1. Δήμος Κορίνθου
Μελέτη Ανάπτυξης
Ασύρματων Ευρυζωνικών Υπηρεσιών
για το εμπορικό κέντρο του
Δήμου Κορίνθου
ΙΟΥΝΙΟΣ 2009
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
1
2. Δήμος Κορίνθου
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
2
4. Δήμος Κορίνθου
1. Εισαγωγή
Υφιστάµενο Πλαίσιο Ευρυζωνικότητας στην Χώρα µας
Η ανάπτυξη της ευρυζωνικότητας στην χώρα μας είναι στην πρώτη προτεραιότητα
καθώς η Ελλάδα υπολείπεται σημαντικά του Ευρωπαϊκού Μέσου Όρου. Το κύριο βάρος
στην παροχή ευρυζωνικών συνδέσεων αφορά σε συνδέσεις ADSL μέχρι 2 Mbps ενώ
πρόσφατα αναπτύσσονται συνδέσεις ADSL υψηλής ταχύτητας για την παροχή μεγαλύτερης
χωρητικότητας. Η πραγματική χωρητικότητα που καταλήγει στον τελικό καταναλωτή είναι
σημαντικά χαμηλότερη της «ονομαστικής» καθώς ρόλο παίζουν οι υποδομές χαλκού του
ΟΤΕ, η απόσταση του οικιακού καταναλωτή από το κέντρο του παρόχου, η πολιτική
διημερισμού της γραμμής του παρόχου κλπ.
Πρόσφατα δημοσιεύθηκαν μετρήσεις του περιοδικού τεχνολογίας PC WORLD που
βεβαιώνουν τα παραπάνω. Στην πράξη ο μέσος Έλληνας χρήστης αναμένει πραγματική
απόδοση γύρω στο 40% της ονομαστικής ταχύτητας της σύνδεσής του για την περιήγηση σε
ιστοσελίδες στο Internet και στο 70% για το κατέβασμα (downloading) αρχείων. Αντίστοιχες
μετρήσεις για το ανέβασμα (upload) αρχείων δεν έγιναν καθώς αυτό δεν έχει νόημα με τις
σημερινές ADSL που προσφέρονται, οι οποίες περιορίζουν την ταχύτητα ανεβάσματος στο
ένα τέταρτο της ταχύτητας κατεβάσματος δηλαδή σε κάθε περίπτωση δεν υποστηρίζουν
συμμετρικό Internet.
Για την πλειονότητα περιοχών εκτός λεκανοπεδίου Αττικής τα αποτελέσματα έχουν ως εξής:
Παράλληλα, σύμφωνα με την διαρκή έρευνα της ΕΕΤΤ (Εθνική
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
4
5. Δήμος Κορίνθου
Επιτροπή Τηλεπικοινωνιών και Ταχυδρομείων) για την Πορεία της Ευρυζωνικότητας στην
Ελλάδα η εξέλιξη των ευρυζωνικών συνδέσεων στην Ελλάδα αφορά σε λιγότερο του 5% του
πληθυσμού και έχει ως εξής:
Στόχοι Ανάπτυξης ∆ηµοτικής Ευρυζωνικής Υποδοµής
Οι ευρυζωνικές συνδέσεις παρέχουν νέες επιλογές σε όρους ποιότητας των
παρεχόμενων υπηρεσιών. Η γρήγορη πρόσβαση στο Διαδίκτυο, η εκπαίδευση από
απόσταση, η ηλεκτρονική δημόσια διοίκηση, η παροχή υπηρεσιών υγείας, η διασκέδαση, η
τηλε‐διάσκεψη, το ηλεκτρονικό εμπόριο και άλλα, λειτουργούν πιο αποδοτικά και είναι
ενδεχομένως εφικτά μόνο μέσω των υψηλών ταχυτήτων που προσφέρονται από την
ευρυζωνική πρόσβαση.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
5
6. Δήμος Κορίνθου
Οι βασικοί στόχοι δημιουργίας ενός τοπικού δημοτικού ευρυζωνικού δικτύου συνοψίζονται
στα κάτωθι:
• Δημιουργία ανταγωνιστικού ευρυζωνικού δικτύου στην περιοχή ευθύνης του δήμου.
• Διασύνδεση μεγάλου μέρους των φορέων δημόσιας διοίκησης, υγείας,
δευτεροβάθμιας και τριτοβάθμιας εκπαίδευσης
• Αύξηση του ανταγωνισμού στην παροχή τηλεπικοινωνιακών υποδομών και υπηρεσιών
με στόχο τη μείωση του κόστους.
• Τόνωση της επιχειρηματικής δραστηριότητας στις περιοχές κάλυψης του δικτύου.
• Δυνατότητα παροχής ευρυζωνικών υπηρεσιών σε πολίτες με αντικειμενική αδυναμία
πρόσβασης σε ευρυζωνικές υπηρεσίες.
• Κάλυψη των μακροπρόθεσμων τηλεπικοινωνιακών αναγκών του δήμου.
• Προώθηση της ζήτησης ευρυζωνικών υπηρεσιών.
• Έμμεση ενίσχυση της βιομηχανίας παραγωγής περιεχομένου, αφού η διάδοση της
ευρυζωνικότητας αποτελεί ικανή συνθήκη για τη διάδοση νέων, προηγμένων
ευρυζωνικών υπηρεσιών.
Ειδικότερα, η υλοποίηση μιας ευρυζωνικής υποδομής στον δήμο αποσκοπεί:
• στη διερεύνηση του βαθμού και επιπέδου χρήσης των παρεχόμενων υπηρεσιών και
στην αξιοποίησή τους από τους ίδιους τους πολίτες στους οποίους παρέχονται,
• στην αξιολόγηση της αναμενόμενης αναβάθμισης της ποιότητας ζωής των
εμπλεκόμενων πολιτών και σε σχέση με το κόστος υλοποίησης και λειτουργίας
υποδομών / υπηρεσιών,
• στη διερεύνηση της απήχησης που θα έχει στο μέσο πολίτη, η παροχή των προηγμένων
τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών και το επίπεδο της εκδήλωσης ενδιαφέροντος από τους
πολίτες προκειμένου να ενταχθούν και στη δική του καθημερινότητα οι αντίστοιχες
υπηρεσίες, κλπ.
Ευφημιστικά θα μπορούσε να περιγραφή ο βασικός στόχος της παρούσας ως, η
υλοποίηση μιας «Έξυπνης Πόλης» στο Δήμο, με την ανάπτυξη των αναγκαίων
τηλεπικοινωνιακών υποδομών και υπηρεσιών. Η παροχή προηγμένων υπηρεσιών σε
πολίτες, οι οποίες άπτονται της καθημερινότητάς τους ή αφορούν στην εκτέλεση του
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
6
7. Δήμος Κορίνθου
επαγγελματικού έργου τους, συμβάλλουν στην αναβάθμιση του επιπέδου των πολιτών που
διαμένουν ή δραστηριοποιούνται στον δήμο και τους εξοικειώνουν με νέες τεχνολογίες και
υπηρεσίες. Επομένως, η κάλυψη αναγκών που αφορούν στην καθημερινότητα, οικιακές ή
επαγγελματικές δραστηριότητες, ψυχαγωγία, αλλά ακόμα και το αίσθημα ασφάλειας στο
χώρο διαβίωσης ή και υγείας, αποτελεί ζητούμενο από τις υποδομές και τις υπηρεσίες που
προτείνεται να αναπτυχθούν.
Αναµενόµενα Οφέλη και Ωφελούµενοι
Παρέχοντας ορισμένες βασικές υποδομές και υπηρεσίες για την δημιουργία μίας
«έξυπνης πόλης», το προτεινόμενο έργο εμπεριέχει σημαντικά οφέλη για τους πολίτες του
Δήμου, καθώς και τις επιχειρήσεις, που αναμένεται να συμβάλουν στην αναβάθμιση της
ποιότητας ζωής των πολιτών, την ανάπτυξη της επιχειρηματικότητας, την εξοικείωση των
πολιτών και των οικονομικών παραγόντων με τις ευρυζωνικές υπηρεσίες και την
συνακόλουθη ανάπτυξη της ζήτησης για αυτές.
Ιδιαίτερα ωφελούμενοι από την υλοποίηση του έργου είναι οι εξής κατηγορίες πολιτών:
• Άτομα που ανήκουν σε μη ευνοημένες τάξεις του πληθυσμού και οι οποίοι δεν
έχουν την οικονομική δυνατότητα πρόσβασης σε ευρυζωνικές υπηρεσίες της
όποιας μορφής.
