Учебное пособие "Беспроводные средства передачи данных. Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11"

Час 2/40 Беспроводные средства передачи данных. Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11

История развития и обзор технологии Wi-Fi

Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.11 в 1990 году. Была поставлена задача по разработке всеобщего стандарта для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Mbps. Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация стандарта 802.11 для радиооборудования и сетей, работающих в частотном диапазоне 2402-2480 МГц, со скоростями доступа 1 и 2 Мбит/с. Стандарт IEEE 802.11 являлся первым стандартом для продуктов WLAN от независимой международной организации, разрабатывающей большинство стандартов для проводных сетей. Однако к тому времени заложенная первоначально скорость передачи данных в беспроводной сети уже не удовлетворяла потребностям пользователей. Для того, чтобы сделать технологию Wireless LAN популярной, дешевой, а главное, удовлетворяющей современным жестким требованиям бизнес-приложений, разработчики были вынуждены создать новый стандарт.

В сентябре 1999 года IEEE 802 ратифицировала расширение предыдущего стандарта, названное IEEE 802.11b (также известное, как 802.11 High rate), которое работает на скорости 11 Мбит/с (подобно Ethernet) , что позволило успешно применять эти устройства в крупных организациях. Совместимость продуктов различных производителей гарантируется независимой организацией, которая называется Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Эта организация была создана лидерами индустрии беспроводной связи в 1999 году. С продуктами, удовлетворяющими требованиям Wi-Fi (термин WECA для IEEE 802.11b), можно ознакомиться на сайте WECA.

Wi-Fi - это аббревиатура от Wireless Fidelity, так, по образцу Hi-Fi, называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам, а точнее, стандарт IEEE 802.11, или просто 802.11. Вообще говоря, под числом 802.11 скрывается целое семейство стандартов: на текущий момент их восемь, но технически реализованы только два - 802.11a и 802.11b. Последний в обиходе чаще всего и именуется Wi-Fi.

Устройства Wi-Fi были предназначены именно для корпоративных пользователей, чтобы заменить традиционные кабельные сети. Основной выигрыш такой замены в том, что себестоимость прокладки сети сильно сокращается за счет уменьшения объемов ручной работы. Для проводной сети требуется тщательная разработка топологии сети и прокладка вручную многих сотен метров кабеля, порой в самых неожиданных местах. Для организации же беспроводной сети требуется только установить в одной или нескольких точках офиса базовые станции (центральный приемник-передатчик с антенной, подключенный к внешней сети или серверу) и вставить в каждый компьютер сетевую плату с антенной. Основная работа специалиста-установщика заключается в том, чтобы не оставалось "мертвых" зон в здании или на этаже (железобетонные перекрытия экранируют сигнал, и тогда на каждый этаж нужна своя станция). После этого людей и компьютеры можно перемещать как угодно, даже переезд в новый офис не разрушит однажды созданную сеть.

С точки зрения человека, работающего за компьютером, ощутимой разницы в скорости кабельной сети и беспроводного канала нет, если, конечно, рядовой пользователь не собирается смотреть по Интернету потоковое видео или, что бывает много чаще, все время копировать документы с сервера на компьютер и обратно. Во всех остальных случаях нагрузка, создаваемая пользователем, будет неоднородна и невелика, так что одной базовой станцией могут комфортно пользоваться несколько десятков человек.

Устройства, использующие стандарт 802.11b, могут передавать данные с максимальной скоростью 11 Мбит/сек. (стандарт 802.11a поддерживает впятеро большую скорость - 55 Мбит/сек.). Словом, пропускная способность сети стандарта 802.11 сопоставима с пропускной способностью выделенной линии средней мощности (примерно класса T1), а такой канал связи до сих пор не могут позволить себе некоторые организации, не говоря уже о частных лицах.

Однако изначально стандарт 802.11 задумывался как альтернатива именно Ethernet (то есть внутриофисной связи). Разумеется, он годился и для того, чтобы выходить в Интернет, если у компьютера, где установлено такое устройство, есть выход на внешнюю выделенную линию. Для передачи данных стандарт 802.11b использует частоту 2,4 ГГц. Она хорошо знакома каждому, кто хоть раз держал в руках телефон с переносной трубкой, - именно на этой частоте трубка "общается" с базой. В США и ряде других стран эта часть частотного диапазона была нерегулируемой, поэтому устройства в стандарте 802.11b не требовали лицензирования и могли изготовляться и продаваться свободно.

