7. Schemat okablowania...........................................................................................................32 7.1. Stacja bazowa.................................................................................................................33 7.2. Wyposażenia abonenta...................................................................................................40 7.3. Dostęp do Internetu globalnego.....................................................................................42 8. Pasywne elementy sieci radiowej: anteny, złącza, kable koncentryczne..............................42

9. Określenie cen usług.............................................................................................................42 10. Harmonogram realizacji projektu.......................................................................................43 11. Szczegółowa procedura odbioru sieci, pomiary.................................................................43 12.1. Koszt instalacji stacji bazowej.....................................................................................43 12.2. Koszt instalacji abonenckiej.........................................................................................44 12.3 Koszty eksploatacyjne..................................................................................................45 13. Literatura.............................................................................................................................49

1. Wstęp Celem opracowania jest zaprojektowanie sieci dostępowej w technologii WLAN (Wireless Local Area Network) obejmującej swoim zasięgiem domki jednorodzinne znajdujące się w pobliżu Osiedla Armii Krajowej. W projekcie przedstawiono podstawowe założenia oraz wymagania sieci radiowej opracowane na podstawie warunków zawartych w zamówieniu.

1.1. Podstawa opracowania projektu Projekt sieci radiowej opracowano na podstawie wymagań uwzględnionych w umowie zawartej z Urzędem Miasta i Gminy Opola., biorąc pod uwagę obowiązujące normy i przepisy prawne. Plan uwzględnia także specyfikę lokalnego rynku oraz architekturę terenu, na którym funkcjonować ma projektowana sieć.

1.2. Wymagania zamawiającego Zgodnie z treścią umowy zawartej z Urzędem Miasta i Gminy Opola projektowana sieć dostępowa musi spełniać następujące wymagania: 

 

Sieć radiowa Wi-Fi obejmować ma zasięgiem domki jednorodzinne znajdujące się w pobliżu Osiedla Armii Krajowej przy ulicach Pużaka, Wiejska i Grabowa w Opolu. Sieć ma zapewnić mieszkańcom wymienionych ulic stały i niezawodny dostęp do sieci Internet. Wykonawca zobowiązuje się do objęcia dostarczonej usługi oraz produktów gwarancją na okres 2 lat oraz do zapewnienia serwisu zarówno bezpłatnego w ramach gwarancji jak i pogwarancyjnego.

1.3. Architektura, technologia i rodzaj sieci radiowej Projektowania sieć FWA (Fixed Wireless Access) będzie siecią WLAN posiadającą dwukierunkowy kanał transmisji danych zgodny ze standardem IEEE 802.11 n w paśmie 5GHz. Standard ten wykorzystuje modulację OFDM (ang. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) stosowaną często w technice dostępu do internetu ADSL. w metodzie tej Zamiast jednej szybkiej transmisji przesyła się wiele wolnych strumieni danych, które są przez to mniej narażone na uszkodzenie w wyniku wielodrogowości, zapobiegając problemom z niej wynikającym. Projektowana sieć obejmie docelowy obszar z położoną w bezpośrednim sąsiedztwie, od strony zachodniej stacją bazową. Stacja ta zostanie umieszczona na budynku mieszkalnym, aby zapewnić bezpośrednią widoczność stacji (LOS) z wszystkich budynków abonenckich. W celu zapewnienia skutecznej pracy sieci, również w przyszłości, stacja ta zostanie zainstalowana na maszcie o odpowiedniej wysokości, tak aby rosnące drzewa oraz nowo powstałe budynki nie utrudniały jej działania. Projektowana sieć działa w oparciu o standard 802.11n, co zapewni użytkownikom wymaganą przepustowość 120 Mb/s (dla danego sektora). Standard ten działa na częstotliwościach 2,4 GHz lub 5 GHz. Połączenia 802.11n mogą korzystać z technologii Multiple Input Multiple Output (MIMO) wykorzystując wiele anten do nadawania/odbioru sygnału. Sygnał jest w takim przypadku

dzielony na kilka strumieni a następnie nadawany z kilku źródeł i odbierany przez kilka odbiorników (standardowo MIMO 2x2 lub 3x3). Ponadto urządzenia 802.11n potrafią wykorzystywać dwa kanały transmisyjne (2x20MHz) do stworzenia jednego połączenia, co teoretycznie dodatkowo podwaja dostępną prędkość transmisji. Projektowana sieć wykorzysta częstotliwość 5 GHz.