• Οι μαθητές, καθώς και ο ενήλικος πληθυσμός που συμμετέχει σε εκπαιδευτικά
προγράμματα παραδοσιακής ή δια βίου εκπαίδευσης, που θα έχουν τη δυνατότητα
να εμπλουτίσουν το εκπαιδευτικό υλικό που συνοδεύει το πρόγραμμα σπουδών
τους με πρόσθετο εκπαιδευτικό υλικό διαθέσιμο στον παγκόσμιο δικτυακό ιστό και
προσβάσιμο μέσω της τηλεπικοινωνιακής υποδομής του δήμου.
• Οι ηλικιωμένοι και τα άτομα με ειδικές ανάγκες (ΑΜΕΑ), που θα έχουν τη
δυνατότητα λήψης πρόσθετων υπηρεσιών και φροντίδας μέσω εναλλακτικών
καναλιών επικοινωνίας και υποστήριξης. Σημειώνεται ότι οι πιθανές μελλοντικά
παρεχόμενες υπηρεσίες μέσω της τηλεπικοινωνιακής υποδομής δεν αποσκοπούν
να υποκαταστήσουν τα παραδοσιακά προγράμματα υποστήριξης που
εφαρμόζονται, αλλά να παρέχουν πρόσθετες δυνατότητες και ευκαιρίες, που
απορρέουν από την αμεσότητα και την μεγαλύτερη ευελιξία της επικοινωνίας.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
7
8. Δήμος Κορίνθου
• Οι πολίτες του Δήμου, γενικότερα, που θα έχουν τη δυνατότητα καλύτερης και
αμεσότητας επικοινωνίας με τις δημοτικές αρχές, με σκοπό είτε τη μεγαλύτερη
συμμετοχή στα δημοτικά ζητήματα και τη συζήτηση των προβλημάτων του Δήμου,
είτε την αναφορά και γνωστοποίηση προβλημάτων που τους αφορούν. Οι πολίτες,
με άλλα λόγια, θα έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν σε ένα περιβάλλον
περισσότερο άμεσης δημοκρατίας και συμμετοχής. Επίσης, θα έχουν τη
δυνατότητα καλύτερης πληροφόρησης και συμμετοχής με τη χρήση των
δυνατοτήτων που προσφέρουν οι ευζωνικές υποδομές σε διάφορους τομείς της
κοινωνικής και επαγγελματικής ζωής.
• Οι τουρίστες που επισκέπτονται το Δήμο, που θα έχουν τη δυνατότητα να
λαμβάνουν υψηλής ποιότητας ευέλικτες και διαδραστικές υπηρεσίες ξενάγησης και
υποστήριξης στην διαμόρφωση τουριστικών επιλογών σε θέματα ψυχαγωγίας,
αξιοθέατων, εστίασης, διαδρομών, καταλυμάτων, κλπ.
• Τα σχολεία πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης θα έχουν τη
δυνατότητα να εμπλουτίσουν το εκπαιδευτικό περιεχόμενο και την εκπαιδευτική
διαδικασία με δραστηριότητες βιντεοπροβολών. Με τον τρόπο αυτό θα
ενσωματώσουν στην εκπαιδευτική διαδικασία σύγχρονες μορφές διδασκαλίας, που
συμβάλλουν στην επίτευξη των μαθησιακών στόχων.
• Οι φορείς και οι επιχειρήσεις που εντάσσονται στον τομέα του τουρισμού (για
παράδειγμα, μουσεία, ξενοδοχεία, τουριστικά γραφεία), καθώς και εκείνοι που
αντλούν συμφέροντα από αυτόν (για παράδειγμα, επιχειρήσεις διασκέδασης και
εστίασης), θα έχουν τη δυνατότητα να ενημερώνουν καλύτερα τους πελάτες τους
(τουρίστες) και να προωθούν το προϊόν τους μέσα από τις υποδομές των
παρεχόμενων υπηρεσιών.
• Οι επιχειρήσεις της περιοχής, που θα αποκτήσουν τη δυνατότητα να αξιοποιήσουν
τις ευρυζωνικές υποδομές που θα δημιουργηθούν ώστε να προσφέρουν
καινοτόμες υπηρεσίες και περιεχόμενο στους πελάτες τους και να προσελκύσουν
ικανό και υψηλής ποιότητας στελεχιακό δυναμικό.
Το πλήθος των υπολογιζόμενα άμεσα ωφελούμενων από την ύπαρξη τηλεπικοινωνιακής
υποδομής στην περιοχή όπως ορίζεται παρακάτω στην τεχνική προσέγγιση του
συστήματος, υπολογίζεται σε περίπου 3.000 μόνιμους κατοίκους και επισκέπτες.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
8
9. Δήμος Κορίνθου
Η Αγορά
Σε λιγότερο ευνοημένες περιοχές εκτός των κύριων αστικών κέντρων (Αθήνα –
Θεσσαλονίκη), η γεωγραφική απομόνωση και η χαμηλή πυκνότητα πληθυσμού καθιστούν
μη συμφέρουσα την καθαρά εμπορική επένδυση ανάπτυξης νέων ή αναβάθμισης
υπαρχουσών ευρυζωνικών δικτύων από τους εμπορικούς παρόχους τηλεπικοινωνιακών
υπηρεσιών. Αλλά και στις ημι‐αστικές και αστικές περιοχές της περιφέρειας της χώρας, το
εισοδηματικό επίπεδο των υποψήφιων χρηστών σε συνάρτηση με το υψηλό κόστος χρήσης
των ευρυζωνικών υπηρεσιών καθιστούν εισέτι μη βιώσιμη την ανάπτυξη τέτοιων
υποδομών παρότι εκτιμάται ότι η εμπορική βιωσιμότητα θα καταστεί εφικτή μελλοντικά
όταν το κόστος από την μαζική διάδοση μειωθεί αρκετά. Ωστόσο μια τέτοια καθυστέρηση
σε ένα τόσο κρίσιμο για την οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη τομέα θα οδηγήσει σε
περαιτέρω απόκλιση από τις λοιπές Ευρωπαϊκές χώρες. Είναι προφανές ότι οι δημότες
Κορίνθου βιώνουν αυτή την στιγμή τις επιπτώσεις του ψηφιακού χάσματος στην χώρα μας.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
9
10. Δήμος Κορίνθου
Εφαρµογές και πλεονεκτήµατα µητροπολιτικών ασύρµατων
δικτύων
Με αφορµή την παγκόσµια ελευθερία για την ανάπτυξη ασύρµατων δικτύων στο
φάσµα συχνοτήτων WiFi, η ευρυζωνική επέκταση γίνεται µε πολύ χαµηλότερο κόστος για
διάφορες εφαρµογές. Κατά συνέπεια, πόλεις και περιοχές σε όλο τον κόσµο εφαρµόζουν
προγράµµατα σε ∆ήµους που απορρίπτουν την προµήθεια των παραδοσιακών συστηµάτων
επικοινωνιών. Έτσι διασφαλίζεται ότι οι τοπικές αρχές και οι πολίτες απολαµβάνουν τα
µέγιστα οφέλη. Οι δήµοι έχουν αρχίσει να εφαρµόζουν την ευρυζωνική περιφερειακή
υποδοµή δικτύων προκειµένου να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες των πολιτών τους
παρέχοντας τους υπηρεσίες με πολύ χαμηλό κόστος.
Παραδείγματα εφαρμογών που δύναται να υλοποιηθούν με τη ύπαρξη ασύρματου
μητροπολιτικού δικτύου:
Πρόσβαση στο διαδίκτυο. Η σύνδεση στο ασύρματο δίκτυο για τους κατοίκους του δήμου
είναι άμεση χωρίς την ανάγκη ιδιαίτερης και υψηλού κόστους υποδομής, σε πολύ υψηλές
ταχύτητες και με το χαμηλότερο κόστος της αγοράς.
Συστήματα ασφαλείας. Σύνδεση στο δίκτυο συστημάτων παρακολούθησης και ασφαλείας
με δυνατότητα ελεγχόμενης και άμεσης πρόσβασης σε αυτά από οποιοδήποτε σημείο
εντός του δικτύου. Λ.χ. κάμερες διαχείρισης κυκλοφορίας / στάθμευσης συστήματα
συναγερμού σχολείων κλπ.
