Проектирование, настройка и обслуживание беспроводных сетей передачи данных на базе семейства стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi)

Содержание курса

1. Введение.
Краткая история радиосвязи с 19 века по текущий день: От Генриха Герца до 802.11ax. Регулирующие организации: FCC/ГКРЧ; ITU-R; IEEE; IETF; Wi-Fi Alliance. Фундаментальные принципы радиосвязи: характеристики радиоволны, несущая, модуляция/манипуляция, методы манипуляции.

2. Основы радиосвязи.
Электромагнитная волна, её характеристики и поведение. Более детальное рассмотрение.

3. Радиочастотные компоненты, измерения и математика
Базовые понятия: передатчик, антенна, приемник, шум, бюджет линии. Единицы измерения мощности, дБ, дБм и мВт, сравнение, формулы перевода.

4. Радиочастотные сигналы и антенны
Характеристики антенны: диаграмма направленности: азимут, угол места, полярные координаты и их интерпретация. Типы антенн: всенаправленные, широконаправленные, узконаправленные. Рассматриваются все доступные варианты, в том числе методы формирования луча антенной решеткой. Поляризация, разнесенный прием, MIMO. Важные параметры: радиовидимость, зона Френеля, кривизна Земли. Монтаж антенн, требования в зависимости от типа, возможные аксессуары. Примеры применения различных антенн в зависимости от задачи.

5. Стандарты IEEE 802.11
От оригинального 802.11-1997 к актуальному 802.11-2020 со всеми современными дополнениями. Динамический выбор частоты и мощности, мультимедийные дополнения, быстрый безопасный роуминг, MESH и т.д. Совместимость стандартов.

6. Технологии расширения спектра
Частотные диапазоны, доступные и перспективные. Узкополосный и широкополосный спектр. OFDM. Ширина диапазона и пропускная способность.

7. Топологии беспроводных сетей (опционально)
Краткий обзор: WWAN (глобальная, напр. 4G), WMAN (городская, напр. несостоявшийся WiMAX), WPAN (персональная, напр. Bluetooth), WLAN (локальная, напр. Wi-Fi). Особенности и области применения. Топологии 802.11, ключевые понятия: точка доступа, клиент, интеграционный сервис (IS), система распределения (DS).

8. 802.11 Доступ к среде.
CSMA/CA, как избежать столкновений? Рассматриваются механизмы: DCF распределенная функция координации, межкадровое пространство, длительность (Duration/ID Field), случайный таймер отсрочки (Backoff), Длина окна (CW length), контроль несущей, гибридная функция координации (HCF), блочное подтверждение и справедливость в эфире (Airtime Fairness).

9. 802.11 Доступ к среде, углубляемся (опционально)
Пакеты, кадры и биты. Канальный уровень, физический уровень. Взаимодействие 802.11 и 802.3. Три типа кадров 802.11. Маячки (Beacon). Пассивное и активное сканирование. Аутентификация и ассоциация. Скорости. Роуминг. ACK. Фрагментация. Защитный механизм. RTS/CTS. Кадры с данными. Управление мощностью, распределение по диапазонам (Band Steering).

10. Архитектура БСПД и клиентские устройства
Клиентские устройства, виды. Уровни управления, контроля и данных. Автономная архитектура, централизованная архитектура, облачная архитектура. Контроллер, CAPWAP, распределенная, унифицированная и гибридная архитектура. Специализированная архитектура (мост, WGB, PtMP, MESH, Array). Системы определения местоположения и управления Wi-Fi сетью (рассмотрение на живых примерах).

11. Внедрение БСПД на различных вертикальных рынках.
Соображения относительно подходов к проектированию и построению Wi-Fi на разных объектах. Рассматриваются особенности, детали и примеры для каждого:
- Образование (институты, школы)
- Здравоохранение (медицинская клиника)
- Производство (заводы, склады)
- Коммерческие объекты (офисы разных типов, бизнес-центры целиком)
- Торговля (ТЦ, магазины, сеть магазинов)
- Спортивно-выставочные сооружения (стадионы, музеи, выставки, экспо-центры)
- Транспорт (метро, наземный транспорт, воздушный и водный транспорт)

12. Хороший дизайн БСПД серьёзно облегчает устранение неисправностей.
Враги хорошего Wi-Fi: интерференция, многолучевое распространение, пересекающиеся каналы, низкое соотношение сигнал/шум, несоответствие уровней мощности, невидимки.
Радиопокрытие, динамическое переключение скоростей, роуминг, со-канальная интерференция (помехи) и многоканальная архитектура. Одноканальная архитектура. Ёмкость и покрытие. Band Steering и RxSOP, дизайн плотных сетей. Данные и голос. От чего зависит производительность? Designed or Worry Later Wi-Fi?

13. Безопасность 802.11
Основы безопасности. ААА. От простого к сложному: изменение алгоритмов шифрования в процессе развития 802.11. Надежная безопасность (RSN). 802.1X, EAP, Сегментация, VPN. Возможные не открытые уязвимости и методы противодействия. Системы обнаружения и предотвращения вторжений WIDS/WIPS, работают ли они?

14. Радиообследование и проектирование.
Основы. Интервью. Что нужно выяснить у заказчика? Документирование. Что запросить? Чертежи! Подготовка: опросник, список оборудования, чертежи. Отчетность: состав и содержание. Дополнительно: анализ спектра. Оборудование. Скоростные измерения. Рекомендации производителя и согласование с ним проекта. Чертежи. Спецификация. Рекомендации по безопасности и обучению.
Особенности проведения обследований в зависимости от типа объекта.
Инструменты: Радиообследование (Ekahau Pro, AirMagnet, Tamograph). Анализатор протоколов (Omnipeek, Wireshark, Metageek Eye P.A.). Анализатор спектра (Channalyzer, встроенные средства Cisco и Unifi). Измерительные адаптеры. Точки доступа. Антенны. Прочие инструменты. Ручной метод определения покрытия. Пассивное и активное радиообследование. Моделирование. Приемо-сдаточные испытания. 2 лабораторных работы на Ekahau Pro.

15. 802.11n, 802.11ac, 802.11ax и будущие протоколы
802.11n HT, в погоне за скоростью. MIMO. Формирование луча (beamforming) 2 частотных диапазона. 40МГц. Короткий защитный интервал. понятие MCS. улучшение MAC уровня. Обратная совместимость.
802.11ac еще быстрее. VHT. Только 5ГГц! каналы до 160МГц. 256QAM. улучшение MAC. MU-MIMO. Требования к инфраструктуре.
802.11ax. будущее уже рядом. OFDMA. OBSS. 1024QAM и еще несколько улучшений.