Как уже было сказано, стандарт 802.11b был разработан в конце 90-х годов и окончательно одобрен в начале 1999-го. В 2000 году стали появляться первые устройства для передачи данных на его основе. Он был далеко не первой технологией беспроводной передачи данных. Технически первыми средствами цифровой беспроводной связи были еще передатчики Попова-Маркони - эти устройства передавали не аналоговый, а дискретный сигнал. Первые же беспроводные сетевые устройства появились в 1990 году и, хотя не использовались массово, все же были распространены повсеместно. Прототипами такой связи были текстовые пейджеры и отчасти сотовые телефоны стандартов GSM, CDMA и DAMPS. В Европе получили массовое распространение текстовые сообщения формата SMS, в США успешно эксплуатируется двусторонняя пейджинговая связь BlackBerry, а компания Palm, правда безуспешно, пыталась там же развернуть собственную сеть для беспроводного доступа к почте через карманные органайзеры. Помимо передачи данных по радиоканалу применялись и другие методы - скажем, инфракрасные устройства, хорошо знакомые каждому по телевизионному пульту, работавшие на расстоянии до нескольких метров.

В общем, из всех прототипов беспроводной передачи, имевших хоть какую-то перспективу, 802.11b, он же Wi-Fi, до поры до времени был самым непопулярным. Крупные компании и развитые страны экспериментировали с WAP и GPRS и готовились к продаже лицензий на сотовую связь третьего поколения (в стандарте UMTS), которая была призвана обеспечить высокоскоростную передачу данных в сотовых сетях. Широко обсуждались возможности стандарта Bluetooth, с помощью которого, как предполагалось, в сеть будут объединены персональные устройства и бытовые приборы. Словом, альтернатив 802.11 было много, приведенный список - далеко не полный. Однако победил все же Wi-Fi.

Некоторые проблемы

Главной стратегической проблемой всех провайдеров, и частных, и кооперативных, остается критическая масса Wi-Fi-сети, потому что главное, что нужно пользователю, - общедоступность, либо прямая, либо через роуминг. Прямой доступности повсюду предложить не может пока никто, а кросс-роуминг в разных сетях остается благим намерением. Хотя, впрочем, возможность плавного перехода из хотспота в хотспот без потери связи, наподобие того, как это уже осуществляется в сотовых сетях, активно изучается, и здесь тоже начали разрабатываться свои стандарты, чем занимается рабочая группа PassOne. Тут впереди планеты всей неожданно оказалась Новая Зеландия, где компания RoamAD сообщила о запуске демонстрационной версии городского роуминга между хотспотами Wi-Fi.

Следующей важной проблемой является интерференция, то есть пересечение зон приема от разных станций. В Европе эта проблема стала очевидна раньше, чем в Америке, хотя Европа и начала пользоваться Wi-Fi намного позже. В отличие от просторов Америки в Европе застройка плотная. Базовые станции находятся существенно ближе друг к другу, а зоны приема напоминают не круги, а, скорее, листья кувшинок, с вырезами в тех местах, где стены блокируют или экранируют сигнал. Рост Wi-Fi-сетей также сильно напоминает то, как пруд зарастает кувшинками: сперва появляется парочка листьев, затем их становится все больше, и в конце концов они начинают наползать друг на друга, так что воды вовсе не видно. Только вместо лягушек по этим беспроводным "кувшинкам" скачут пользователи с ноутбуками.

Хотя сплошное покрытие всего города - это в целом позитивное явление, так как позволяет использовать Wi-Fi-сети почти так же, как сотовые сети, в особенности с появлением Wi-Fi-роуминга между станциями, вместе с тем оно влечет за собой ряд проблем, как этических, так и технических. Принципы разрешения споров и правила поведения владельцев перекрывающихся станций еще только обсуждаются, а как будут вести себе приемные устройства в местах пересечения двух зон приема, до сих пор не до конца ясно даже специалистам. К числу нерешенных проблем относится также безопасность: сейчас завершаются работы над новыми стандартами безопасности, которые призваны обеспечить более высокий уровень защиты беспроводных сетей.

Скачано с www.znanio.ru