Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Стандарт IEEE 802.11 готов к принятию

Дейв Молта

Беспроводные ЛВС уже давно пытаются пробиться на “большой” рынок сетевых технологий, но до сих пор безуспешно и в первую очередь из-за того, что технические спецификации в этой области пока определяют отдельные производители. И чем дольше затягивается процесс принятия общего стандарта, тем сложнее становится задача по его выработке. В ближайшее время Комитет IEEE 802.11 намерен разорвать этот порочный круг.

На фоне устоявшегося рынка традиционных кабельных технологий, таких как Ethernet и Token Ring, рынок беспроводных локальных вычислительных сетей с годовым доходом, примерно, в 150—200 млн дол. в 1995 г. выглядит несколько бледно. Это разрозненный рынок, состоящий из небольшого числа фирменных технологий с довольно низкой производительностью при высокой цене. Беспроводные ЛВС демонстрируют значительное преимущество на некоторых вертикальных рынках, например на рынках оборудования для розничной и оптовой торговли, медицинской техники. Однако многие сетевые администраторы считают эту технологию слишком экзотической для широкого внедрения, чему немало способствует отсутствие промышленных стандартов, обеспечивающих взаимозаменяемость отдельных компонентов, которые поставляются разными производителями.

Тем не менее специалисты по беспроводным технологиям считают, что, если не случится ничего непредвиденного, 1997 год ознаменуется широким внедрением беспроводных ЛВС, а общий доход от их продаж достигнет к 2000 г. 1 млрд. дол.. Поводом для оптимистичных прогнозов служит подготовка к изданию первого стандарта для технологии подлинно открытых беспроводных ЛВС — IEEE 802.11. После более чем пяти лет работы, бесчисленных переделок и проволочек, связанных как с решением технических проблем так и с поиском политических компромиссов, появление долгожданного стандарта ожидается к ноябрю текущего года. Но способна ли эта технология вытеснить с рынка кабельные сети или ее потенциал невелик и она уже морально устарела? Мы полагаем, что на этот вопрос нельзя ответить однозначно. С одной стороны, ЛВС на базе стандарта IEEE 802.11, несомненно, составят значительную конкуренцию кабельным сетям, делая беспроводную связь более привлекательной для администраторов сетей, которые особенно ценят взаимозаменяемость компонентов. С другой стороны, в этой технологии имеется ряд серьезных проблем, отсутствующих в кабельных сетях.

Основные сведения

Мечта о беспроводной локальной сети стала явью. Освобожденные от привязки к кабелям, мы можем передвигаться с блокнотным компьютером или PDA (Personal Digital Assistant) из офиса в конференц-зал, с этажа на этаж, из здания в здание, не теряя высокоскоростной связи с сервером. Для беспроводных линий высокоскоростная связь означает скорость передачи данных не менее чем 1 Мбит/с, причем увеличение скорости в два или даже четыре раза не является неразрешимой проблемой. Однако увеличение производительности осуществляется, как правило, за счет сокращения дальности связи.

Сразу же возникает вопрос: дальности по отношению к чему? Иногда беспроводная ЛВС работает в режиме равноправной связи. В этом случае под дальностью связи подразумевается расстояние между любой парой узлов сети. Однако чаще всего беспроводная связь осуществляется через узел доступа к сети — специальное устройство, обеспечивающее физический интерфейс между кабельной и беспроводной частями сети, удаленность от которого и определяет дальность связи. Узлы доступа являются, как правило, мостами уровня MAC, обеспечивающими доступ беспроводной сети к сети Ethernet, но с вводом нового стандарта IEEE 802.11 должны появиться и другие, более сложные, реализации узлов доступа.