Συστήματα πολιτικής προστασίας. Ως ανεξάρτητη τηλεπικοινωνιακή υποδομή με
αυξημένα χαρακτηριστικά ασφάλειας και διαθεσιμότητας ένα μητροπολιτικό δίκτυο μπορεί
να χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση συστημάτων διαχείρισης κρίσεων
Διασύνδεση σωμάτων ασφαλείας. Οχήματα ή αξιωματικοί της δημοτικής αστυνομίας,
πυροσβεστικής κλπ δύναται να επικοινωνήσουν άμεσα και εν κινήσει με βάσεις
πληροφοριών ή και μεταξύ τους με προφανή προτερήματα στην αντιμετώπιση
καθημερινών ή ιδιαιτέρων καταστάσεων.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
10
11. Δήμος Κορίνθου
Εσωτερικό εμπορικό δίκτυο. Επιχειρήσεις και δημοτικά καταστήματα μπορούν να έχουν
άμεση επικοινωνία χωρίς περαιτέρω εγκαταστάσεις και με πολύ χαμηλό κόστος.
Η δυνατότητα παροχής ευρυζωνικών συνδέσεων διευκολύνει την πρόσβαση και προωθεί
την ανάπτυξη εφαρμογών όπως e‐government, e‐health e‐education κλπ.
Gaming zones. Δυνατότητα δημιουργίας ζωνών για την υλοποίηση κοινωνιών
ηλεκτρονικών παιχνιδιών. Νέοι κάθε ηλικίας που συνωστίζονται σε χώρους παροχής
internet και παιχνιδιών θα έχουν την δυνατότητα συμμετοχής σε δικτυακά παιχνίδια, από
τον χώρο τους.
Video on demand. Καθώς το διαθέσιμο εύρος ζώνης είναι αρκετά υψηλό παρέχεται η
δυνατότητα δημιουργίας video «καναλιών» πάνω από το δίκτυο στα οποία μπορεί να έχουν
πρόσβαση όλοι οι συνδρομητές του δικτύου.
Δικτυακή τηλεφωνία. Υποστηρίζονται οι ευρέως διαδεδομένες συσκευές δικτυακής
τηλεφωνίας δίνοντας την δυνατότητα παροχής υπηρεσιών τηλεφωνίας σε πολύ χαμηλό
κόστος.
Εν΄ γένη ο δήμος θα διαθέτει την ευρυζωνική δικτυακή υποδομή για την υποστήριξη και
ενδεχομένως εκμετάλλευση των όποιων υπαρχόντων και μελλοντικών δικτυακών
υπηρεσιών / τεχνολογιών.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
11
12. Δήμος Κορίνθου
2. Τεχνική Προσέγγιση - Σχεδιασµός Συστήµατος
Γενικά
Έχοντας κατά νου την αντικειμενική αδυναμία λόγο κόστους και επιβάρυνσης της
περιοχής, εγκατάστασης καλωδιακών συστημάτων τα οποία θα παρέχουν συνδεσιμότητα
σε κάθε σπίτι της πόλης, η επιλογή τεχνολογίας για την δημιουργία εκτεταμένης δημοτικής
ευρυζωνικής υποδομής είναι ουσιαστικά μονόδρομος και οδηγεί στην δημιουργία
ασύρματου δικτύου.
Tα δίκτυα WiFi (802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n) επεκτείνονται σε πολλούς τύπους
μητροπολιτικών περιβαλλόντων, καθώς επίσης και μερικές μεγάλης κλίμακας επιχειρήσεις,
θέρετρα και πανεπιστημιουπόλεις. Εντούτοις, με την παραδοσιακή προσέγγιση της
τεχνολογίας WiFi, είναι δύσκολο και οικονομικά ανέφικτο να επεκταθεί η τεχνολογία σε μια
μητροπολιτική κλίμακα.
Η τεχνολογία σημείου πρόσβασης (Hot Spot), πάσχει από περιορισμούς που κάνουν
αυτές τις επεκτάσεις προκλητικές, εάν όχι αδύνατες. Το παραδοσιακό μοντέλο υλοποίησης
WiFi αντιπροσωπεύει μια ελλιπή και ανεπαρκή λύση για μητροπολιτικά ασύρματα δίκτυα.
Στην πραγματικότητα, τα Hot Spots παρέχουν τοπική μεμονωμένη πρόσβαση που είναι
στην καλύτερη περίπτωση συγκρίσιμη με αυτό που προσφέρεται από τους κερματοδέκτες
τηλεφωνίας. Μια βιώσιμη λύση πρέπει να προσφέρει πραγματική οποτεδήποτε,
οπουδήποτε πρόσβαση στα επιθυμητά δίκτυα.
Οι συχνότητες λειτουργίας 2.4GHz και 5.4GHz είναι ελεύθερες διεθνώς και στη χώρα, µας
για χρήση και εμπορική εκμετάλλευση από τους πολίτες και φορείς και δεν απαιτείται
άδεια από την εθνική επιτροπή ελέγχου συχνοτήτων.
Το ζητούμενο εδώ είναι ένα σύστημα δικτύωσης το οποίο θα υπερνικήσει αυτούς
τους περιορισμούς, ώστε να παρέχει ένα πραγματικό ασύρματο, ευρυζωνικό δίκτυο
δεδομένων. Οι τεχνολογικές εξελίξεις στον χώρο έχουν οδηγήσει στην δημιουργία
κυψελωτών ασυρμάτων δικτύων πολλαπλών διαδρομών (mesh networks), τα οποία
επιτρέπουν την επέκταση των ασύρματων δικτύων σε μητροπολιτική κλίμακα βασιζόμενα
στην τυποποιημένη τεχνολογία WiFi.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
12
13. Δήμος Κορίνθου
Ένα partial ή full mesh δίκτυο αποτελείται από ένα σύνολο ασύρματων
δρομολογητών, οι οποίοι είναι μερικώς ή πλήρως, αντίστοιχα, διασυνδεδεμένοι μεταξύ
τους. Αν και η full mesh τοπολογία παρέχει αυξημένη απόδοση και εφεδρικότητα, η
επίτευξή της αποδεικνύεται δύσκολη υπόθεση στην πράξη (ο βαθμός δυσκολίας αυξάνεται
με τον αριθμό των κόμβων) λόγω του σχετικού κόστους και της μορφολογίας του εδάφους.
Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται συνήθως η partial mesh τοπολογία, με τον σχεδιαστή του
δικτύου να φροντίζει να δημιουργεί τουλάχιστον δυο εναλλακτικές οδεύσεις ανά κόμβο. Η
σχετικά καλή ρυμοτομία των σύγχρονων πόλεων επιτρέπει με κάποιον έξυπνο σχεδιασμό
την υλοποίηση τοπολογιών δικτύου, που εκμεταλλεύονται στο έπακρο τις δυνατότητες
πολλαπλών ραδιοζεύξεων μεταξύ των σημείων, και οδηγούν σε πραγματικά full mesh
δίκτυα.
Τυπική διάταξη ασύρματου δικτύου τοπολογίας mesh
Το ασύρματο δίκτυο θα καλύπτει στην πρώτη φάση του, την περιοχή η οποία
περικλείεται από τις οδούς Εθ. Ανεξαρτησίας, Αράτου, Απ. Παύλου και θα καλύπτει την
περιοχή της παραλίας μεταξύ των παραπάνω οδών, η οποία και παρουσιάζει ιδιαίτερο
εμπορικό και πολιτιστικό ενδιαφέρον. Το κέντρο διαχείρισης του δικτύου, προτείνεται να
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
13
14. Δήμος Κορίνθου
είναι το πνευματικό κέντρο του δήμου, χωρίς αυτό να είναι δεσμευτικό από τον παρόν
σχεδιασμό του δικτύου.
