Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Широкополосные беспроводные системы связи: состояние и перспективы Широкополосные. - презентация

1 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Широкополосные беспроводные системы связи: состояние и перспективы Широкополосные беспроводные системы связи: состояние и перспективы Вишневский В.М. Зам. директора ИППИ РАН д.т.н. проф.

2 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Wi-Fi /Wi-MAX в мире – беспроводная революция n Ежемесячно в мире продается 1млн адаптеров стандарта IEEE x n Установлено свыше 20 млн адаптеров стандарта x n Рынок корпоративных сетей технологии Wi-Fi, будет расти на 20% в год до 2008 г (Pyramid Research). n Европа: GPRS рассматривается как дополнение к Wi-Fi на более низком уровне WiMAX – 60% рынка широкополосной связи к 2008 году (Pyramid Research). WiMAX – 60% рынка широкополосной связи к 2008 году (Pyramid Research).

3 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Широкополосные беспроводные сети n Wi-Fi (от англ. Wireless Fidelity) - стандарт широкополосной беспроводной связи семейства x, поддерживающей высокоскоростную передачу данных в режиме точка-многоточка и в режиме точка- точка на расстояния до 20 км. n Wi-MАX – перспективный стандарт семейства для создания широкополосных региональных беспроводных сетей

4 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Московская беспроводная сеть

5 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) CISCO Mbps MRNC каналы CISCO 2511 модемы Обнинск Москва

6 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Преимущества беспроводных сетей n Фактор мобильности n Фактор удаленности n Фактор срочности и масштабируемости n Фактор экономичности

7 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Математические проблемы построения беспроводных региональных сетей Взаимосвязанные задачи: задача размещения базовых станций задача размещения базовых станций оптимальное подключение абонентов региональной сети к базовым станциям (оптимальный синтеза топологической структуры) оптимальное подключение абонентов региональной сети к базовым станциям (оптимальный синтеза топологической структуры) математические модели и методы оценки производительности и надежности беспроводных сетей математические модели и методы оценки производительности и надежности беспроводных сетей выбор оптимальных параметров беспроводных протоколов (типа x и x), выбор оптимальных параметров беспроводных протоколов (типа x и x), модели взаимодействия беспроводных сетей, работающих по разным протоколам (например, GPRS или 3G с x и x) и являющихся частями единой региональной сети модели взаимодействия беспроводных сетей, работающих по разным протоколам (например, GPRS или 3G с x и x) и являющихся частями единой региональной сети

8 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Постановка задачи оптимального размещения базовых станций и подключения к ним локальных компьютерных сетей абонентов Постановка задачи оптимального размещения базовых станций и подключения к ним локальных компьютерных сетей абонентов Целевая функция стоимости W kmn Y km X mn + C n X mn min W kmn Y km X mn + C n X mn min При ограничениях: Y km = 1 ; X kn 1 ; Y km X kn = 1 k Y km = 1 ; X kn 1 ; Y km X kn = 1 k B n X mn b k Y km m B n X mn b k Y km m Где X mn и Y mn - булевы переменные K M N M N K M N M N k=1 m=1 n=1 m=1 n=1 k=1 m=1 n=1 m=1 n=1 N K N K n=1 k=1 M N M N m=1 n=1 M N M N m=1 n=1

9 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Математические модели и методы оценки производительности широкополосных беспроводных сетей Литература 1. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003, 512 с. 2. Вишневский В.М., Семенова О.В. Математические методы исследования систем поллинга. Автоматика и телемеханика, 2006, В.М. Вишневский, А.И. Ляхов, Н.Н. Гузаков. Оценка максимальной производительности беспроводного доступа в Интернет. Автоматика и телемеханика, 2004, Вишневский В.М., Ляхов А.И, Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера, 2005, 592 с. 5. V.M. Vishnevsky and A.I. Lyakov, IEEE wireless LAN: Saturation throughput analysis with seizing effect consideration, Cluster Computing 5, 2002, V.M. Vishnevsky and A.I. Lyakov, Comparative Study of DCF and its Modification in the Presence of Noice, Wireless Networks 11, 2005,

10 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 «прикреплениями» приглашений к передаче и MAC-подтверждений к фреймам данных. n - PCF1 – альтернативная схема с отдельными фреймами приглашений и MAC-подтверждений. n - PCF2 – схема с отдельными фреймами MAC-подтверждений. n - PCF3 – схема с отдельными фреймами MAC-подтверждений только на дубликаты пакетов, получаемых БС.

11 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Необходимость отечественных разработок оборудования беспроводной передачи данных высокая стоимость высокая стоимость низкая приспособленность устройств к местным особенностям климата низкая приспособленность устройств к местным особенностям климата низкая приспособленность устройств к распределению радиочастотного спектра. низкая приспособленность устройств к распределению радиочастотного спектра. Недостатки продукции зарубежных поставщиков оборудования :

12 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) РЭС РАПИРА (Решение ГКРЧ от ) Скорость передачи данных в канале достигает 108 Мбит/с. Используемые частотные диапазоны: МГц, МГц, МГц, МГц и Максимальная выходная мощность устройства 50 мВт – 100 мВт. Структура сигналов, используемых в сети: сигналы с CCK, BPSK и QPSK, а также OFDM сигналы с адаптивной многоуровневой QAM. Дальность передачи в условиях городской застройки составляет км, в условиях сельской местности до 40 км.

13 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Распределение радиочастотного спектра n ГГц (нестандартный, доступен в России) n ГГц (ISM) ГГц (нестандартный) n ГГц ( FCC UNII 1,2) n (нестандартный) n ГГц (европейский, ETSI) n ГГц ( FCC UNII 3) n (нестандартный, доступен в России)

14 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) 4 в одном (логическая схема) n Беспроводный модем (до 108Мбит/c, WPA) n Маршрутизатор (RIP, OSPF, BGP) n Сетевой экран (до 7го уровня OSI) n Сервер доступа (VPN, PPtP, MPPE,RADIUS) n Удаленное управление ( SSH, HTTP, SNMP)

15 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Набор разрабатываемого оборудования (1) Точка доступа и клиентское устройство со стандартным интерфейсом 100BaseT для стыка с оборудованием передачи данных. Возможные применения: Точка доступа и клиентское устройство со стандартным интерфейсом 100BaseT для стыка с оборудованием передачи данных. Возможные применения: Точка доступа, маршрутизатор, обслуживающий 2 – 100 клиентов Точка доступа, маршрутизатор, обслуживающий 2 – 100 клиентов Беспроводный клиент и шлюз для рабочей группы Беспроводный клиент и шлюз для рабочей группы oБеспроводный бридж для прозрачного объединения сегментов сетей Ethernet.

16 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Внешнее исполнение

17 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: Беспроводное устройство, реализующие функции шлюза IP-телефонии на 1-4 телефонных линии с одновременной передачей скоростного цифрового потока. Возможные приложения для такого устройства: оперативно разворачиваемый абонентский вынос на 1-4 телефонных аппарата, оперативно разворачиваемый абонентский вынос на 1-4 телефонных аппарата, загородный таксофон, переговорный пункт с возможностью доступа к услугам цифровой компьютерной связи и Интернет, загородный таксофон, переговорный пункт с возможностью доступа к услугам цифровой компьютерной связи и Интернет, oголосовая и телеметрическая служебная связь на протяженных трассах - автомобильных, кабельных, трубопроводных и др.

18 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Типовой канал Точка-точка

19 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Линия с ретрансляцией n Используется 2 частотных канала n Ответвление Ethernet на каждом пункте ретрансляции

20 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Базовая станция (БС) 1 или 2 сектора

21 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Вынос Базовой Станции

22 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).

23 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Подключение сельских населенных пунктов районные центры областной центр зона высокой плотности телекоммуникаций Зона А Зона В зона низкой плотности телекоммуникаций Зона А Зона В населенные пункты с населением более 500 чел

24 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Беспроводная региональная сеть Покрытие сельских населенных пунктов с использованием сотовой региональной беспроводной сети

25 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Организация системы доступа на удаленных территориях Организация системы доступа на удаленных территориях Системы доступа: дуплексная спутниковая связь и базовая станция радиодоступа на высотном сооружении

26 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Проект информатизации Рязанской области

27 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН) Базовая радиомодемная станция (протокол ) Беспроводная сеть на базе привязного аэростата

28 Институт проблем передачи информации Российской Академии Наук (ИППИ РАН)

29

30

31