29. Беспроводные компьютерные сети. КОНЦЕПЦИЯ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ
29. Беспроводные компьютерные сети. КОНЦЕПЦИЯ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ
Беспроводная локальная сеть - это Система радиодоступа, предназначенная для обеспечения сетевого доступа посредством компьютерных устройств вне зависимости от их месторасположения. Обычно она представляет собой последний участок между действующей локальной сетью [Local Area Network [LAN]] и группой клиентских компьютеров, обеспечивая пользователям возможность беспроводного доступа ко всем ресурсам и услугам корпоративной сети из любой точки здания или комплекса зданий. Беспроводная локальная сеть может рассматриваться как "Ethernet в эфире", поскольку, как правило, она используется в качестве продолжения проводной локальной сети. Основу беспроводной локальной сети составляют следующие компоненты. - Сетевой адаптер (Network Interface Card [NIC]) - пользовательское устройство, которое представляет собой компьютерную плату, оснащенную антенной. - Беспроводный телефон [Wireless LAN Phone] - абонентское устройство, поддерживающее технологию передачи речи с использованием Интернет-протокола [Voice over Internet Protocol [IP]] и работающее на базе той же беспроводной инфраструктуры, что и сетевой адаптер NIC. - Точка доступа (Access Point] -инфраструктурное устройство, обеспечивающее доступ к локальной сети посредством персонального компьютера или беспроводного телефона. Для охвата сетью всех площадей здания обычно требуется несколько точек доступа. Одна точка, находящаяся внутри помещения, способна обслуживать пользовательские устройства в диапазоне примерно 150 футов (45 м] в зависимости от условий распространения радиоволн. На эти условия, в свою очередь, могут влиять такие факторы, как структура стен, место расположение точки доступа и т.д. -Соединения между зданиями (Building-to-Building Bridges] - элементы инфраструктуры, обычно используемые в сетях с "многоточечной" (point-to-multipoint] конфигурацией. В настоящее время беспроводные локальные сети функционируют в не требующем лицензирования диапазоне частот 2,4 ГГц и реализуются на основе стандартов Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers [IEEE]] 802.11 и 802.11b. В будущем они станут использовать свободный от лицензирования диапазон 5 ГГц, а их реализация начнет осуществляться на основе стандартов IEEE 802.11а и HiperLAN/2 Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute [ETSI]]. С точки зрения пользователей, беспроводные локальные сети выглядят так же, как и обычные локальные сети. Любые приложения, доступные в проводных ЛВС, доступны и с помощью беспроводных сетевых терминалов. Вся информация при этом принимается и передается через эфир, сводя к минимуму потребность в проводных соединениях. Когда сервер посылает информацию пользователю, она поступает на точку доступа через проводную локальную сеть, а затем через эфир направляется на пользовательский ПК, который принимает ее с помощью сетевого адаптера NIC. Разновидности беспроводных сетей. 802.11b • частотный диапазон — 2,4 ГГц; • число непересекающихся частотных каналов — 3; • модуляция — CCK (Complementary Code Keying), 22 МГц на канал, одна несущая; • метод доступа — CSMA/CA; • максимальная скорость передачи данных — 11 Мбит/с. 802.11a • частотный диапазон — 5 ГГц; • число непересекающихся частотных каналов — 8; • модуляция — OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 20 МГц на канал, несколько несущих; • метод доступа — CSMA/CA; • максимальная скорость передачи данных — 54 Мбит/с. Остальные спецификации, из которых на сегодняшний день одобрены только первые две, определяют: • 802.11c — таблицы маршрутизации для беспроводных «мостов»; • 802.11d — международный роуминг в беспроводных сетях; • 802.11e — технология QoS (Quality of Service) в применении к беспроводным сетям; • 802.11f — протоколы для обмена данными между точками доступа (базовыми станциями); • 802.11h — дополнительные требования, относящиеся к европейскому региону; • 802.11i — улучшенные по сравнению с базовыми стандартами технологии защиты данных. 802.11a, 802.11b и 802.11g относятся к физическому уровню среды передачи; 802.11d, 802.11e, 802.11i и 802.11h — к вышележащему MAC-уровню, оставшиеся два — к более высоким уровням (модель OSI). Беспроводные ЛВС IEEE 802.11. Стандарт IEEE 802.11, принятый в1997 г., стал первым стандартом данного семейства. Он предусматривает использование диапазона час-тот 2,4 ГГц, а также технологии расширения спектра скачкообразной сменой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum [FHSS или FH]) или технологии расширения спектра по методу прямой последовательности. [Direct Sequence Spread Spectrum DSSS или OS]]. Стандарт IEEE 802.11 обеспечивает пропускную способность до 2 Мбит/с в расчете на одну точку доступа. Беспроводные сети передачи данных (БСПД) широко применяются для реализации телекоммуникационных задач. Особую популярность они получили при решении проблемы «последней мили» в тех районах, где отсутствует или недостаточно развита кабельная инфраструктура. Актуальность БСПД для России обусловлена, кроме того, спецификой национальных телекоммуникаций — наличием устаревшего и изношенного кабельного сегмента, большими расстояниями, сложностью рельефа, наконец, случаями хищения медного кабеля прямо с участка действующей сети. Отличительные особенности современного радиооборудования — его прекрасные технические характеристики и низкая стоимость, что является весомым аргументом в пользу выбора технологий БСПД при построении сетей различного назначения. Далее мы более подробно остановимся на беспроводных локальных сетях, получивших название RadioEthernet. Бурное развитие именно этого сегмента БСПД во многом обусловлено усилиями компаний-производителей, нацеленными на стандартизацию оборудования. В результате продукты разных производителей становятся совместимыми, а цены на них падают. К сегодняшнему дню разработано целое семейство стандартов IEEE 802.11, которое описывает требования к решениям класса RadioEthernet. Стек протоколов 802.11.