Офисные беспроводные локальные сети
Свойство мобильности портативных компьютеров, как отмечалось в предыдущих статьях данной серии, находит свое продолжение в мобильности коммуникаций - возможности обмена данными между ПК-блокнотами и информационными ресурсами предприятия. Одной из первых задач, которая встает перед пользователями ПК, является интеграция их в существующую корпоративную сеть или организация отдельной сети, охватывающей компьютеры notebook. К сожалению, традиционные способы, основанные на использовании сетевых адаптеров стандарта PC Card или pocket, также как и применение стандартных Ethernet карт, устанавливаемых в станции расширения, приводит к потере мобильности. Даже использование рассмотренных в [1] беспроводных инфракрасных адаптеров существенно ограничивает свободу передвижения пользователей портативных ПК, не позволяя им подключаться к сети на расстоянии, большем чем один -два метра от адаптера.
Потребность мобильных пользователей оставаться подключенными к корпоративной сети, имея при этом возможность передвигаться внутри офиса, породила новый класс локальных сетей - офисные беспроводные ЛВС (БЛВС). Первые БЛВС появились около пяти лет назад, и уже тогда стали очевидны их преимущества перед кабельными сетями.
Если на заре появления БЛВС их развитие шло относительно медленно, прежде всего, в силу высокой стоимости, низкой пропускной способности и отсутствия стандартов, то к настоящему времени БЛВС по темпам развития существенно обгоняют кабельные сети. По данным фирмы Yankee Group, занимающейся исследованием рынка БЛВС, к 2000-му году объем продаж беспроводного оборудования увеличится в шесть раз и составит 1 млрд. долларов. Дальнейшее развитие беспроводные технологии получили после принятия стандарта IEEE 802.11, ставшего первым шагом к полной совместимости беспроводного оборудования различных производителей. Если темпы развития БЛВС сохранятся, то в XXI веке беспроводные технологии станут основными при построении локальных сетей.
БЛВС делятся на два основных типа, в зависимости от назначения и дальности действия - внутриофисные, объединяющие компьютеры и периферийные устройства внутри одного офиса или здания, и межсетевые, служащие для объединения локальных сетей, находящихся на значительном удалении друг от друга, например, в разных зданиях.
В следующей статье данного цикла будут рассмотрены принципы построения межсетевых БЛВС, а сейчас остановимся на внутриофисных БЛВС, наиболее часто используемых для интеграции в локальную сеть портативных ПК.
Оборудование для построения офисной БЛВС состоит из беспроводных адаптеров, подключаемых к портативным и настольным компьютерам, и специальных мостов или точек доступа (access points), позволяющих объединять беспроводные сегменты сети с существующими кабельными ЛВС. Беспроводные адаптеры могут иметь интерфейс PCMCIA, подключаться к параллельному порту ПК или устанавливаться в стандартный порт ISA, или PCI. Существуют две основные конфигурации офисных БЛВС, отличающиеся наличием роуминга, то есть потенциально неограниченной возможностью перемещения в пределах офиса (здания), оставаясь подключенным к сети. Первая конфигурация (Рис.1) представляет собой сеть из нескольких компьютеров с установленными беспроводными адаптерами, функционируюшая автономно или объединенная с кабельной сетью посредством моста на основе ПК, в который установлены адаптеры беспроводной и кабельной сети. В данной конфигурации отдельные пользователи имеют доступ к сети, если расстояние между ними не превышает 50-100м (в открытом помещении -до 250м). С другой стороны, вторая конфигурация (Рис. 2) позволяет организовать с помощью "точек доступа" аналог сотовой сети, когда каждая "сота" покрывает площадь 400-16000 кв. м. Пользователь может неограниченно перемещаться в пределах зон покрытия, при этом "точки доступа" передают его друг другу, поддерживая сетевое соединение.
В зависимости от характеристик используемого сигнала БЛВС делятся на радиосети, использующие для передачи радиочастоты в диапазоне от сотен мегагерц до единиц гигагерц, и инфракрасные сети, сигналы в которых передаются на частоте невидимой части спектра 3*10~14Гц.
Радиосети
Чаще всего для передачи сигнала в радиосетях используются специальные диапазоны частот - так называемые промышленные, научные и медицинские частоты - 902-928МГц, 2.4-2.483ГГц и 5.725-5.875ГГц (ISM - industrial, scientific, medical). Их широкое внедрение связано с тем фактом, что во многих странах ISM частоты являются нелицензируемыми, т.е. для использования соответствующего оборудования не нужно получать разрешения. К сожалению, в соответствии с Российским законодательством, необходимо получать лицензии на любые радиопередающие устройства, в том числе, работающие в ISM диапазонах. Из-за высокой загруженности диапазона 900МГц, получить разрешение Госкомитета по радиочастотам на работу в этом диапазоне чрезвычайно трудно, поэтому российским пользователям БЛВС целесообразно ориентироваться на оборудование, работающее на частотах 2.4ГГц и 5.8ГГц.
Наиболее распространенным типом БЛВС являются радиосети, построенные на технологии размытого спектра (spread spectrum). Впервые данная технология использовалась в Вооруженных силах США для обеспечения устойчивости к электромагнитным помехам и для защиты информации от прослушивания. Идея данной технологии состоит в том, что спектр информационного сигнала, занимающего в зависимости от скорости передачи полосу 1-10МГц, "размывается" на более широкую полосу в несколько десятков мегагерц, при этом алгоритм преобразования сигнала носит псевдослучайный характер, известный только на передающей и принимающей стороне. В результате, при воздействии электромагнитных помех на результирующий шумоподобный сигнал, происходит искажение лишь части спектра передаваемого сигнала и, в силу имеющейся избыточности, исходный информационный сигнал может быть полностью восстановлен. С другой стороны, в силу псевдослучайного характера преобразования, даже если сигнал будет перехвачен, выделение информационной части практически невозможно при неизвестном алгоритме.
