Článek představuje testovací pracoviště vytvořené pro podporu výuky na
Katedře telekomunikační techniky, které umožňuje studentům podrobné seznámení se
s možnostmi systémů, které pracují v souladu se standardy IEEE 802.11a/b/g a
IEEE 802.16-2004.
Experimental and tutorial workplace for wireless transmission systems
Abstract
This paper will focus on test and experimental laboratory workplace on
Department of Telecommunication Engineering, Faculty of Electrical Engineering,
CTU in Prague. This workplace provides to obtain detailed information about
possibilities of the transmission systems that operate according to standards
IEEE 802.11a/b/g and IEEE 802.16-2004. Workplace serves also for student’s
bachelor and diploma thesis.
Základní přehled jednotlivých standardů IEEE 802.11 je uveden v článku
Trendy
ve standardizaci a používání sítí WLAN. Přehled jednotlivých doplňků ke
standardu 802.11 je popsán v článku
Přehled doplňků standardu IEEE 802.11.
Principy přenosu dat na fyzické vrstvě uvedeného standardu rozebírá článek
Fyzická vrstva Wi-Fi. Popis zařízení, která pracují v souladu se standardem IEEE
80216-2004, je uveden v článku
Přenosy dat ve standardu IEEE 802.16-2004
(WiMAX).
Výukové pracoviště
Cílem výukového pracoviště je poskytnout studentům
denního studia možnost seznámit se s bezdrátovými přenosovými systémy pro
přístupové sítě. Laboratoř přenosové techniky v současné době disponuje všemi
důležitými technologiemi, se kterými se lze setkat v přístupových sítích. K
dispozici je kompletní portfolio přípojek xDSL včetně SHDSL.bis, ADSL2+, VDSL2.
Pro optické pasivní přístupové sítě je laboratoř vybavena přístupovým zařízením
MiniMAP 9100 pro síť EPON. Nově jsou tedy možnosti laboratoře doplněny o
bezdrátové technologie 802.11a/b/g a 802.16-2004.
Výukové pracoviště je umístěno
v mobilní 19” skříni (racku) tak, aby se snadno dala přemístit a využít i v
ostatních laboratořích katedry, a to včetně osobních počítačů s nainstalovaným
programovým vybavením pro demonstraci problematiky bezdrátových sítí. Koncepce
pracoviště dovoluje studentům snadno srovnávat dnes běžnou technologii
802.11a/b/g (Wi-Fi) s technologií 802.16-2004 (WiMAX).
Pro standard IEEE 802.11a/b/g je k dispozici:
- AP Mikrotik router s přídavnou Wi-Fi kartou Atheros AR5414,
- AP Mikrotik router s přídavnou Wi-Fi kartou Atheros AR5414.
Obr. 1 - Přístupový bod Mikrotik.
Zařízení Mikrotik představuje modulární jednodeskové řešení pro směrovací a
přístupové síťové prvky s velkou robustností a spolehlivostí. Jako operační
systém slouží modifikovaná linuxová distribuce se zaměřením na funkcionalitu
prvku jako AP/směrovač. Konfigurace je možná lokálně pomocí sériového portu nebo
vzdáleně ve znakově orientovaném režimu nebo prostřednictvím webového
prohlížeče.
Pro standard IEEE 802.16-2004 je k dispozici:
- základnová stanice BMAX-MBST-IDU- 2CH-DC,
- koncové zařízení uživatele SU-A-4D-OF-3,5a1.
Obr. 2 - Základnová (vlevo) a klientská (vpravo) stanice WiMAX.
BMAX-MBST-IDU- 2CH-DC je základnová jednotka (stanice) WiMAX pro pásmo 3,5
GHz. Je určena pro montáž do standardizované 19” skříně (racku) a slouží pro
řízení a dohled celé sítě, včetně klientských stanic. Jednotka je vybavena
standardními rozhraními ethernet 10/10BASE-TX pro připojení k páteřní síti a
konektorem TNC-female pro připojení externí antény. SU-A-4D-OF-3,5a1 je
klientská rádiová jednotka pro pásmo 3,5GHz.