Τεχνικά ένα ασύρματο μητροπολιτικό δίκτυο μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις λογικές
ενότητες (υποσυστήματα), και συγκεκριμένα:
• Υποσύστημα σύνδεσης στον παγκόσμιο δικτυακό ιστό
• Υποσύστημα Υποστήριξης της λειτουργίας του δικτύου
• Υποσύστημα δικτύου κορμού
• Υποσύστημα δικτύου σημείων ασύρματης πρόσβασης
Υποσύστηµα σύνδεσης στον παγκόσµιο δικτυακό ιστό
Το υποσύστημα αυτό ουσιαστικά αποτελεί το σημείο εξόδου του συνόλου του
δικτύου στον παγκόσμιο δικτυακό ιστό. Υλοποιείται με την χρήση κατάλληλου
δρομολογητή δεδομένων και αφιερωμένης γραμμής δεδομένων προς κάποιον πάροχο
παροχής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Η χωρητικότητα της γραμμής θα πρέπει να είναι
τέτοια ώστε να επιτρέπει την απρόσκοπτη παροχή από και προς το μητροπολιτικό δίκτυο
του δήμου. Επί πλέον θα πρέπει να υφίσταται η δυνατότητα αναβάθμισης ή και
υποβάθμισης της χωρητικότητας της γραμμής ανάλογα και με την ζήτηση των χρηστών του
δικτύου. Υπολογίζεται ότι για την αρχική λειτουργία του δικτύου η απαιτούμενη
αφιερωμένη χωρητικότητα πρέπει να βρίσκεται στα 10 Mbps. Ο δρομολογητής δεδομένων
παρέχεται από την πλειονότητα των παρόχων και ως εκ τούτου θεωρείται ως δεδομένο
στην παρούσα. Το σύστημα θα εγκατασταθεί στο κέντρο του δικτύου (προτεινόμενο
σημείο το Πνευματικό κέντρο του Δήμου).
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
14
15. Δήμος Κορίνθου
Υποσύστηµα Υποστήριξης της λειτουργίας του δικτύου
Είναι κάθε είδους υλικό (hardware) και λογισμικό (software) που χρησιμοποιείται
για να υποστηρίξει τη λειτουργία του δικτύου παρέχοντας ένα συγκεκριμένο επίπεδο
ποιότητας της υπηρεσίας (Qos‐quality of service), μηχανισμούς ασφαλείας, διαχείριση
χωρητικότητας, έλεγχο περιεχομένου, διάταξη υψηλής διαθεσιμότητας, μηχανισμούς
διαχείρισης δικτυακών συσκευών, μηχανισμούς διαχείρισης και πιστοποίησης χρηστών κλπ.
Όλοι οι μηχανισμοί μπορούν να υλοποιηθούν τμηματικά ανάλογα με την ζήτηση και την
προσθήκη η αφαίρεση υπηρεσιών. Οι υπολογιζόμενοι στην παρούσα θα έχουν την
δυνατότητα διαχείρισης 500 ταυτόχρονων χρηστών με πρόβλεψη για μελλοντική στήριξη
τουλάχιστον 2500 ταυτόχρονων χρηστών.
Το υποσύστημα θα περιλαμβάνει κατ’ ελάχιστο:
• Μηχανισμό ασφάλειας (firewall) με
o δυνατότητα δημιουργίας πολλαπλών αποστρατιωτικοποιημένων ζωνών,
o μηχανισμό ελέγχου περιεχομένου,
o υποστήριξη ιδεατών δικτύων,
o σύστημα αποτροπής κακόβουλων επιθέσεων,
o σύστημα παροχής προστασίας από ιούς.
• Μηχανισμό διαχείρισης χωρητικότητας (traffic shaping) με
o μηχανισμό δημιουργίας προτεραιοτήτων ανα χρήστη / ομάδας χρηστών,
o μηχανισμό δημιουργίας προτεραιοτήτων ανα υπηρεσία / ομάδας
υπηρεσιών,
o μηχανισμό αποκλεισμού χρηστών / υπηρεσιών,
o καθορισμό παρεχόμενης ρυθμοαπόδοσης χρηστών / υπηρεσιών,
o υποστήριξη ιδεατών δικτύων.
• Μηχανισμό πιστοποίησης και διαχείρισης χρηστών ( captive portal) με
o μηχανισμό ταυτοποίησης χρηστών βάση username / password,
o μηχανισμό δημιουργία πολλαπλών πολιτικών πιστοποίησης χρήσης (billing
plans),
o δημιουργία αρχικής σελίδας πρόσβασης χρηστών (splash page),
o καθορισμό παρεχόμενης ρυθμοαπόδοσης χρηστών,
o υποστήριξη ιδεατών δικτύων,
o υποστήριξη παροχής εσωτερικών δικτυακών διευθύνσεων στους χρήστες.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
15
16. Δήμος Κορίνθου
• Μηχανισμός διαχείρισης / απεικόνισης δικτύου (NMS) με
o αυτόματη δημιουργία πολλαπλών χαρτών τοπολογίας,
o παροχή πληροφοριών και γραφική απεικόνιση κατάστασης δικτύου,
o παροχή πληροφοριών και γραφική απεικόνιση κατάστασης χρηστών,
o δυνατότητα κεντρικής παραμετροποίησης εξοπλισμού,
o δυνατότητα παροχής στατιστικών και ιστορικών στοιχείων χρήσης δικτύου.
• Μηχανισμός μεταγωγής δεδομένων (L3 Switch) με
o δυνατότητα ορισμού ιδεατών δικτύων,
o δυνατότητα μεταγωγής δεδομένων,
o δυνατότητα δρομολόγησης δεδομένων.
Το σύστημα θα εγκατασταθεί στο κέντρο του δικτύου (προτεινόμενο το Πνευματικό κέντρο
του Δήμου), εντός κατάλληλων ασφαλών ικριωμάτων και με πρόβλεψη προστασίας από
διακοπές παροχής ισχύος ή πτώσεις τάσης (UPS).
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
16
17. Δήμος Κορίνθου
Υποσύστηµα δικτύου κορµού
Το δίκτυο κορμού επιτρέπει την μετάδοση του σήματος από το κεντρικό σημείο του
δικτύου όπου βρίσκεται και η «έξοδος» στο Internet σε σημεία, έτσι ώστε να μπορούν να
δημιουργηθούν «νησίδες» επέκτασης του εξοπλισμού πρόσβασης (access points) σε
επίπεδο περιοχών και να αποφευχθεί συμφόρηση ή άλλες δυσχέρειες τύπου «λαιμός‐
μπουκαλιού» (bottlenecks). Η επικοινωνία μεταξύ των σημείων υλοποιείται με ζεύξεις
σημείο προς σημείο (point‐to‐point), με οπτική επαφή, με συστήματα επικοινωνίας πάνω
σε ιστούς μικρού ύψους (<3μ) στις ταράτσες του πνευματικού κέντρου και του
Δημαρχιακού μεγάρου κατ’ αρχή.
Πιθανές συνδέσεις κορμού – άμεσα Δημαρχείο – επέκταση
Το σύστημα θα είναι επεκτάσιμο ανάλογα με την χρήση του δικτύου με την
προθήκη περαιτέρω κατευθυντικών ζεύξεων από το κέντρο του δικτύου προς άλλα σημεία
του δικτύου. Οι συνδέσεις θα υλοποιηθούν με τριπλές ενοποιημένες ζεύξεις σε δύο
διαφορετικές συχνότητες (2.4GHz, 5.4GHz) για την αποφυγή απώλειας τους και την
μεγιστοποίηση της ρυθμοαπόδοσης τους. Κάθε ζεύξη ουσιαστικά θα στηρίζει μία λογική
νησίδα αριθμού ασύρματου εξοπλισμού πρόσβασης χρηστών και θα παρέχει σε αυτή το
απαραίτητο εύρος ζώνης για την απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων. Ο εξοπλισμός θα
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
17
18. Δήμος Κορίνθου
υποστηρίζει την υλοποίηση ιδεατών δικτύων και βασικός του σκοπός είναι η παροχή
χωρητικότητας στο δίκτυο πρόσβασης χρηστών.
Υποσύστηµα δικτύου σηµείων ασύρµατης πρόσβασης
Αποτελείται από σταθμούς ασύρματης πρόσβασης και αναπτύσσεται σύμφωνα με
την παρούσα, ανά κάθε δεύτερη διασταύρωση εντός της περιοχής κάλυψης σε κολόνες
ύψους 6‐9 μέτρων από την επιφάνεια του εδάφους. Το δίκτυο αυτό επιτρέπει την
«πύκνωση» του σήματος και την ευχερέστερη πρόσβαση των χρηστών και είναι αυτό που
τελικά συμβάλλει στην μεγάλη μείωση του κόστους του αρχικού εξοπλισμού για τον τελικό
χρήστη. Πλήρως εγκατεστημένο επιτρέπει την μετάδοση σήματος σε κάθε υπαίθριο χώρο
(δρόμοι, πλατείες κλπ) «φέρνοντας» το σήμα στις προσόψεις των κτιρίων της πόλης.