Для формирования сигнала с расширенным спектром применяются две различные технологии - скачкообразная перестройка частоты, СПЧ (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) и формирование псевдошумового сигнала ПШС, называемого также сигналом с расширенным спектром по принципу прямой последовательности (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum).
При использовании технологии СПЧ частота радиосигнала скачкообразно меняется в процессе передачи по псевдослучайному алгоритму, известному только на передающей и принимающей сторонах (Рис.3). Приемное устройство перестраивается синхронно с передатчиком, обеспечивая таким образом, поддержание единого логического канала. Применяя различные алгоритмы перестройки, можно обеспечить одновременную работу нескольких БЛВС в одном помещении. В случае, если алгоритм переключения частот неизвестен на приемной стороне, СПЧ-сигнал воспринимается как кратковременный шумоподобный импульс.
Согласно стандарту, передача на каждой частоте должна продолжаться не менее 0.4С и повторяться через 20 С для диапазона 902МГц и 30 С для диапазона 2.4ГГц. Количество частотных каналов не должно быть менее 50 и 75 соответственно. Стандарт IEEE 802.11 ограничивает использование СПЧ технологии диапазоном 2.4ГГц.
Беспроводные устройства, основанные на скачкообразной перестройке частоты, выпускают многие производители беспроводного оборудования, в том числе IBM (Wireless LAN Entry), XIRCOM (Netwave Corp. - Netwave), BreezeCOM (BreezeNet), Proxim (RangeLAN2) и другие.
При использовании псевдошумового сигнала расширение спектра сигнала происходит за счет добавления псевдослучайной последовательности битов, называемых "chips", к каждому информационному биту передаваемого сигнала (Рис. 4). Также, как и для метода СПЧ, приемное устройство для декодирования сигнала, должно знать алгоритм формирования последовательности добавляемых битов. Чем больше количество добавочных битов на информационный пакет, тем более помехоустойчивым является канал связи, но тем меньше эффективная скорость передачи. Федеральный комитет связи (FCC) определяет, что каждый информационный пакет должен иметь, как минимум, 10 "chips", а стандарт IEEE 802.11 увеличивает их число до 11. Данное требование ограничивает скорость передачи информации величиной 2Мб/c для частотного диапазона 902МГц и 8Мб/c для диапазона 2.4ГГц. Если на приемной стороне алгоритм формирования дополнительных битов неизвестен, то сигнал воспринимается в виде широкополосного шума.
В настоящее время большинство производителей придерживаются технологии СПЧ (примерно, в отношении 13:2), что определяется преимуществами этого метода формирования широкополосного сигнала: - большая устойчивость к электромагнитным помехам;
С другой стороны, такие преимущества технологии ПШС, как большая дальность, более высокая скорость передачи информации и широкие возможности роуминга, привели к тому, что большинство установленных радиосетей в настоящее время выполнены с помощью ШПС-систем. Сетевое оборудование для ПШС-сетей производят сегодня компании Lucent Technologies (AT&T), Aironet Communication, DEC , Solectek Сorporation.
Инфракрасные сети
Инфракрасные сети, использующие для передачи информации световые сигналы невидимой части спектра, привлекают в настоящее время наиболее пристальное внимание производителей коммуникационного оборудования. Только в течение последнего года в игру вступили такие гиганты, как Hewlett-Packard, JVC, IBM, Tekram, Extended Sуstems. Подобный интерес вызван рядом несомненных преимуществ инфракрасных сетей перед радио-ЛВС:
Существуют два вида инфракрасных соединений: "один с одним", основанный на распространении ИК-сигналов в пределах прямой видимости и "все со всеми", основанный на использовании отраженных ИК-сигналов (diffused infrared).
Офисные сети, выполненные по технологии "один с одним" позволяют объединять в сеть два устройства или подключать ПК в существующую сеть с помощью беспроводного моста. Расстояние между источником и приемником сигнала при этом составляет 5-15м, а скорость передачи достигает 10Мб/с. Для увеличения расстояния между компьютерами, а также для того, чтобы обойти препятствия в виде перегородок, ширм и т.д., применяется топология "солнце-луна" (sun and moon) (Рис. 5), позволяющая увеличить дальность действия до нескольких десятков метров. Данная технология используется, например, в устройствах VipsLAN-10 производства компании JVC Information Products, позволяющих объединить в БЛВС со скоростью передачи 10Мб/с компьютеры, находящиеся на расстоянии до 20м друг от друга.
Наиболее многообещающей, однако, является технология построения ИК БЛВС, основанная на рассеянном ИК свете. При этом ИК-приемник обрабатывает не только непосредственно сигнал от источника, но и сигналы, отраженные от стен, пола, потолка и предметов, находящихся в помещении. Коренным отличием данной технологии является отсутствие необходимости обеспечения прямой видимости между сетевыми адаптерами. Помимо более высокой надежности работы сети, при этом обеспечивается и большая дальность действия передающих устройств при сохранении скорости передачи. При ожидаемой стоимости беспроводных адаптеров на уровне $150, можно ожидать, что ИК-адаптеры станут одним из основных средств подключения в ЛВС портативных ПК.
В заключение хочется отметить, что было бы некорректно рассматривать беспроводные ЛВС как конкурента кабельным сетям. БЛВС следует использовать прежде всего как дополнение, позволяющее распространить применение сетевых технологий на те условия, когда использование традиционных сетей невозможно или нецелесообразно.