1.4. Ograniczenia formalno-prawne, normy Zgodnie z ustawą Prawo Budowlane (Dz. U. nr 207 poz. 2016 z 2003 roku), na pod-stawie art. 29, ust 2 pkt 15, pozwolenia na budowę nie wymaga wykonywanie robót budowlanych podlegających na instalowaniu urządzeń na obiektach budowlanych. Na podstawie art. 30, ust. 1 pkt 3 lit. b), nie wymaga zgłoszenia właściwemu organowi wykonywanie robót budowlanych polegających na instalowaniu urządzeń o wysokości po-niżej 3 metrów na obiektach budowlanych. Ustawa o Ochronie Środowiska o instalacji urządzeń radiowych wymaga przeprowadzania analiz oddziaływania na środowisko a czasem konieczne jest wykonanie pomiarów pól elektromagnetycznych w otoczeniu obiektu. Zgodnie z ustawą Prawo Budowlane (Dz. U. nr 207 poz. 2016 z 2003 roku), na podstawie art. 29, ust 2 pkt 15, pozwolenia na budowę nie wymaga wykonywanie robót budowlanych podlegających na instalowaniu urządzeń na obiektach budowlanych. Na podstawie art. 30, ust. 1 pkt 3 lit. b), nie wymaga zgłoszenia właściwemu organowi wykonywanie robót budowlanych polegających na instalowaniu urządzeń o wysokości poniżej 3 metrów na obiektach budowlanych. Ustawa o Ochronie Środowiska o instalacji urządzeń radiowych wymaga przeprowadzania analiz oddziaływania na środowisko a czasem konieczne jest wykonanie pomiarów pól elektromagnetycznych w otoczeniu obiektu. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska z dnia 11 sierpnia 1998 r. [23] określa:  dopuszczalne poziomy elektromagnetycznego promieniowania niejonizującego, jakie mogą występować w środowisku;  szczegółowe zasady ochrony ludzi i środowiska przed elektromagnetyczny promieniowaniem niejonizującym w postaci: o pól elektrycznych i magnetycznych stałych; o pól elektrycznych i magnetycznych o częstotliwości 50Hz, wytwarzanych przez stacje i linie elektroenergetyczne; o pól elektromagnetycznych o częstotliwościach od 1 kHz do 300000 MHz, wytwarzanych w szczególności przez urządzenia radiokomunikacyjne, radionawigacyjne i radiolokacyjne zwanych dalej obiektami, źródłami albo urządzeniami wytwarzającymi elektromagnetyczne promieniowanie niejonizujące;  wymagania obowiązujące przy wykonywaniu pomiarów kontrolnych elektromagnetycznego promieniowania niejonizującego; Tabela 1.1. Zakresy częstotliwości i parametry techniczne urządzeń przeznaczonych dla sieci WLAN

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury dopuszcza określone wartości mocy promieniowanej. Dla sprzętu pracującego w nielicencjonowanym zakresie częstotliwości 5 500 - 5 700 MHz, dopuszczalna wartość mocy promieniowania to 1 W. Sieć musi spełniać standard IEEE 802.11 a/b/g/n. Zalecany jest standard IEEE 802.11 n. Standard ten umożliwia realną przepustowość 150 Mbit/s przy paśmie o szerokości 40 MHz. Urządzenia 802.11n potrafią wykorzystywać dwa kanały transmisyjne do stworzenia jednego połączenia, co teoretycznie dodatkowo podwaja dostępną prędkość transmisji. Tabela 1.2. Standard IEEE 802.11 a/b/g/n Szybkości (Mb/s)