αυτοοργανώμενο πλήρως ασύρματο δίκτυο
Είναι δίκτυο τύπου πλέγματος (mesh) σχεδιασμένο σε «νησίδες» που αναπτύσσονται γύρω
από τα σημεία του δικτύου κορμού (Πνευματικό κέντρο – Δημαρχείο), έτσι ώστε να
υποστηρίζει εναλλακτική δρομολόγηση των πληροφοριών που διακινούνται σε περίπτωση
βλάβης ενός ή περισσότερων σημείων.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
18
19. Δήμος Κορίνθου
Δρομολογητές άμεσα γίνονται μέρος του δικτύου
Οι συσκευές που θα το απαρτίζουν θα είναι ασύρματοι δρομολογητές με δύο ράδια τα
οποία θα λειτουργούν στα φάσματα συχνοτήτων 2.4GHz και 5.4GHz.
Το σύστημα επιλέγει τη βέλτιστη διαδρομή προς την έξοδο του δικτύου
Οι συσκευές θα δημιουργούν αυτό‐οργανώμενα και αυτό‐θεραπευόμενα
ασύρματα δίκτυα πολλαπλών διαδρομών (mesh), επιλέγοντας ευφυώς τη βέλτιστη
διαδρομή προς την πλησιέστερη η συμφερότερη έξοδο του δικτύου. Θα εξασφαλίζουν την
παροχή υψηλής ρυθμοαπόδοσης και της εξελιξιμότητας / προσαρμοσιμότητας σε νέες
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
19
20. Δήμος Κορίνθου
απαιτήσεις. Θα υποστηρίζουν όλους τους απαραίτητους μηχανισμούς όπως traffic limiting,
QoS, VLANs, roaming κλπ.
Τοπολογία – Θέσεις Εγκατάστασης
Τα δίκτυα κάλυψης περιοχής και πρόσβασης χρηστών απαιτούν διαφορετικό
σχεδιασμό από ότι τα δίκτυα κατευθυντικών ζεύξεων.
Στη δεύτερη περίπτωση λαμβάνεται υπ΄όψιν κατά βάση η δημιουργία οπτικής
επαφής για υλοποίηση ζεύξεων γεγονός το οποίο οδηγεί σε εγκαταστάσεις σε ψηλά από το
έδαφος σημεία. Τα σημεία αυτά αν και εξασφαλίζουν ζεύξεις σημείο προς σημείο δεν
εξασφαλίζουν την πρόσβαση χρηστών, ιδίως όταν αυτοί βρίσκονται σε επίπεδο δρόμου. Οι
πλειονότητα των χρηστών διαθέτει εξοπλισμό χαμηλών προδιαγραφών (λχ ενσωματωμένη
σε φορητό υπολογιστή ασύρματη κάρτα), ο οποίος θέτει περιορισμούς στην απόσταση την
οποία μπορεί να έχει από το σημείο πρόσβασης. Επί πλέον σε μια πόλη υφίστανται πολλά
εμπόδια όπως κτίρια, δέντρα, οχήματα κλπ τα οποία δυσχεραίνουν την επικοινωνία των
χρηστών με ασύρματα σημεία πρόσβασης. Λαμβάνοντας υπόψιν και τις χαμηλές στάθμες
εκπομπής που επιβάλει ο ETSI και η ΕΕΤΤ, γίνεται ευκόλως κατανοητό ότι ένα ασύρματο
δίκτυο πρόσβασης χρηστών σχεδιάζεται με βασικό γνώμονα τους χρήστες με παράλληλη
εξασφάλιση την επικοινωνία και των συσκευών του δικτύου.
Παραδείγματα τοπολογικού σχεδιασμού σε πόλη με γεωμετρική ρυμοτομία
Τα δεδομένα αυτά οδηγούν σε εγκαταστάσεις όπου εξασφαλίζεται μερική οπτική
επαφή από σημείο προς σημείο και εγγύτητα των χρηστών, εξασφαλίζοντας την πρόσβασή
τους στο δίκτυο τόσο από το επίπεδο του εδάφους (δρόμοι, πλατείες), όσο και από τα
διαμερίσματα που έχουν πρόσωπο στους οριζόντιους και κάθετους δρόμους. Ιδανικά
σημεία εγκατάστασης επομένως, θεωρούνται διασταυρώσεις δρόμων και ιδανικό ύψος για
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
20
21. Δήμος Κορίνθου
την μεγιστοποίηση της απόστασης σύνδεσης τελικού χρήστη τα 6 έως 10 μέτρα.
Οποιαδήποτε απόκλιση από τους δύο παραπάνω κανόνες, οδηγεί στην ανάγκη πιο πυκνού
δικτύου ασύρματων σταθμών.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
21
22. Δήμος Κορίνθου
Θέσεις εγκατάστασης εξοπλισμού
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
22
23. Δήμος Κορίνθου
Πιθανή επέκταση
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
23
24. Δήμος Κορίνθου
Βασικά στοιχεία τα οποία λαμβάνονται υπόψιν είναι η πυκνότητα των χρηστών και
η παροχή υπηρεσιών δικτύου. Λχ ένα δίκτυο το οποίο θα παρέχει υπηρεσίες σε μεγάλο
πλήθος χρηστών πρέπει να είναι πιο πυκνό από ότι ένα δίκτυο το οποίο παρέχει υπηρεσίες
σε μικρό αριθμό χρηστών. Ανάλογα υπολογίζεται ότι ένα δίκτυο το οποίο θα στηρίξει
υπηρεσίες με χαμηλές απαιτήσεις χωρητικότητας πρέπει να είναι πιο πυκνό από ότι ένα
δίκτυο το οποίο παρέχει υπηρεσίες με αυξημένες απαιτήσεις χωρητικότητας. Στην
περίπτωση της πόλης της Κορίνθου ακολουθήθηκε η μέση οδός.
Ραδιοκάλυψη περιοχής
Ακολουθεί σχηματική απεικόνιση ραδιοκάλυψης περιοχής.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
24
26. Δήμος Κορίνθου
3. Παράρτηµα Τεχνολογικών Αναφορών
Κεραίες
Ο ρόλος των κεραιών είναι να μετατρέπουν τα ηλεκτρικά σήματα σε ραδιοκύματα
στην περίπτωση της εκπομπής και το αντίστροφο στην κατεύθυνση τς λήψης.
Στην περίπτωση της κάλυψης μικρών αποστάσεων η κεραία μπορεί να είναι ενσωματωμένη
στην συσκευή, όπως συμβαίνει στις περισσότερες ασύρματες συσκευές. Στις περισσότερες
συσκευές υπάρχουν δύο κεραίες ώστε να αντιμετωπίζεται το φαινόμενο των ανακλάσεων
που είναι έντονο σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους.
Σε περιπτώσεις κάλυψης εξωτερικών χώρων και απαίτησης μεγάλης εμβέλειας
χρησιμοποιούμε εξωτερικές κεραίες. Αυτές έχουν την ιδιότητα να συγκεντρώνουν την
ακτινοβολία σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις.
Τυπικό διάγραμμα εκπομπής ομοικατευθυντικής κεραίας οριζόντιο ‐ κάθετο
Ανάλογα με το εύρος γωνιών στο οποίο εκπέμπουν οι κεραίες χωρίζονται σε
κάποιους βασικούς τύπους. Κατευθυντικές κεραίες συγκεντρώνουν την εκπομπή της σε μια
κατεύθυνση, έχοντας εύρος του κύριου λοβού ακτινοβολίας λίγες μοίρες, παρέχοντας έτσι
μεγάλο κέρδος και δίνοντας την δυνατότητα για πραγματοποίηση ζεύξεων μεγάλων
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
26
27. Δήμος Κορίνθου
αποστάσεων. Ομοιοκατευθυντικές κεραίες εκπέμπουν σε εύρος 360 μοιρών, προς όλες της
κατευθύνσεις. Κεραίες τομέα παρέχουν γωνία οριζόντιας κάλυψης από 40 έως 180 μοίρες.
Τυπικό διάγραμμα εκπομπής τομεακής κεραίας οριζόντιο ‐ κάθετο
Βασικό χαρακτηριστικό της κεραίας είναι το κέρδος της. Το κέρδος μετριέται σε
μονάδες dBi και εκφράζει το κέρδος μιας κεραίας σε σχέση με μια ισοτροπική κεραία. Η
οποία εκπέμπει ομοιόμορφα στο χώρο την ισχύ.
Τυπικό διάγραμμα εκπομπής κατευθυντικής κεραίας οριζόντιο ‐ κάθετο
Οι εξωτερικές κεραίες που θα τοποθετηθούν πρέπει να είναι κατασκευασμένες από
υλικά τα οποία δεν είναι εύφλεκτα ή προκαλούν καπνούς και θα είναι στιβαρές. Οι
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
27
28. Δήμος Κορίνθου
εξωτερικές κεραίες θα έχουν μεγάλη αντοχή στον χρόνο και στις έντονες καιρικές συνθήκες
είτε πρόκειται για βροχή‐υγρασία, είτε για έντονο αέρα.
Όλες οι χρησιμοποιούμενες κεραίες θα πρέπει να διαθέτουν ικανοποιητικό
διάγραμμα ακτινοβολίας ώστε να παρεμβάλλουν και να επηρεάζονται από παρεμβολές όσο
το δυνατό πιο λίγο. Για λόγους αισθητικής γίνεται χρήση όσο το δυνατό πιο μικρών και
διακριτικών κεραιών.
Εκτός των κεραιών που είναι ενσωματωμένες σε ασύρματη συσκευή, στις υπόλοιπες
μεταφλερεται το ραδιοσήμα, μέσω ομοαξονικού καλωδίου και συνδετήρων κατάλληλων
προδιαγραφών.
Πρότυπα Ασύρµατης ∆ικτύωσης
ΙΕΕΕ 802.11
Η 802.11 είναι μια οικογένεια προτύπων που περιγράφουν τη λειτουργία ασύρματων
τοπικών δικτύων (WLAN, Wireless Local Access Network). Περιγράφονται τα δύο πρώτα
επίπεδα του OSI, δηλαδή το φυσικό επίπεδο (PHY, Physical Layer) και το επίπεδο σύνδεσης
δεδομένων (MAC, Medium Access Control). Τα πρωτόκολλα αυτά δημοσιεύονται από την
ΙΕΕΕ γεγονός που είναι σημαντικό για την διαλειτουργικότητα, δηλαδή την ικανότητα
συνεργασίας των συσκευών που το ακολουθούν.
Η ΙΕΕΕ 802.11 περιγράφει μόνο τα δύο κατώτερα επίπεδα του OSI, επιτρέποντας έτσι σε
οποιαδήποτε εφαρμογή να εργάζεται πάνω σε συσκευή 802.11 όπως ακριβώς θα
εργαζόταν πάνω από Ethernet. Οι συσκευές 802.11 μεταφέρουν διάφανα την πληροφορία
από τα πιο πάνω επίπεδα του OSI.
Το 1997η ΙΕΕΕ δημοσίευσε το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11, το πρώτο πρότυπο για ασύρματη
δικτύωση. Το πρότυπο προβλέπει ρυθμούς μετάδοσης 1 και 2 Mbps. Η μετάδοση γίνεται
με ασύρματο τρόπο με χρήση διαμόρφωσης FHSS ή DSSS σε ζώνες συχνοτήτων 915MHz, 2.
4GHz, 5. 2GHz ή υπέρυθρη μετάδοση στα 850nm ως 900nm. Υποστηρίζει δυνατότητες
όπως προτεραιοποίηση της κίνησης, υποστήριξη εφαρμογών πραγματικού χρόνου και
διαχείριση ισχύος συσκευής. Το πρότυπο γνώρισε περιορισμένη επιτυχία λόγω των πολύ
χαμηλών ρυθμών μετάδοσης.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
28
29. Δήμος Κορίνθου
Το 1999 αναπτύχθηκε το ΙΕΕΕ 802.11b το οποίο αποτελεί επέκταση στο αρχικό πρότυπο.
Συγκεκριμένα υποστηρίζει μετάδοση επιπλέον σε ρυθμούς 5. 5 και 11Mbps με
κωδικοποίηση CCK (Complementary Code Keying). Μια δεύτερη κωδικοποίηση, PBCC
(Packet Binary Convolutional Code) ορίστηκε για προαιρετική υλοποίηση υποστηρίζοντας
μετάδοση 5. 5 και 11Mbps και έχοντας ελαφρά καλύτερη ευαισθησία δέκτη με αντίτιμο την
πολυπλοκότητα. Η μετάδοση γίνεται στη ζώνη συχνοτήτων των 2. 4GHz. Είναι το πιο
δημοφιλές από όλα τα πρότυπα και το πρότυπο με τη μεγαλύτερη διαλειτουργικότητα,
όντας ένα στιβαρό, αποτελεσματικό και δοκιμασμένο πρότυπο. Οι προσθήκες της 802.11b
σε σχέση με την 802.11 αφορούν µόνο τον τρόπο μετάδοσης, ενώ ο τρόπος πρόσβασης των
συσκευών και οι τρόποι λειτουργίας μένουν οι ίδιοι. Μία συσκευή που εργάζεται
ακολουθώντας το 802.11b, υλοποιεί και τους τρόπους μετάδοσης του 802.11 και έτσι είναι
συμβατή με αυτό. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται συμβατότητα προς τα πίσω, δηλαδή ότι
καινούργιες συσκευές θα μπορούν να συνεργαστούν και με παλιότερες, προκειμένου να
μην αναγκαστεί ο καταναλωτής να αλλάξει εξ ολοκλήρου τον εξοπλισμό του.
Το ΙΕΕΕ 802.11a δημιουργήθηκε επίσης το 1999 ως επέκταση στο αρχικό πρότυπο, η οποία
προβλέπει μετάδοση στη ζώνη συχνοτήτων U‐NII
των 5GHz και με ρυθμούς μετάδοσης 1, 2, 5. 5, 11, 6, 12, 24 Mbps και προαιρετικά 36, 48,
54 Mbps, χρησιμοποιώντας OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
διαμόρφωση. Το πρότυπο είχε σκοπό να καλύψει την ανάγκη για μεγαλύτερους ρυθμούς
μετάδοσης. Επιλέχθηκε η λειτουργία σε μια υψηλότερη ζώνη συχνοτήτων, αφενός για να
μπορούν να υποστηριχθούν οι μεγαλύτεροι ρυθμοί, αφετέρου ώστε να μην υπάρχει
παρεμβολή από τις προηγούμενες συσκευές. Οι αντίστοιχες συσκευές είναι ασύμβατες με
αυτές που εργάζονται με το 802.11b, αφού ο τρόπος μετάδοσης, αλλά και οι
ραδιοσυχνότητες που χρησιμοποιούνται είναι διαφορετικές.
Το IEEE 802.11g αποτελεί επέκταση στο 802.11b ώστε να υποστηρίζει μεγαλύτερους
ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Έτσι εκτός από τους ρυθμούς μετάδοσης του 802.11b, με
CCK διαμόρφωση, υποστηρίζει και ρυθμούς μέχρι και 54Mbps χρησιμοποιώντας OFDM
διαμόρφωση. Οι αντίστοιχες συσκευές εργάζονται στη ζώνη συχνοτήτων των 2. 4GHz,
διατηρώντας συμβατότητα προς τα πίσω με το 802.11b.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
29
30. Δήμος Κορίνθου
802.11b 802.11a 802.11g
Μέγιστος ρυθµός 11 54 54
µετάδοσης (Mbps)
Τύπος CCK OFDM CCK & OFDM
διαµόρφωσης
Υποστηριζόµενοι 1, 2, 5. 5, 6, 9, 12, 18, 24, OFDM: 6, 9, 12, 18,
ρυθµοί µετάδοσης 11Mbps 36, 48, 54Mbps 24, 36, 48, 54Mbps
CCK: 1, 2, 5. 5,
11Mbps
Συχνότητες 2. 4 – 2. 5. 15-5. 35GHz 2. 4 – 2. 497 GHz
497 GHz 5. 425-5. 675GHz
5. 725-5. 875GHz
Συνοπτικός πίνακας ασύρματων 802.11 τεχνολογιών
Οι τεχνολογίες αυτές λειτουργούν συμπληρωματικά καλύπτοντας η κάθε μία τις εφαρμογές
που μπορεί καλύτερα.
802.11b/g – 802.11a
Oι 802.11b/g έχουν το πλεονέκτημα ότι λειτουργούν στη ζώνη των 2.4GHz, η οποία είναι
ελεύθερη προς χρήση με ελάχιστους ρυθμιστικούς περιορισμούς.
Από την άλλη πλευρά η ζώνη των 5GHz και η 802.11a έχει τη δυνατότητα να επιτρέψει
υλοποίηση με περισσότερους χρήστες, μεγαλύτερη διαπερατότητα, αλλά υπόκειται και σε
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
30
31. Δήμος Κορίνθου
σοβαρούς περιορισμούς καθώς στην ίδια ζώνη παρατηρούνται στρατιωτικές εκπομπές,
εκπομπές radar και ενδέχεται να υπάρξουν τοπικοί κίνδυνοι ασφάλειας και παρεμβολών σε
συστήματα μεγάλης σημασίας.
Επίσης λόγω της μεγαλύτερης συχνότητας λειτουργίας στο 802.11a η εμβέλεια, δηλαδή η
μέγιστη απόσταση στην οποία είναι εφικτή η ασύρματη επικοινωνία σε ίσης ισχύος
εκπομπών είναι αρκετά μικρότερη. Ο εξοπλισμός 802.11a είναι ακριβότερος λόγω της
μεγαλύτερης συχνότητας λειτουργίας, αλλά και της μικρότερης διείσδυσης του προτύπου
στην αγορά, παρέχεται όμως η δυνατότητα από την νομοθεσία χρήσης μεγαλύτερης ισχύος
εκπομπής.
802.11g – 802.11a
Η 802.11g προσφέρει συμβατότητα προς τα πίσω με την 802.11b και επίσης μπορεί να
θεωρηθεί σαν μία λύση κάλυψης, έχοντας μεγαλύτερη εμβέλεια από την 802.11a. Αντίθετα
η 802.11a μπορεί να θεωρηθεί μια λύση για πυκνό και με μεγάλες ανάγκες ασύρματο
δίκτυο. Σε περιπτώσεις ζεύξεων σημείου προς σημείο η μεγαλύτερη νόμιμη ισχύς
εκπομπής στα 5. 4GHz παρέχει συγκριτικό πλεονέκτημα για ζεύξεις με χρήση του 802.11a.
802.11b – 802.11g
H 802.11g προσφέρει μια ομαλή μετάβαση προς μεγαλύτερους ρυθμούς, επιτρέποντας μας
να συνεχίσουμε τη λειτουργία στην ζώνη των 2. 4GHz. Η συμβατότητα προς τα πίσω με το
802.11b, προστατεύει τις επενδύσεις που έχουν ήδη γίνει, ενώ παράλληλα χρησιμοποιεί
μια ανώτερη τεχνική μετάδοσης.
Η διαμόρφωση που χρησιμοποιεί απαιτεί περισσότερη λαμβανόμενη ισχύ, έχει δηλαδή
χειρότερη ευαισθησία. Έτσι η εμβέλεια είναι μικρότερη από αυτή του 802.11b, αφού
βέβαια δεν υπάρχει η δυνατότητα να αυξήσουμε την ισχύ εκπομπής των συσκευών μας.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
31
32. Δήμος Κορίνθου
Παρεµβολές
Τα ασύρματο LAN μπορεί να δεχτεί και να προκαλέσει παρεμβολές σε άλλα 2.4GHz
προϊόντα όπως μερικά ασύρματα τηλέφωνα ή φούρνοι μικροκυμάτων. Γενικά πάντως δεν
έχει παρατηρηθεί να έχουν σημαντικό πρόβλημα με παρεμβολές από φούρνους
μικροκυμάτων. Μπορεί επίσης να δεχθεί παρεμβολές από αρμονικές συχνότητες από
συσκευές που εκπέμπουν σε υποπολλαπλάσια της συχνότητας λειτουργίας. Το
σημαντικότερο πρόβλημα παρεμβολών πάντως προκύπτει από την κακή σχεδίαση ενός
ασύρματου δικτύου (μεγαλύτερες ισχύεις εκπομπής από το αναγκαίο, κακές και
ακατάλληλες κεραίες, λάθος επιλογή συχνοτήτων και τοποθεσίας, συσκευές με μικρή
ευαισθησία κ.τ.λ). Για την αποφυγή δημιουργίας υπερβολικής κατάληψης φάσματος οι
ασύρματες συσκευές οφείλουν να διαθέτουν την μέγιστη δυνατή ευαισθησία. Αυτό δίνει
την δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν κεραίες με χαμηλό συγκριτικά κέρδος. Καθώς οι
παρεμβολές (θόρυβος) σε με περιοχή είναι δυναμικές πρέπει να είναι δυνατή η
προσαρμογή της συχνότητας (κανάλι λειτουργίας) των συσκευών του δικτύου, κατά
προτίμηση δυναμικά και αυτοματοποιημένα.
Εµβέλεια και Ρυθµός µετάδοσης
Η εμβέλεια ενός ασύρματου δικτύου σε περιβάλλον γραφείου μπορεί να είναι
μερικές δεκάδες μέτρα. Τα ραδιοκύματα σε εσωτερικό χώρο έχουν να διαπεράσουν
τοίχους και οροφές οπότε υφίστανται σημαντική απόσβεση. Δηλαδή όταν ένα ραδιοκύμα
προσπέσει σε ένα τοίχο ένα μέρος της ισχύος του θα απορροφηθεί από το υλικό του τοίχου
και ένα κομμάτι μόνο θα μπορεί να τον διαδοθεί. Επίσης το σήμα θα ανακλαστεί στις
περιβάλλουσες επιφάνειες με αποτέλεσμα στο δέκτη τελικά να φτάσουν ένας αριθμός από
αντίγραφα του αρχικού σήματος, όλα με διαφορετικά πλάτη και φάσεις. Από την άθροιση
τους μπορεί να προκύψει αλληλοαναίρεση και το τελικό σήμα να έχει πολύ μικρότερη ισχύ
με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της ποιότητας της ζεύξης.
Σε περιβάλλον όπου υπάρχει κατευθείαν οπτική επαφή, σε εξωτερικό χώρο, η
εμβέλεια είναι πολύ μεγαλύτερη, εξαρτάται από την ισχύ εκπομπής, την ευαισθησία του
δέκτη, τις κεραίες, την απόσταση, την ευθυγράμμιση των κεραιών, το επίπεδο παρεμβολών
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
32
33. Δήμος Κορίνθου
και θορύβου. Πάντως αποστάσεις αρκετών χιλιομέτρων είναι δυνατό να επιτευχθούν με
πολύ καλή ποιότητα ζεύξης.
Η πραγματική διαπερατότητα του συστήματος εξαρτάται από ένα πλήθος παραγόντων
όπως οι παράμετροι ραδιομετάδοσης (εμβέλεια, ανακλάσεις, απορρόφηση, σκέδαση),
όπως και από τον αριθμό των χρηστών. Θα δοθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ταχύτητα
ανα ράδιο ζεύξη του δικτύου.
Ενδεικτικά παρατίθεται πίνακας εφικτών ταχυτήτων ανάλογα με τον λόγο ισχύος σήματος
και θορύβου στον δέκτη.
11b data rate (Mb/s):SNR (dB) 11g data rate (Mb/s):SNR (dB)
=================== ====================
1 0 6 5
2 2 9 6
5. 5 3 12 8
11 7 18 10
24 13
36 16
48 21
54 24
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
33
34. Δήμος Κορίνθου
Ασφάλεια δεδοµένων
Επίπεδο δικτύου
Λόγω της φύσης της ασύρματης μετάδοσης, δεν μπορούμε να εμποδίσουμε εύκολα
την φυσική πρόσβαση στο μέσο κάποιου κακόβουλου χρήστη. Εν’ δυνάμει κάποιος
εφοδιασμένος με το κατάλληλο υλικό και λογισμικό μπορεί να συλλέξει ικανό αριθμό
πακέτων που μεταδίδονται ανάμεσα στα στοιχεία του ασύρματου δικτύου μας. Κάθε
δίκτυο οφείλει να διαθέτει τα χαρακτηριστικά αυτά, που θα προσθέτουν την μέγιστη
δυνατή ασφάλεια μεταφοράς δεδομένων, με βάση τα εργαλεία που διατίθενται για ένα
ασύρματο δίκτυο.
ESSID
Για την σύνδεση ενός ασύρματου σταθμού σε ένα σημείο πρόσβασης πρέπει να
ορίσουμε στον πρώτο το ESSID του δεύτερου. Το ESSID περιλαμβάνεται σε κάθε πακέτο
που εκπέμπεται κει μπορεί να υποκλαπεί από εξειδικευμένους κακόβουλους χρήστες.
