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

Содержание курса

Модуль 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

Модуль 2. Основы радиосвязи

• Электромагнитная волна, её характеристики и поведение. Более детальное рассмотрение

Модуль 3. Радиочастотные компоненты, измерения и математика

• Базовые понятия: передатчик, антенна, приемник, шум, бюджет линии
• Единицы измерения мощности, дБ, дБм и мВт, сравнение, формулы перевода

Модуль 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

Модуль 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

Модуль 6. Технологии расширения спектра

• Частотные диапазоны, доступные и перспективные
• Узкополосный и широкополосный спектр. OFDM. Ширина диапазона и пропускная способность

Модуль 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)

Модуль 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).

Модуль 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).

Модуль 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).

Модуль 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)

Модуль 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?

Модуль 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?

Модуль 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.

Модуль 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.