Итак, как далеко можно удаляться от узла доступа при работе в беспроводной сети? Этот вопрос, по нашему мнению, волнует каждого, кто знакомится с беспроводной технологией. Самый простой ответ — на 300 метров. Правильный ответ — это зависит от “качества среды”, под которым подразумевается прозрачность среды для радиоволн и инфракрасного излучения. В некоторых зданиях, в которых использованы железобетонные или металлические конструкции, нельзя достигнуть и 60-метрового удаления от узла доступа. Правда, это не всегда плохо. Ограничение числа узлов внутри области действия узла доступа, может повысить производительность беспроводной сети за счет того, что меньшее число узлов будет конкурировать за использование канала связи. С этой точки зрения пространственное ограничение — положительный фактор рассматриваемой технологии.

Впрочем, улучшение качества за счет сокращения количества — общеизвестная закономерность. Чтобы охватить беспроводной сетью большое здание, например госпиталь, вам понадобится достаточно большое количество узлов доступа. Поскольку стоимость беспроводного адаптера составляет 400 дол. и выше, а стоимость каждого узла доступа приближается к нескольким тысячам долларов, то вся сеть обойдется в круглую сумму. Однако, если стандарт IEEE 802.11 приживется на рынке, недорогие однокристалльные MAC-интерфейсы могут значительно сбить цены. Стоит лишь вспомнить, что сетевые платы Ethernet в свое время продавались по цене 895 долларов за штуку.

Но если бы проблема заключалась только в этом, то все было бы просто. Снижение темпов принятия стандарта Комитетом 802.11 только частично обусловлено политическими разногласиями среди его членов. Основная причина заключается в технической сложности беспроводного стандарта, реализация которого далека от идеала. Повышенное потребление энергии от блокнотных компьютеров, скрытые узлы, которые “видны” из узлов доступа, но не “слышат” друг друга, и взаимное влияние узлов доступа создают технические трудности, по сравнению с которыми проблемы сетей Ethernet кажутся просто детской игрой.

Физическая реализация

Проект стандарта IEEE 802.11 состоит из набора спецификаций, которые описывают физический уровень (PHY) и метод доступа к среде передачи (MAC) на канальном уровне. В спецификации физического уровня определяются два радиочастотных стандарта (RF) и один инфракрасный стандарт (IR). Соглашение о поддержке двух радиочастотных стандартов является компромиссным решением, хотя оба они действуют в одной и той же полосе частот 2400—2483,5 МГц, выделенной для промышленного, научного и медицинского использований.

Ряд производителей, включая фирмы Digital, Persoft, Solectek и C-SPEC, используют технологию спектральной модуляции по методу “прямой последовательности” (Direct Sequence), которая является основой для построения сетей WaveLAN компании Lucent Technologies (недавно выделенной из AT&T). Метод “прямой последовательности” предусматривает псевдошумовое (PN) кодирование информации, благодаря чему ее передача осуществляется в расширенной области частот. Системы, основанные на этом методе, эффективно используют имеющийся в наличии широкополосный канал. Наше тестирование показывает, что обычно они дают более высокую производительность, чем системы, основанные на технологии спектральной модуляции по методу “скачущей частоты” (Frequency Hopping), особенно если число станций со стороны беспроводного “сегмента” невелико. Специфицированные скорости передачи данных для данной технологии составляют 1 и 2 Мбит/с.

Однако складывается впечатление, что будущее стандарта IEEE 802.11 за системами, основанными на методе “скачущей частоты”, используемом в настоящее время компаниями Proxim, BreezeCom, Xircom и другими. В отличие от метода “прямой последовательности” метод “скачущей частоты” использует правило псевдослучайного скачкообразного изменения частоты, благодаря чему передача данных осуществляется как в расширенной частотной, так и во временноўй области. Благодаря этой стратегии, соответствующие системы оказываются менее чувствительными к шуму и легко совместимыми при работе в одном и том же диапазоне частот. К тому же радиостанции, работающие на принципе “скачущей частоты”, дешевле в изготовлении и энергетически более выгодны, что чрезвычайно важно для пользователей блокнотных компьютеров и PDA. Методы “скачущей частоты” и “прямой последовательности” обеспечивают одинаковую скорость передачи данных — 1 и 2 Мбит/с.

