Experimentální a výukové pracoviště pro bezdrátové přenosové systémy

Autor: P. Jareš, Z. Kocur <jaresp(at)fel.cvut.cz>, Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL, Téma: Bezdrátový přístup, Vydáno dne: 10. 12. 2008

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:
obr1

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:
obr2

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:

Blokové schéma pracoviště je uvedeno na následujícím obr. 3. Fotografie celého pracoviště je zobrazena na obr. 4.

obr3

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: Při demonstraci podpory prioritizace provozu studenti musí:
obr4

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.feld.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.feld.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2008050005. ISSN 1214-9675.