Pracoviště je dále vybaveno:
- mini PC pro testovací datové přenosy,
- VoIP SIP telefony Granstream,
- přepínače 3Com,
- počítač Dell pro dohled a konfiguraci pracoviště,
- útlumové články.
Blokové schéma pracoviště je uvedeno na následujícím obr. 3. Fotografie
celého pracoviště je zobrazena na obr. 4.
Obr. 3 - Blokové schéma pracoviště Wi-Fi a WiMAX.
Pro potřeby laboratorních cvičení jsou přenosové řetězce jednotlivých
technologií mírně modifikovány. Je nevhodné rušit vysíláním z laboratorního
pracoviště IEEE 802.11a/b/g signály provozovaných služeb v rámci Fakulty
elektrotechnické (především Wi-Fi síť Eduroam). U pracoviště 802.16-2004 je
obdobný problém, neboť v České republice je pásmo pro provoz zmíněné technologie
licencované. Obě technologie mají své vysílací prvky vzájemně propojeny
koaxiálním párem přes útlumový článek, který má za úkol simulovat různý útlum
prostředí.
Využití výukového pracoviště
Studenti se mohou podrobně seznámit s
dnes velmi rozšířenou technologií Wi-Fi pro bezdrátový přenos dat. Mohou si
vyzkoušet konfiguraci jednotlivých uzlů přenosového řetězce obou technologií.
V
rámci laboratorních úloh je možné zaprvé provádět testy závislosti přenosové
rychlosti na útlumu přenosové trasy s ohledem na použitou modulaci a zadruhé je
možné provádět testy prioritizace při přenosu dat, které náležejí různým
službám.
Při testech výkonnosti přenosu studenti musí:
-
správně nakonfigurovat obě
strany přenosového řetězce,
-
v závislosti na nastavení útlumu článku provést
měření závislosti bitové chybovosti přenosové rychlosti vzhledem k použité
modulaci,
-
provést teoretické výpočty pro srovnání s reálně naměřenými
hodnotami.
Při demonstraci podpory prioritizace provozu studenti musí:
- správně
nakonfigurovat obě strany přenosového řetězce,
- v závislosti na velikosti
generovaného datového toku připojenými miniPC ověřit prioritizaci pro data
služby VoIP, která sdílí stejnou šířku pásma s generovaným datovým tokem od
miniPC.
Obr. 4 - Pracoviště bezdrátových technologií na Katedře telekomunikační
techniky.
Závěr
Realizované pracoviště na Katedře telekomunikační techniky dovoluje
názornější představení problematiky bezdrátového přenosu dat v přístupové
telekomunikační síti. Dovoluje studentům srovnávat vlastnosti jednotlivých
technologií v rovnocenných podmínkách přenosu a tím získávat ucelenější přehled
o jejich možnostech a perspektivním využití. Vytvořené laboratorní úlohy
doplňují reálnou demonstrací teoreticky probíranou problematiku na přednáškách
příslušného předmětu a seminárních cvičení.
Tento článek vznikl za podpory grantu FRVŠ F1 1346/2007.
Literatura
[1]
Jareš, P. - Kozlowska, E.: Modern solution of the access network used in subject
Transmission systems. In RTT 2008 [CD-ROM]. Bratislava: STU v Bratislave, 2008,
ISBN 978-80-227-2939-0.
[2] Kocur, Z. - Šafránek, M.: Bezdrátové systémy v přístupové síti. Access
server [online]. 2008, roč. 6, č. 2008020002, s. 200802000. Internet: http://access.fel.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2008020002.
ISSN 1214-9675.
[3] Mach, P.: Přenosy dat ve standardu IEEE 802.16 (WiMAX). Access server
[online]. 2008, roč. 6., č. 2008050005, s. 200805000. Internet: http://access.fel.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2008050005.
ISSN 1214-9675.
Experimentální a výukové pracoviště pro bezdrátové přenosové systémy