Προτιμάται να ορίζονται πέρα του ενός ΕSSID, ώστε να υπάρξει κατάτμηση και
κατηγοριοποίηση χρηστών με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας ανα ομάδα
χρηστών και ESSID. Ο εξοπλισμός οφείλει να υποστηρίζει την ύπαρξη και δρομολόγηση
πολλαπλών λογικών ασύρματων δικτύων ορισμένα από το ESSID τους.
WEP, Wired Equivalent Encryption
To WEP παρέχει ισοδύναμου βαθμού ασφάλεια, σε ένα ασύρματο δίκτυο με αυτόν
ενός ενσύρματου δικτύου. Αποτελεί ένα βασικό μέτρο ασφαλείας σε ασύρματο δίκτυο. Ο
χρήστης κλειδί κρυπτογράφησης που μπορεί να είναι 40‐128‐152bit. Το κλειδί αυτό
χρησιμοποιείται για την αυθεντικοποίηση ασύρματων σταθμών που επιθυμούν να
συνδεθούν και κατόπιν για την κρυπτογράφηση των δεδομένων. Το κλειδί
κρυπτογράφησης είναι στατικό.
Πρόσφατα, εγκρίθηκε το πρωτόκολλο CCMP (Counter Mode with Cipher Block Chaining
Message Authentication Code Protocol) το οποίο χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο AES για
κρυπτογράφηση που είναι πολύ καλύτερο του RC4 που χρησιμοποιείται μέχρι τώρα. Το
μειονέκτημα είναι ότι απαιτεί μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύ.
Φίλτρο MAC διευθύνσεων
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
34
35. Δήμος Κορίνθου
Το WEP πρωτόκολλο ταυτοποιεί τον χρήστη στο AP και όχι την συσκευή. Για το
σκοπό αυτό υπάρχει η δυνατότητα προσθήκης φίλτρων σχετικά με τις MAC διευθύνσεις των
συσκευών που επιτρέπεται και αυτών που δεν επιτρέπεται να συνδεθούν.
IEEE 802.1X
Ορίζεται ένα πλαίσιο επικύρωσης, καθώς και η δυναμική διανομή των κλειδιών.
Απαιτεί την παρουσία εξυπηρετητή Radius. Το σύνολο του εξοπλισμού οφείλει να
υποστηρίζει την εγκατάσταση και κατά συνέπεια το 802.11x πρότυπο.
WPΑ, Wi‐Fi Protected Access
Αποτελεί στην ουσία μια αναβάθμιση του WEP λύνοντας τα προβλήματα
ασφαλείας του. Το WPA είναι μια ολοκληρωμένη λύση για την ταυτοποίηση του χρήστη
στο σημείο πρόσβασης και στο δίκτυο χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα όπως το EAP
(Extensible Authentication Protocol, το LEAP και το PEAP (Protected EAP) για την
αυθεντικοποίηση και πρωτόκολλα όπως τα TTLS (Transport Layer Security), SSL για την
κρυπτογράφηση των δεδομένων.
Το πρωτόκολλο TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) περιπλέκει το κλειδί
κρυπτογράφησης ανά πακέτο (per‐packet key mixing) και αλλάζει το κλειδί δυναμικά από
μια ομάδα κλειδιών που έχει οριστεί κάνοντας πλέον σχεδόν αδύνατη την εύρεση του.
Για να συνδεθεί κάποιος στο ασύρματο δίκτυο πρέπει να δώσει έναν κωδικό με το
οποίο ταυτοποιείται από κάποιον RADIUS ή LDAP εξυπηρετητή. Μετά την επιτυχή
αυθεντικοποίηση του ακολουθεί ανταλλαγή της πληροφορίας χρησιμοποιώντας πλέον
δυναμικά κλειδιά κρυπτογράφησης που είναι πάρα πολύ δύσκολο να ανακτηθούν.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
35
36. Δήμος Κορίνθου
VPN/
Client
Control and Management: 128 bit AES Radius
Servers
To Client: Internode Data:
64/128 bit WEP 64/128 bit WEP VPN: IPSEC
TKIP 128 bit AES
Client Options
Encryption: VPN MAC
64/128 bit WEP Traffic Address
WPA TKIP Filtering Filtering
Authentication:
WPA 802.1x with RADIUS
WPA PSK
802.11b/g Wireless Network
VPN Tunnel
Control and Management
Σύστημα ασφάλειας πρόσβασης και μεταφοράς δεδομένων σε πλήρη ανάπτυξη
Επίπεδο εφαρμογής
Αποτελεσματική προστασία μπορεί να επιτευχθεί σε ανώτερο επίπεδο. Έτσι
μπορούμε να ανοίξουμε ένα quot;τούνελquot; μεταξύ των υπολογιστών που επικοινωνούν μεταξύ
τους. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τον κατάλληλο μηχανισμό αυθεντικοποίησης,
δηλαδή την πιστοποίηση της ταυτότητας των δύο μερών και μηχανισμό κρυπτογράφησης
των δεδομένων που ανταλλάσσονται. Τέτοια quot;τούνελquot; είναι τα ssh (secure shell), ssl
(Secure Sockets Layer), IPSec κ. α., με πιο ασφαλές μέχρι στιγμής το IPSec. Έτσι αν κάποιος
κάνει ακρόαση δεν θα μπορέσει να καταλάβει τίποτα και δεν θα προλάβει να σπάσει την
κρυπτογράφηση έγκαιρα όσο ισχυρό μηχάνημα κι αν έχει.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
36
37. Δήμος Κορίνθου
Ποιότητα Υπηρεσιών
Με τον όρο ποιότητα υπηρεσίας (Quality of Service) αναφερόμαστε σε ένα σύνολο
από πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές οι οποίες μετατρέπουν ένα IP δίκτυο σε ένα δίκτυο που
μπορεί να παρέχει ποιοτικές υπηρεσίες στις εφαρμογές που απαιτούν τέτοιες.
Χαρακτηριστικές εφαρμογές που απαιτούν ποιότητα υπηρεσίας είναι η εφαρμογές φωνής
και εικόνας.
Απαιτούμενοι μηχανισμοί παροχής εγγυήσεων σε ποιότητα υπηρεσίας (Quality of Service ‐
QoS) για το ασύρματο δίκτυο του δήμου είναι η μορφοποίηση κίνησης (traffic shaping),
περιορισμός κίνησης (traffic limiting), αστυνόμευση (policing) και εξυπηρέτηση ουρών κατά
προτεραιότητα (priority queuing) σε πραγματικό χρόνο και περιβάλλον.
Οι μηχανισμοί αυτοί θα πρέπει να εφαρμόζονται σε όλους τους κόμβους ενός δικτύου του
δικτύου εξασφαλίζοντας την σωστή κατανομή του διαθέσιμου εύρους ζώνης ζεύξης ανα
κρισιμότητα υπηρεσίας και χρήστη.
Roaming
Ο τρόπος με τον οποίο γίνεται η συσχέτιση ενός σταθμού με το AP είναι εργασία του MAC
επιπέδου. Όταν ένας σταθμός βρεθεί εντός εμβέλειας ενός ή περισσοτέρων AP, διαλέγει
εκείνο το AP το οποίο έχει καλύτερο σήμα ή μικρότερο αριθμό λαθών. Η διαδικασία αυτή
λέγεται Joining a Basic Service Set . Όταν γίνει αποδεκτή η συσχέτιση από το AP, ο σταθμός
συντονίζεται στο κανάλι εκπομπής του AP. Περιοδικά γίνεται ανίχνευσή των καναλιών και
στην περίπτωση που βρεθεί κανάλι με καλύτερα χαρακτηριστικά, γίνεται επανασυσχέτιση
με το καινούργιο AP και συντονισμός του σταθμού στην καινούρια συχνότητα. Η
επανασυσχέτιση μπορεί να γίνει λόγω φυσικής μετακίνησης του σταθμού ή μπορεί να γίνει
σαν αποτέλεσμα υψηλού φόρτου στο δίκτυο. Η λειτουργία αυτή γνωστή ως quot;load
balancingquot; κατανέμει τον συνολικό φόρτο του WLAN με αποτελεσματικό τρόπο στην
ασύρματη δομή του. Αυτός ο δυναμικός τρόπος συσχέτισης επιτρέπει την διάρθρωση ενός
WLAN με πολύ ευρεία κάλυψη απλώς δημιουργώντας μία σειρά από 802.11 περιοχές
κάλυψης.
Μελέτη: Λάµπρος Κωστάρας, ∆ιπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ & Συνεργάτες
37