Pasmo częstotliwości

Typ modulacji

Uwagi

802.11

1, 2

2,4

FHSS, DSSS, IR

Pierwszy standard określany jako 802.1y

802.11a

6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54

5

OFDM

Publikacja 1999, urządzenia w 2001

802.11b

1, 2, 5.5, 11

2,4

HR-DSSS,CCK

Rozszerzenie 802.1y do pracy z prędkością 5.5 oraz 11 Mb/s (publikacja 1999)

802.11g

1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54

2,4

HR-DSSS, CCK, OFDM

Nazwa

802.11n

100, 150, 300, 450, 600

802.11ac

433, 867, 1300, 1733, ..., 6928

2,4 lub 5

5

czasami

Zgodny wstecz z 802.11b, 2003

OFDM

Wyższe wymagania co do prędkości na rynku od 2006, pasmo nadawania o szerokości ok. 20 lub 40 MHz, dzielone na maksymalnie 4 strumienie (przy wykorzystaniu 4 anten MIMO)

OFDM

Wyższe wymagania co do prędkości na rynku od 2012, max. 8 jednoczesnych kanałów w trybie MIMO

Pozwolenie na budowę masztu o H>3m Budowa masztu lub wieży na dachu lub działce budowlanej zgłoszona jako "inna budowla" wymaga pozwolenia budowlanego za opłatą 155zł [Dz.U. z 2006r Nr 225, poz.1635 - ustawa o opłacie skarbowej, dział 9 Pozwolenia 1.h) innych budowli]. Jednak pozwolenie wymaga projektu z obliczeniami statycznymi którego koszt wynosi około 1500zł lub więcej. Jedyny przepis o WT telekomunikacyjnych obiektów budowlanych głównie linii kablowych podaje tylko definicje różnych konstrukcji dzieląc je na antenowe konstrukcje wsporcze, maszty antenowe bez lub z odciągami oraz wieże antenowe. Jest to Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 2005r zmienione w 2010r (Dz.U. Nr 115, poz. 773).

Pozostałe normy A. Normy związane z instalacją okablowania LAN Tabela 1.3. Normy znajdujące zastosowanie w projektowaniu sieci LAN, IP Etap

Etap

Etap planowania

Etap

Etap eksploatacji

projektowania budynku PN-EN 50310

projektowania okablowania PN-EN 50173-1 PN-EN 50173-2 PN-EN 50173-3 PN-EN 50173-4 PN-EN 50173-5

implementacji PN-EN 50174-1 PN-EN 50174-2 PN-EN 50174-3 PN-EN 50310

PN-EN 50174-1 PN-EN 50174-2 PN-EN 50174-3 PN-EN 50346 PN-EN 50310

PN-EN 50174-1 50132-7

Opis norm znajdujących zastosowanie w projektowaniu sieci LAN, IP: PNEN.501731:2007(U)Technika informatyczna Systemy okablowania strukturalnego Część 1: Wymagania ogólne. Przedstawiono wykaz struktur i konfiguracji podsystemów okablowania szkieletowego stosowanego w różnych typach pomieszczeń objętych normami serii EN 50173. Określono również wymagania stawiane kanałom, łączom i elementom oraz przedstawiono wzorcowe realizacje okablowania szkieletowego, wspomagające wymagania wszystkich norm serii EN 50173. Nie określono wymagań bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), które są przedmiotem innych norm i przepisów. PNEN.501732:2007(U)Technika informatyczna Systemy okablowania strukturalnego Część 2: Lokale biurowe. Określono strukturalne okablowanie wspomagające szeroki zakres usług komunikacyjnych do stosowania w obrębie pomieszczeń biurowych obejmujących pojedyncze budynki lub zespoły budynków tworzących osiedla (kampusy). Obejmuje zarówno okablowanie symetryczne jak i okablowanie światłowodowe. Zawarto dodatkowe wymagania specyficzne dla pomieszczeń biurowych, w których największa odległość dla usług komunikacyjnych nie przekracza 2000 m. Nie określono wymagań bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), które są przedmiotem innych norm i przepisów. PNEN.501733:2007(U)Technika informatyczna Systemy okablowania strukturalnego Część 3: Pomieszczenia przemysłowe. Określono zasady realizacji okablowania strukturalnego przeznaczonego do szerokiego zakresu zastosowań telekomunikacyjnych związanych z automatyzacją, sterowaniem i monitorowaniem w pomieszczeniach przemysłowych. Obejmuje okablowanie realizowane za pomocą linii symetrycznych i światłowodowych. Niniejsza norma stanowi rozwinięcie wymagań zawartych w EN 501731. Zawarto dodatkowe wymagania specyficzne dla pomieszczeń przemysłowych, w których usługi telekomunikacyjne są rozprowadzane na odległość do 10 000 m. W uzupełnieniu do wymagań zawartych w EN 501731, w niniejszej Normie Europejskiej określono: a) strukturę okablowania strukturalnego dostosowaną do zastosowań w pomieszczeniach przemysłowych; b) możliwości realizacji; c) dodatkowe wymagania wynikające z zastosowań w warunkach przemysłowych. PNEN.501734:2007(U)Technika informatyczna Systemy okablowania strukturalnego Część 4: Lokale mieszkaniowe. Określono strukturalne okablowanie mieszkaniowe, instalowane do realizacji kilku grup zastosowań, wykorzystujące symetryczne i współosiowe okablowanie jako właściwe. Mieszkanie może stanowić pojedynczy budynek, większą grupę budynków lub tylko część budynku obejmującego więcej niż jedno mieszkanie. Zawarto dodatkowe

wymagania specyficzne dla strukturalnego okablowania mieszkaniowego. Nie określono wymagań bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), które są przedmiotem innych norm i przepisów. PNEN.501735:2007(U)Technika informatyczna Systemy okablowania strukturalnego Część 5: Ośrodki obliczeniowe. Określono strukturalne okablowanie wspomagające szeroki zakres usług komunikacyjnych do stosowania w obrębie ośrodków obliczeniowych. Obejmuje zarówno okablowanie symetryczne jak i okablowanie światłowodowe. Zawarto dodatkowe wymagania specyficzne dla ośrodków obliczeniowych, w których maksymalna odległość dla usług komunikacyjnych nie przekracza 2000m. Nie określono wymagań bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), które są przedmiotem innych norm i przepisów. PNEN.501741:2002Technika informatyczna Instalacja okablowania Część 1: Specyfikacja i zapewnienie jakości. Określono wymagania i wskazówki dotyczące specyfikacji i zapewnienia jakości okablowania informatycznego przez zdefiniowanie: ustaleń wykorzystywanych podczas specyfikowania okablowania, dokumentacji odnoszącej się do zapewnienia jakości i procedur, wymagań dotyczących dokumentacji i administrowania okablowaniem, zaleceń dotyczących napraw i konserwacji okablowania. Podano 43 definicje. PNEN.501742:2002Technika informatyczna Instalacja okablowania Część 2: Planowanie i wykonawstwo instalacji wewnątrz budynków. Określono szczegółowe wymagania dotyczące planowania, projektowania, wykonawstwa i obsługi okablowania wewnątrz budynków, za pomocą symetrycznych kabli metalowych oraz światłowodowych na potrzeby techniki informatycznej. Norma ma zastosowanie do okablowania informatycznego stosowanego w analogowych i cyfrowych systemach telekomunikacyjnych. Podano strategię planowania (mapy tras), zasady projektowania i instalowania okablowania metalowego i światłowodowego w zależności od zastosowania, środowiska elektromagnetycznego, infrastruktury budynkowej i stosowanych urządzeń. Podano 18 terminów. PNEN.501743:2005Technika informatyczna Instalacja okablowania Część 3: Planowanie i wykonawstwo instalacji na zewnątrz budynków. Określono szczegółowe wymagania dotyczące planowania, projektowania, wykonawstwa i obsługi ...