Помимо радиочастотного спектра, спецификация физического уровня проекта 802.11 поддерживает фазово-импульсную модуляцию рассеянного инфракрасного излучения. Основной стандарт передачи данных устанавливает скорость передачи 1 Мбит/с и поддерживает скорость 2 Мбит/с факультативно. Системы, работающие на рассеянном инфракрасном излучении, не требуют прямой видимости для связи, однако такое излучение не способно проникать через стены. Это можно рассматривать и как достоинство, и как недостаток. Недостаток очевиден: связь ограничена пределами только одной комнаты. Достоинством же является обратная сторона этого ограничения: так как подслушивание через стену невозможно, то в этих системах конфиденциальность и защита данных намного выше, чем в радиочастотных системах.

Проблема невидимого узла

Как правило, администраторы неплохо разбираются в работе протоколов MAC, относящихся к сетям Ethernet и Token Ring. По сравнению со стандартом 802.11 эти протоколы более просты, так как в кабельных системах четко определяются не только физические характеристики сигнала, но и граница сети. В беспроводных же системах среда передачи данных невидима и может быть обнаружена только с помощью специальной аппаратуры, а место размещения, из которого устройство способно связаться с узлом доступа, зависит от влияния таких “невинных” электронных приборов, как, например, микроволновая печь. Стандарт IEEE 802.11 будет учитывать как эти, так и другие вопросы, которые рассматриваются ниже.

Первый вопрос связан с разработкой спецификации MAC канального уровня, которая бы координировала работу множества логических сетей в одном и том же радиочастотном канале. С ним тесно связан второй вопрос, который касается разработки механизмов, позволяющих устройствам “прозрачно” (автоматически) менять узел доступа при перемещении между ними. В частности, при этом возникает проблема “невидимых” узлов, когда два беспроводных устройства способны передавать и принимать сигналы из общего узла доступа, но не имеют прямой связи друг с другом, как это изображено на рисунке.

Стандарт MAC 802.11, аналогично Ethernet, основан на схеме множественного доступа с контролем несущей, но вместо алгоритма обнаружения конфликта в нем используется алгоритм предотвращения конфликта. Применяя функцию Distributed Coordination Function (DCF), схема MAC через интерфейс физического уровня контролирует состояние беспроводной среды и начинает передачу только при отсутствии активности других передатчиков. При одноадресной передаче пакетов требуется подтверждение приема для каждого передаваемого кадра. Поскольку из-за проблемы “невидимого” узла стандартный алгоритм обнаружения несущей утрачивает надежность, то для резервирования полосы пропускания с целью устранения возможного конфликта используются управляющие кадры RTS/CTS (запрос на передачу и разрешение на передачу), хотя это и влечет дополнительные накладные расходы, которые могут снизить производительность сети на 20%.

Функция Point Coordination Function (PCF) используется в качестве факультативного элемента описываемого стандарта и реализует метод, исключающий конкуренцию за доступ к среде. Она может быть полезной для приложений, требующих гарантированного времени доступа. По определенному этой функцией сценарию одна из станций работает как координатор, т. е. управляет доступом к среде передачи данных на основе некоторой схемы опроса и исходя из приоритетов рабочих станций. Станция-координатор управляет доступом к среде в так называемый “свободный от конкуренции период” и возвращает управление к функции DCF. Таким образом, функции DCF и PCF отличаются лишь схемой организации доступа.

Помимо основного алгоритма доступа к среде подуровень MAC канального уровня стандарта 802.11 обеспечивает также защиту данных, систему поддержки связи при перемещениях рабочих станций в пространстве и управление питанием в блокнотных компьютерах. Защита данных осуществляется факультативной системой Wired Equivalent Privacy (WEP), которая использует метод шифрования, основанный на алгоритме защиты RSA RC4 PRNG. Перемещение компьютеров в пространстве возможно благодаря системе установления и последующего возобновления связи между беспроводной рабочей станцией и многочисленными узлами доступа, связанными между собой уже кабельной сетью. И наконец, система управления питанием работает на основе буферизации передаваемых кадров в узлах доступа, что позволяет станциям, работающим на аккумуляторных батареях, большее время находиться в состоянии ожидания, продлевая таким образом срок службы этих батарей. Станции периодически активизируются (“просыпаются”) и прослушивают “эфир” в ожидании специального сигнала о наличии накопившихся для них данных в узлах доступа.