- нету Физический уровень 802.11. -нету Протокол MAC подуровня. -нету Форматы кадров.-нету Физический уровень IEEE 802.16. -нету MAC подуровень IEEE 802.16. -нету Структура кадра IEEE 802.16-нету Широкополосная беспроводная связь. Технология IEEE 802.16. (Беспроводная широкополосная связь на базе стандарта 802.16 ) Стандарт 802.16 с изменениями, внесенными IEEE в январе этого года в виде дополнения 802.1ба, охватывающего частоты в диапазоне от 2 до 11 ГГц, представляет собой технологию организации региональных беспроводных сетей с подключением к Интернету через публичные точки доступа, соответствующие спецификации 802.11. При этом проблема "последней мили" решается путем своего рода "расширения" кабельных и цифровых абонентских линий (DSL) путем применения беспроводных коммуникационных средств. За счет этого зона, обслуживаемая указанными линиями, оказывается в радиусе до 50 км, что обеспечивает пользователей средствами широкополосного подключения без необходимости прокладывать физическую линию к базовой станции. Скорость двунаправленного обмена данными при применении беспроводных широкополосных технологий достигает 70 Мбит/с, а пропускная способность одного лишь сектора базовой станции (при этом каждая такая станция может обслуживать до шести секторов) достаточна для поддержки свыше 60 корпоративных локальных сетей с подключением по типу Т1, наряду с сотнями домашних пользователей, подключенных по типу DSL. Организация корпоративной сети с доступом по типу Т1 занимает сегодня до трех месяцев и более. Беспроводные широкополосные технологии на основе стандарта 802.16, обеспечивающие скорость сетевого доступа, аналогичную кабельным широкополосным решениям, позволят сократить сроки развертывания такой сети до нескольких дней, а ее стоимость упадет в несколько раз. У провайдеров появится возможность предоставлять средства высокоскоростного подключения "по требованию" организаторам таких мероприятий, как, например, торговые ярмарки, обслуживать сотни тысяч пользователей через общественные точки доступа, соответствующие спецификации 802.11, или же организовать временное широкополосное подключение в местах производства текущих работ (например, на строительных площадках).
В течение следующего года некоммерческая организация WiMAX займется разработкой планов тестирования оборудования на совместимость, подбором сертификационных лабораторий и организацией мероприятий, посвященных вопросам совместимости, для поставщиков оборудования на основе стандарта 802.16. Предусмотрено и сотрудничество со специалистами Европейского института стандартов по телекоммуникациям (ETSI) в разработке планов тестирования оборудования на соответствие требованиям европейского стандарта HIPERMAN по организации региональных сетей с беспроводным широкополосным доступом.
Руководствуясь тем же подходом, что и Альянс Wi-Fi, которому удалось дать новый мощный импульс развитию беспроводных локальных сетей, некоммерческая организация WiMAX занимается разработкой методики и проведением тестирования оборудования на взаимодействие, присваивая успешно прошедшим это тестирование системам ярлык "Сертифицировано WiMAX".
Стандарт IEEE 802.16
Разработанный Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), стандарт 802.16 представляет собой рассчитанную на внедрение в городских беспроводных сетях технологию широкополосной связи. Обеспечивается беспроводное подключение к Интернету через публичные точки доступа стандарта 802.11, что служит беспроводным "расширением" кабельных линий и линий DSL на "последней миле" инфраструктуры беспроводного широкополосного доступа.
Технические характеристики стандарта 802.16а, утвержденные в январе текущего года и предусматривающие работу оборудования в диапазоне от 2 до 11 ГГц, являются расширенным вариантом технических характеристик стандарта IEEE 802.16, утвержденных в декабре 2001 г. Широкий диапазон частот, предусматриваемый стандартом 802.16, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости.
Характеристики стандарта 802.16а: · Дальность действия: до 50 километров. · Покрытие: расширенные возможности работы вне пря мой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны. · Частота: от 2 ГГц до 11 ГГц. · Спектральная эффективность: до 5 бит/с/Гц. · Максимальная скорость передачи данных на сектор: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции. Типовая базовая станция имеет до 6 секторов. · Качество обслуживания: качество обслуживания контролируется на уровне управления доступом к среде, что позволяет использовать дифференцированные уровни обслуживания. Это дает возможность предоставлять коммерческим предприятиям обслуживание типа Т1, а домашним пользователям - типа DSL, а также осуществлять передачу голоса и видео. Технологии беспроводного доступа В последние 10 лет в мире получили большое развитие разнообразные технологии беспроводного доступа. Беспроводные сети развивались под действием многих тенденций. Одним из наиболее значительных фактов развития в последние 10 лет стал фактор безлицензионного использования радиоспектра. В полосах 2-11 ГГц появились десятки технологических решений, прошедших испытания на производительность, сервисные возможности и способы организации многостанционных сетей связи. В различных областях применения технологии беспроводного доступа (Bluetooth, 802.11 ,802.16, 3G и др.) вызвали появление и быстрое развитие новых схем доступа к Интернету.
Схемы беспроводного доступа к Интернету развивались в двух направлениях: а) на условиях лицензионного выделения определенных частотных полос и б) на безлицензионных условиях свободного доступа к радиочастотным каналам связи. Сотовые сети мобильной связи, хорошо зарекомендовавшие себя в сетях 2G, при переходе к технологиям 3G столкнулись с двумя серьезными проблемами: высокими затратами на получение лицензий для работы в полосах шириной 3-10 МГц; необходимостью разработки и применения новых бизнес-моделей, учитывающих свойства и ограничения неголосовых приложений мобильной связи.
