Нефть и песок О стали Компрессор - подбор и ошибки Из истории стандартизации резьб Соперник ксерокса - гектограф Новые технологии производства стали Экспорт проволоки из России Прогрессивная технологическая оснастка Цитадель сварки с полувековой историей Упрочнение пружин Способы обогрева Назначение, структура, характеристики анализаторов Промышленные пылесосы Штампованные гайки из пружинной стали Консервация САУ Стандарты и качество Технология производства Водород Выбор материала для крепежных деталей Токарный резец в миниатюре Производство проволоки Адгезия резины к металлокорду Электролитическое фосфатирование проволоки Восстановление корпусных деталей двигателей Новая бескислотная технология производства проката Синие кристаллы Автоклав Нормирование шумов связи Газосварочный аппарат для тугоплавких припоев
Главная страница / Архитектура отрасли

БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ WLL:

Часть 4. BWA в борьбе за массовость

Последние, впрочем, давно именуются мобильными (ограниченно, конечно) в основном за простоту переноски. Но нужно было как-то еще оправдать это высокое имя, которое давно ассоциируется у прогрессивного человечества с использованием радиоканалов. К тому же владельцы настольных ПК (а также и их работодатели) тоже хотели бы получить скоростной доступ в Интернет, и новые системы WLL (BWA) им его дали. Мы же будем широко использовать информацию производителей таких систем, в частности компании CompTek (www.comptek.ru), а также web-сайт http://www.wireless.ru.

Корпоративные заботы

Прежде, чем продолжить разговор о беспроводных ЛВС, необходимо сделать некоторые предупреждения. Многие компании давно поняли, что обеспечение сотрудников мобильным доступом к информации посредством беспроводных ЛВС может увеличить производительность труда. По оценкам британской исследовательской фирмы NOP World Technology, – более чем на 22%. Если в процессе работы сотрудники организации почти не покидают свои рабочие места, «приклеившись» к компьютерам, то новшество не даст ощутимых результатов кроме некоторой экономии на прокладке кабелей. Если же, наоборот, персонал компании активно перемещается, мобильный доступ к информации может значительно повысить эффективность бизнес-процессов, что означает быструю окупаемость беспроводной ЛВС.

Однако большинство компаний занимают некое промежуточное положение. Часто беспроводные ЛВС внедряют просто ради удобства в работе, и тогда можно осуществлять доступ к электронной почте и Web-страницам из переговорных комнат, чайных комнат и других мест общего пользования. За такое удобство приходится порой расплачиваться не только деньгами, но и снижением степени защищенности данных. По данным TNS Intersearch, только 42% предприятий, развернувших у себя беспроводные ЛВС, задействовали системы аутентификации. Некоторые из этих организаций развернули свои внутренние беспроводные ЛВС перед межсетевыми экранами (на стороне внешней сети), ограничив доступ к внутренним информационным системам. Когда же пользователям нужны закрытые данные, они обращаются к ним по VPN-соединениям, как это часто делается при осуществлении удаленного доступа посредством модема (аналогового, кабельного или DSL). Однако и при такой организации работы сеть остается уязвимой для атак хакеров, перемещающихся по городу и осуществляющих сканирование эфира в поисках сигналов беспроводных ЛВС (этот способ «киберохоты» называется «war driving»).

Конечно, ситуация становится еще сложнее при организации повсеместного мобильного доступа к закрытой информации для сотрудников, оснащенных, например, карманными ПК с беспроводными интерфейсами. Это, несомненно, удобно, но и в некотором роде хлопотно. Впрочем, наш рассказ не о системах защиты, хотя каждому оператору беспроводной ЛВС следует о них думать. И наш долг напомнить им об этом.

От простого к сложному

Компания Alvarion (BreezeCOM) начала с производства высокоскоростных беспроводных модемов BreezeLINK, которые и поныне являются недорогой альтернативой РРЛ. Затем проснулся «сетевой» интерес и появилось оборудование BreezeNET, рассчитанное на внутриофисное применение.

Возросший спрос на оснащение для беспроводного соединения существующих проводных и создание распределенных беспроводных ЛВС потребовал создания оборудования, которое могло бы использоваться для наружных приложений. Первоначально это был тот же BreezeNET, уложенный в термоконтейнер или использующий длинные радиокабели и внешние антенны.

Увеличившийся спрос на доступ в Интернет, на передачу различной мультимедийной информации и на обеспечение различных услуг для абонентов привел к появлению нового типа оборудования – BreezeACCESS. Оно сочетает в себе простоту установки и настройки, высокую гарантированную скорость передачи данных (до 3 Мбит/с в радиоканале) и даже IP-телефонию. Первоначально оборудование BreezeACCESS было выпущено для диапазона 2,4 ГГц, однако сравнительно быстро появились модификации, работающие и в других диапазонах. Оборудование BreezeACCESS использует технологии TDD и FH-CDMA и развивается в следующих диапазонах радиочастот:

• серия BreezeACCESS 2.4

(2.4–2.5 ГГц, сертифицирована в РФ);

• серия BreezeACCESS 3.5 (3.4–3.6 ГГц, сертифицирована в РФ);

• серия BreezeACCESS 2.6 (2.5–2.7 ГГц или BreezeACCESS MMDS);

• серия BreezeACCESS 3.9

(3.6–4.2 ГГц);

• серия BreezeACCESS II

для 2.4–2.5 ГГц;

• серия BreezeACCESS 5.7

(5.6–5.8 ГГц) и т. д.

Перспективным направлением является увеличение скорости передачи данных с помощью технологии ортогональной частото-разделенной модуляции (OFDM – Orthogonal Frequency Division Modulation). OFDM чрезвычайно устойчива к деградации радиоканала, вызванной различными факторами. По заявлениям компании, еще год назад она захватила 83% рынка Латинской Америки в диапазонах до 11 ГГц и более чем половину мирового рынка (интересно, что осталось другим производителям?).

Массовость как хлеб

насущный

В свое время специально для межкомпьютерных коммуникаций был разработан тип сети, работу которой можно представить себе следующим образом: каждый компьютер всегда следит за общим каналом связи. Если текущая передача адресована ему, он ее принимает. А если сам должен что-то передать – дожидается, пока канал освободится, и пробует начать передачу.о оба обнаруживают столкновение попыток («коллизию») и, выждав очень небольшое время (каждый свое), пробуют снова, пока кто-нибудь не опередит другого. Ну а заняв общий канал, используют его целиком, на полной скорости. Статистически, такой алгоритм работы оказывается достаточно эффективным, несмотря на потери времени из-за коллизий. Самый «ходовой» тип подобной сети называется Ethernet. В 1973 году бакалавр Гарвардского университета Роберт Меткалф (Robert Metcalf) выдвинул идею ЛВС на основе протокола CSMA-CD, получившую это название. Сегодня Ethernet стандартизован на международном уровне и завоевал почти весь мировой рынок (в России – более 90%). Как говорится, грех им не воспользоваться для создания массовых сетей BWA.

Radio-Ethernet

Стандарт Radio-Ethernet имеет два применения. Первое – это беспроводная ЛВС в офисе или на весьма ограниченной территории предприятия (та самая «ограниченная мобильность»). Второе, в свою очередь, решает проблему «последней мили» (подсоединения абонентов к большой сети ПД). Вот этот аспект и является сегодня, как известно, очень важным. Ведь «последняя миля» может реально выражаться расстоянием от нескольких сот метров до 20–30 км.

При этом нецелесообразно доводить до каждого абонента отдельный радиоканал типа «точка-точка», так как высокоскоростной канал будет стоить относительно дорого по чисто технологическим причинам, а через низкоскоростной информация будет перекачиваться слишком медленно. Эффективнее предоставить один общий высокоскоростной канал типа «точка-много точек» в распоряжение сразу нескольких абонентов, которые будут использовать его совместно,

как в ЛВС Ethernet. Это решение

совместимо с обычным кабельным Ethernet`ом и получило указанное выше название. Международным комитетом IEEE Radio-Ethernet стандартизирован под номером 802.11 (IEEE 802.11) и успел добиться внушительных успехов.

Стандарт 802.11

Сети стандарта 802.11 (Radio-Ethernet) организовывают на ограниченной территории беспроводной доступ в режиме ЛВС. При этом несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу связи, который, в свою очередь, может быть организован по любой из следующих технологий:

• световая передача в инфракрасном спектре,

• широкополосный сигнал по методу прямой последовательности (DSSS),

• широкополосный сигнал по методу частотных скачков (FHSS).

Инфракрасные лучи не только требуют прямой видимости, но также чувствительны к погодным условиям; потому эта технология предлагается к использованию только внутри помещений. Обе широкополосные технологии (DSSS и FHSS) предлагаются в двух частотных диапазонах: один в районе частоты 915 МГц, другой в диапазоне от 2400 МГц до 2483,5 МГц (т. е. от 2,4 ГГц до 2,4835 ГГц). Этот последний и называют обычно просто 2,4 ГГц.

Диапазон 915 МГц в отличие от диапазона 2,4 ГГц не требует прямой видимости, однако, поскольку в Европе (и в России) он сильно загрри зданий. Диапазон же

2,4 ГГц может применяться как внутри зданий, так и снаружи. При наружном использовании необходимо получать соответствующее разрешение, а при внутреннем передатчик не должно быть «слышно» за пределами здания.

В режиме FHSS весь диапазон 2,4 ГГц используется как одна широкая полоса (с 79 подканалами). В режиме DSSS этот же диапазон разбит на несколько «широких» DSSS-каналов, так что до трех таких каналов может использоваться независимо и одновременно на одной территории (дополнительные определены в перехлест с основными тремя, чтобы иметь возможность отстроиться от помех, если они все же возникли). Номинальная скорость каждого канала до 2 Мбит/с по стандарту IEEE и до 11 Мбит/с в соответствии с 802.11b.

В режиме DSSS при одновременном использовании трех каналов можно добиться общей скорости передач

6 Мбит/с (802.11). В режиме FHSS общая скорость передач статистически при наличии нескольких, одновременно работающих передатчиков не превышает 4 Мбит/с (по другим оценкам/методикам – до 10 Мбит/с).

Метод доступа к общему каналу – коллизионный; но в отличие от обыкновенного кабельного Ethernet`а имеется фаза предварительного резервирования канала, так что коллизии между абонентами допускаются только при резервировании (в процессе «соревнования» абонентских терминалов за занятие канала), а собственно передача данных начинается уже без возможности коллизий. Такой

метод называется CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance).

Антенны могут быть как направленными, так и всенаправленными. Возможны любые варианты построения сети типа «точка-точка», «звезда» («точка – много точек»), «каждый с каждым».

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура, причем сеть может состоять как из одной, так и нескольких ячеек. Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Последняя вместе с находящимися в пределах радиуса ее действия рабочими станциями пользователей образует базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют друг с другом через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). Стандартом предусмотрен также «односотовый» вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.

Для обеспечения перехода мобильных рабочих станций из зоны действия одной точки доступа в другую в многосотовых системах предусмотрены специальные процедуры сканирования (активного и пассивного прослушивания эфира) и присоединения (Association), однако строгих спецификаций по реализации роуминга стандарт 802.11 не предусматривает.

Для защиты сети стандартом IEEE 802.11 предусмотрен целый комплексщим названием Wired Equivalent Privacy (WEP). Он включает средства противодействия несанкционированному доступу к сети (механизмы и процедуры аутентификации), а также предотвращение перехвата информации (шифрование). Полное описание стандарта можно найти в http://standards.ieee.org/reading/ieee/std/lanman/802.11-1999.pdf.

DSSS и FHSS

Из двух методов широкополосной передачи каждый имеет свои сильные и слабые стороны. Метод DSSS позволяет достигать значительно большей производительности (2 Мбит/с на один канал, 6 Мбит/с на весь диапазон 2,4 ГГц), а, кроме того, обеспечивает большую устойчивость к узкополосным помехам (поскольку выбором поддиапазона часто удается отстроиться от помех) и большую дальность связи. Оборудование FHSS несколько сложнее и дороже DSSS. Продукция для DSSS выпускается гораздо большим количеством производителей, она проще и дешевле, и пропускная способность ее выше. Еще одно достоинство FHSS-устройств состоит в том, что они в отличие от DSSS могут сохранять работоспособность в условиях широкополосных помех – например, создаваемых DSSS-передатчиками; но это оборачивается тем, что сами они при этом мешают обычным узкополосным устройствам.

Приведенное сравнение дает основания для следующих рекомендаций:

• FHSS-технология в любом из диапазонов 915 МГц и 2,4 ГГц применяется только при дефиците частотного ресурса и невозможности применения технологии DSSS;

• DSSS-технология в диапазоне 915 МГц должна применяться преимущественно внутри зданий или на частной территории при отсутствии помех радиоустройствам, находящимся вне этих зданий и территорий, включая широкополосные (следует иметь в виду, что диапазон 915 МГц в России не зарезервирован для сетей сотовой связи стандарта GSM и не используется для сетей семейства 802.11);

DSSS-технология в диапазоне 2,4 ГГц наиболее приспособлена для наружного применения.

Следует отметить, что, например, в США широко развит доступ в Интернет через сети 802.11 в аэропортах и других присутственных местах, а более чем в 2 тыс. районах посредством них решена проблема «последней мили». Кроме того, в диапазоне 2,4 ГГц в США сети Prierinet (DSSS) охватывают 150 городов, а сети XtraTyme (FHSS) – 105.

802.11b

Благодаря высокой скорости передачи данных (до 11 Мбит/с), практически эквивалентной пропускной способности обычных проводных ЛВС Ethernet, а также ориентации на «освоенный» диапазон 2,4 ГГц этот стандарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей. В окончательной редакции стандарт 802.11b, известный также вначале как Wi-Fi (Wireless Fidelity – по сути, второе название нашего семейства), был принят в 1999 г. В качестве базовой радиотехнологии в нем используется метод DSSS с 8-разрядными последовательностями Уолша.

Поскольку оборудование, работающее на максимальной скорости

11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом 8ении качества сигнала.

Как и в случае базового стандарта 802.11, четкие механизмы роуминга спецификациями 802.11b не определены. Полное описание стандарта – на http://standards.ieee.org/reading/ieee/std/lanman/802.11b-1999.pdf.. Всего в мире насчитывается свыше 15 млн устройств 802.11.

Защита инвестиций достигается за счет поддержки функций нового поколения на скоростях 54 Мбит/с (IEEE 802.11g), а также более надежного шифрования трафика по стандарту AES.

О последнем стандарте: спецификации 802.11g, находящиеся сейчас в стадии рассмотрения, представляют собой развитие стандарта 802.11b и позволяют повысить скорость передачи данных в беспроводных ЛВС до

22 Мбит/с (а возможно, и выше) благодаря использованию более эффективной модуляциии сигнала. Окончательное принятие 802.11g ожидается только к концу 2002 года. Одним из достоинств будущего стандарта является обратная совместимость с 802.11b.

Главным же препятствием на пути развития 802.11b стало то, что выделенный радиочастотный диапазон был попросту «забит» многочисленными пользователями, в результате чего крупные операторы перестали делать на эти сети серьезные ставки. Кроме того, стали открываться новые диапазоны.

802.11а

Стандарт 802.11а является наиболее «широкополосным» из семейства стандартов 802.11, предусматривая скорость передачи данных до 54 Мбит/с. Редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три обязательных скорости – 6, 12 и 24 Мбит/с и пять необязательных – 9, 18, 36, 48 и

54 Мбит/с. Это означает, что оборудование разных производителей с обязательными скоростями должно быть совместимым. Тем более, что уже предлагаются варианты с «турбо» скоростями до 108 Мбит/с (!). Пока существуют «разночтения» этого стандарта в США, Европе и Японии.

В отличие от базового стандарта, ориентированного на область частот 2,4 ГГц, спецификациями 802.11а предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц, который «приоткрывается» и в РФ. Считается, что в дальнейшем указанный диапазон позволит на небольших расстояниях добиться скорости передачи до 155 Мбит/с.

В качестве метода модуляции сигнала в 802.11а выбрано ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Наиболее существенное различие между этим методом и радиотехнологиями DSSS и FHSS заключается в том, что OFDM предполагает параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким частотам диапазона, в то время как технологии расширения спектра передают сигналы последовательно. В результате повышается как пропускная способность канала, так и качество сигнала. Абонентское оборудование отдельных производителей может поддерживать как 802.11b, так и 802.11а.

К недостаткам 802.11а относится более высокая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц – около 100 м). Полное описание стандарта можно найти на http://standards.ieee.org/reading/ieee/std/<ого стандарта могут быть те же грабли, что и у его предшественника: сделай диапазон общедоступным, и все будут друг другу мешать.

Тем не менее у нового стандарта хорошие перспективы (но по происхождению он американец), и, по слухам, даже европейские чиновники хотят включить его в состав собственного похожего стандарта для аналогичных сетей HIPERLAN (High Performance Local Area Network – высокопроизводительная ЛВС). О последнем, кстати, говорят давно, однако до коммерческих сетей дело так и не дошло. Так что указанный маневр, вероятно, позволит чиновникам «отчитаться» за потраченные деньги. Да и рынок уже давно «перекосился» в сторону 802.11.

Что касается нашего «семейства WLL», то после самых «малых» его представителей остается рассмотреть еще и «мельчайших». Правда, их еще нет в широком обиходе, но в будущем они обещают если не захватить просвещенный мир, то уж точно «присоседиться» ко всем другим системам связи (и не только). Это миниатюрные устройства доступа Bluetooth, о которых мы поговорим в следующий раз.

Главная страница / Архитектура отрасли