В стандарте 802.11 физический уровень имеет несколько вариантов реализации, но все они используются с одним и тем же уровнем MAC. Это важно для распространения стандарта, так как максимально расширяет рынок однокристалльных электронных устройств, за счет которых, как ожидается, будут снижены цены на сетевые интерфейсные платы и узлы доступа. Компании AMD и Digital Ocean уже объявили о создании однокристалльных контроллеров, реализующих протокол MAC по стандарту 802.11, которые предназначены для использования в сетевых адаптерах PC Card, ISA и PCI.

Последние новости

Теперь, наверное, вы понимаете, почему Комитет 802.11 потратил столько времени, чтобы прийти к единому стандарту для беспроводных компьютерных сетей. Конечным результатом его работы являются хорошо продуманные спецификации, в которых согласованы требования большинства поставщиков оборудования для беспроводных сетей. Некоторые производители высказали также свои предложения по улучшению стандарта за счет включения в него ряда опций с более высокими скоростями передачи данных, но маловероятно, что эти добавления войдут в итоговые спецификации.

В марте текущего года группа из тринадцати поставщиков оборудования и технологий, контролирующая более 95% сбыта беспроводных ЛВС, учредила ассоциацию Wireless LAN Alliance (WLANA). Цель ее состоит в популяризации знаний о беспроводных ЛВС путем разработки учебных программ и организации семинаров по беспроводным технологиям. Главная же задача ассоциации WLANA — убедить сетевых администраторов в полезности использования беспроводных сетей как дополнения к традиционным кабельным ЛВС. Принимая во внимание повсеместно растущий аппетит к широкополосным линиям связи, вовсе непросто придумать убедительные аргументы в пользу внедрения стандарта с максимальной пропускной способностью 2 Мбит/с, а практически обеспечивающего производительность чуть больше 1 Мбит/с. Можно уповать лишь на то, что большинство деловых приложений еще не стеснено указанными рамками пропускной способности, и потому тщательное проектирование сегментированной беспроводной ЛВС сможет гарантировать необходимую приложениям производительность. При этом успешный рост объема продаж оборудования для беспроводных сетей приведет к тому, что цены на него сократятся в несколько раз по сравнению с нынешними. Таким образом, с вводом нового стандарта, который обеспечит взаимозаменяемость оборудования от различных поставщиков, 1997 год по праву должен стать годом беспроводных ЛВС.


распечатать статью




  
9 '1996
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Огонь, вода и медные провода

локальные сети

• Системы RAID: решение проблемы хранения данных

• Стандарт IEEE 802.11 готов к принятию

• ПО управления серверами

• Создание правильной кабельной системы

• Преимущества и реализация единого “рабочего стола”

корпоративные сети

• Серверы удаленного доступа масштаба предприятия

• Windows NT 4.0: новые средства и возможности

• Управление коммутируемыми сетями

услуги сетей связи

• Транкинговые системы связи

• СОТЕЛ: интеграция сетей NMT-450

• Перспективы и проблемы кабельного телевидения

• ERMES — общеевропейская система передачи радиосообщений

• Ростки успеха беспроводной передачи данных

интернет и интрасети

• Проблема перенумерации адресов IP

• Internet-телефония: сопротивление бесполезно

• СУБД и WWW: драгоценный сплав

• “Телевидение” по каналам Internet

приложения клиент-сервер

• Intranet — это бизнес

• Все выше, и выше, и выше...

защита данных

• Безопасность: Windows NT и новые технологии Microsoft

• Интегрированная система информационной безопасности

новые продукты

• Новые серверы фирмы ALR, Compaq Proliant 5000, Новый сервер компании Hewlett-Packard



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх