Расчет характеристик проектируемой беспроводной сети

Выбор аппаратных средств для реализации предложенного технического решения

Cisco 2500 Series Wireless Controller

Cisco 2500 Series Wireless Controller позволяет обеспечить общесистемные функции беспроводной связи в малых, средних предприятий и филиалах. Предназначен для предоставления связи по протоколу 802.11n. Cisco 2500 Series - беспроводные контроллеры начального уровня, контроллеры, которые обеспечивают связь в режиме реального времени между точками доступа Cisco Aironet для упрощения развертывания и эксплуатации беспроводной сети.

Точки доступа Cisco Aironet 600 Series OfficeExtend Access Points работают по спецификациям 802.11n в двух диапазонах: 2,4 и 5 ГГц, выбирая из них тот, который меньше загружен. Точки доступа различают корпоративные и частные идентификаторы SSID, что позволяет отделять корпоративный трафик от личного (личный трафик надомного работника направляется прямо в Интернет, не загружая корпоративные контроллеры). Новые модели имеют четыре интегрированных порта Ethernet для подключения IP-телефонов, принтеров и других сетевых устройств.

Следует произвести расчет необходимого количества точек доступа для внедрения в проектируемую корпоративную сеть.

Необходимо знать требуемую производительность в пересчете на одного клиента для поддержки передачи данных.

Для сетей стандарта 802.11n скорость передачи 300 Мбит/с с совместным доступом в полудуплексной среде, реальная производительность одной точки доступа не более 50 Мбит/с. Каждому пользователю беспроводной сети необходимо выделить канал пропускной способностью не менее 2 Мбит/с для передачи данных, отправки сообщений, использования различных приложений.

Расчет количества точек доступа.

Пропускную способность канала на одно соединение

(1)

где – скорость передачи данных одной точкой доступа (в нашем случае );

– количество поддерживаемых подключений одной точкой доступа.

Зная пропускную способность канала на одно соединение и тип этого соединения, можно выразить из формулы (1) величину и рассчитать количество подключений к одной точке доступа

(2)

Следовательно, произведем расчет количества пользователей, которых сможет одновременно поддерживать одна точка доступа при передаче данных, учитывая, что среднее количество пользователей равно 50. По формуле (2), имеем:

Для расчета числа точек доступа, необходимого для организации подключений к сети на заданной скорости, воспользуемся формулой

(3)

где – общее количество подключений ();

– количество подключений к сети на заданной скорости, поддерживаемых одной точкой доступа.

Для этого рассчитаем общее количество пользователей.

Максимальное количество пользовательского оборудования в проектируемой сети в общем случае состоит из клиентских станций

(4)

где – количество пользователей сети (в нашем случае равно максимальному количеству рабочих мест, );

Подставляя в формулу (4) численные значения, получим:

Теперь рассчитаем число точек доступа, необходимых для поддержки 50 пользователей согласно (4):

Потребуется 2 точки доступа для обеспечения работы 50 пользователей на этаже, с минимальной скоростью 2 Мбит/с.

Расчет характеристик радиостанций

Следующее выражение отражает связь длины волны с ее скоростью и частотой колебаний в волне

(6)

Где – групповая скорость волны (в случае электромагнитного излучения групповая скорость волны равна скорости света: );

– частота колебаний ( для стандарта 802.11n).

По формуле (3.6), длина волны для частоты 2,4 ГГц:

Коэффициент усиления системы измеряется в ватах и определяется по формуле

(7)

где – мощность радиопередатчика;

– коэффициент усиления антенны передатчика;

– коэффициент усиления антенны приемника;

– потери в кабеле передатчика;

– потери в кабеле приемника;

– чувствительность приемника при желаемой скорости передачи.

Намного удобнее проводить эти же вычисления с помощью логарифмов, используя в качестве единицы измерения децибелы [2]. Тогда все вычисления сведутся к сложению и вычитанию

(8)

Параметры , , , , и называются энергетическими потенциалами линии связи.

Такие характеристики радиостанции, как зона уверенного приема и пропускная способность, напрямую связаны с радиусом действия и скоростью передачи данных.

Радиус действия – это расстояние, на котором потери на трассе становятся равными коэффициенту усиления системы

(9)

Чтобы от коэффициента усиления системы перейти к ее радиусу действия в условиях развертывания проектируемой сети, воспользуемся формулой для расчета потерь на трассе

(10)

Используем модель потерь на трассе, когда потери пропорциональны четвертой степени расстояния

(11)

В таком случае при каждом удвоении расстояния потери будут возрастать не на 6 дБ, а на 12 дБ ().

Выразим радиус действия радиостанции. Для этого сначала преобразуем формулу (12)

(12)

Выражая из (12) величину , получим

(13)

Обозначим величину в (3.13), стоящую в правой части через :

(14)

Выражая из (3.14) радиус действия, получим:

(15)

где .

Модель точки доступа Cisco AIR–AP1250 может работать в двух диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Планируется работа в диапазоне 2,4 ГГц, так как частота 5 ГГц запрещена для использования в России.

Сначала найдем коэффициент усиления системы . Для этого нам понадобится знать:

мощность радиопередатчика;

потери в кабеле передатчика;

коэффициент усиления антенны передатчика;

коэффициент усиления антенны приемника;

потери в кабеле приемника;

чувствительность приемника при желаемой скорости передачи.

Доступные установки мощности радиопередатчика для выбранной модели радиостанции приведены в Таблице 4.

Таблица 4 - Доступные установки мощности радиопередатчика Cisco AIR–AP1250

Диапазон 2,4 ГГц
, мВт	, дБм

Выберем максимальную мощность радиопередатчика: 15 дБм для диапазона 2,4 ГГц.

Потери в кабеле передатчика и приемника отсутствуют, так как используется интегрированные антенны. Коэффициент усиления всенаправленной антенны равен 2,2 дБ.

Для максимальной скорости передачи (300 Мбит/с) чувствительность приемника должна быть на уровне −71 дБм.

Согласно формуле (3.8), коэффициент усиления системы в диапазоне 2,4 ГГц:

Расчетные данные занесем в Таблицу 5.

Таблица 5 - Энергетические потенциалы радиостанции

Наименование и размерность параметра	Обозначение	Численное значение 2,4 ГГц
Мощность передатчика, дБм
Потери в кабеле передатчика, дБ
Коэффициент усиления антенны передатчика, дБ		2,2
Коэффициент усиления антенны приемника, дБ		2,2
Потери в кабеле приемника, дБ
Чувствительность приемника, дБм		−71
Коэффициент усиления системы, дБ		90,4

Из определения радиуса действия следует, что в уравнении (15) вместо необходимо подставить рассчитанное значение . Рассчитаем параметр для указанных энергетических потенциалов радиостанции:

;

Тогда радиус действия радиостанции в диапазоне 2,4 ГГц:

(3.16)

Полученное значение удовлетворяет размерным характеристикам. Примем расположение точек доступа таким, чтобы осуществлялось гарантированное перекрытие зон доступа (рис.8).

Обозначения:

- персональный компьютер, - тонкий клиент,

- сервер, - точка доступа, - сетевой жгут (кабель),

- концентратор, - кабель точки доступа

Рисунок 8 - Размещение точек доступа

Дата добавления: 2015-07-13