Корпоративная сеть (стр. 11 из 14)

Частотные скачки при формировании сигнала по методу FHSS.

Рис. 7

Еще дальше от традиционной узкополосной модуляции находится метод прямой последовательности (direct sequence spread spectrum - DSSS). Здесь передаваемый сигнал вначале преобразуется в псевдослучайную последовательность более коротких и менее энергоемких импульсов, называемых чипами, каждый из которых передается на своей несущей (по стандарту 802.11 их всего 11). Как видно на рис. 8, получается широкополосный сигнал с распределенной энергией, для приема которого нужно соответствующим образом декодировать самую псевдослучайную последовательность чипов. В результате даже если интенсивность полезного сигнала на каждой несущей составляет тот же порядок, что и интенсивность фона, приемник все равно сможет выделить полезный сигнал. Именно поэтому для обозначения ШПС, передаваемого по методу прямой последовательности, часто используют термин "шумоподобный сигнал" (иногда его используют для определения ШПС-технологии как таковой, имея при этом в виду, что если попытаться принять такой сигнал, не зная кодовой последовательности, то он ничем не будет отличаться от шума). Однако благодаря низкой интенсивности DSSS-сигнал, в отличие от FHSS-сигнала, не может быть источником помех для прочих радиопередающих устройств (рис.9).

Формирование широкополосного сигнала по методу DSSS.

Рис. 8.

Соотношение уровня шума и полезного сигнала

Рис. 9.

Еще одно большое достоинство широкополосных технологий - относительно низкая стоимость соответствующих устройств. Дело в том, что все преобразования сигнала осуществляются на уровне одной микросхемы (которая при массовом производстве оказывается очень дешевой), а радиочастотная часть также не особенно дорогая - в первую очередь, потому, что здесь не нужны большие мощности. Устройства с модуляцией по методу FHSS выпускаются большим числом компаний, и стоят дешевле, чем DSSS-устройства. Однако DSSS обеспечивает более высокую пропускную способность и обладает большим радиусом действия.

У каждой из беспроводных технологий - своя ниша. Системы на базе коммутации каналов (например, выпускаемые компанией Cylink относительно недорогие радиомодемы, работающие по технологии широкополосной модуляции сигнала) - отличное средство для создания беспроводных каналов связи между удаленными ЛС. Для организации же разветвленной информационной инфраструктуры в масштабах города наиболее разумно использовать ШПС-технологию передачи данных с коммутацией пакетов. Мы сосредоточимся именно на последней задаче.

Целый ряд компаний (в частности, Aironet, Lucent Technologies, RadioLAN, Solectek и др.) выпускает беспроводные устройства, позволяющие строить беспроводные сегменты Ethernet. Большинство российских беспроводных сетей, развернутых вне зданий, построено с использованием устройств, производимых Aironet и Lucent. Беспроводной Ethernet (или, как его иногда называют в России, Radio-Ethernet), по существу, ничем, кроме физической среды передачи информации, не отличается от кабельного. Имеется также небольшое отличие в том, как обрабатываются коллизии при доступе к среде: если протокол CSMA/CD, используемый при работе в кабельной сети, ориентирован на преодоление уже возникших коллизий (Collision Detection), то беспроводной протокол CSMA/CA (Collision Avoidance) позволяет избегать их возникновения вообще. Делается это следующим образом: перед началом передачи содержательных данных станция в течение определенного времени (достаточного для обнаружения коллизии) передает последовательность битов, не несущих никакой информации. Если в течение этого времени обнаруживается коллизия, то включается в действие механизм, известный нам по CSMA/CD. Если же коллизия не возникает, то станция переходит к передаче содержательных данных.

Ассортиментный перечень

Все активные устройства, используемые при построении беспроводных сетей, можно разделить на несколько основных типов: сетевые адаптеры для настольных и переносных компьютеров, беспроводные мосты, устройства доступа в кабельную сеть. Кроме того, некоторые компании (например, Aironet) выпускают так называемые радиомодули, т. е. электронные блоки, в которых реализуется ШПС-технология. Эти изделия поставляются производителям сетевого оборудования, которые могут "навесить" на вход модуля электронные схемы, на аппаратном уровне реализующие любой протокол второго уровня, Таким образом производитель может избавиться от "привязки" к протоколу, на который рассчитана готовая продукция компании - производителя беспроводного оборудования.

Беспроводные сетевые адаптеры нужны для того же, для чего используются их кабельные аналоги, - они обеспечивают доступ к среде передачи данных. Беспроводные мосты реализуют передачу информации между двумя кабельными сегментами. Устройства доступа в кабельную сеть используются для связи беспроводных сегментов (организуемых с помощью беспроводных сетевых адаптеров) с кабельными сетями. Применяя различные сочетания этих элементов, можно строить сети сложной топологии.

Используемое в России беспроводное оборудование чаще всего работает в диапазоне частот 2,4 ГГц. Пропускная способность устройств компаний Aironet и Lucent составляет 2 Мбит/с; впрочем, не так давно у Aironet появился беспроводной мост с пропускной способностью 4 Мбит/с. Дальность связи определяется не столько самим устройством, сколько характеристиками применяемой антенны и наличием или отсутствием дополнительного усилителя. В настоящее время максимальная дальность связи при работе со всенаправленной антенной составляет 8 км, с направленной - до 50 км (с использованием усилителей). Выходная мощность устройств - 30-50 мВт.

До недавнего времени беспроводные устройства разных производителей не могли обмениваться данными. В результате покупатель оказывался "привязанным" к тому производителю, чье устройство он приобрел первым. По инициативе ряда компаний был разработан стандарт 802.11 (в настоящий момент он находится на стадии утверждения), в котором описываются все протоколы обмена данными в сети Ethernet на радиочастотах. Принятие этого стандарта обеспечит полную совместимость между разными беспроводными устройствами, и тогда в общей картине останется только одна "дыра" - устройства доступа к кабельной сети, выпускаемые разными производителями, не могут обмениваться данными через кабельную сеть. Преодолеть данную проблему должен протокол IAPP (Inter-Access Point Protocol), разрабатываемый в настоящее время все теми же Lucent и Aironet.

Почти все предлагаемое на рынке оборудование поддерживает мобильных пользователей (принцип роуминга). Как правило, эта функция реализуется программными средствами и сводится к исключению возможных кольцевых пересылок пакетов. Некоторые производители предусматривают более сложный аппаратный алгоритм, включающий в себя измерение уровня принимаемого сигнала и поиск оптимальной соты.

Информация, передаваемая по радиоканалу, легко доступна, поэтому проблема защиты данных становится особенно важной для коммерческих приложений. Считается, что первичная защита осуществляется за счет образующего кода, используемого при формировании широкополосной несущей. Поскольку для систем DSSS этот код единственный, а в системах FHSS алгоритм перебора частот задается идентификационным номером, то первичное кодирование не представляет сложности, а соответственно, несложно и преодолеть такую защиту. Однако системы FHSS считаются несколько более устойчивыми к несанкционированному доступу. Аппаратное скремблирование, самый эффективный способ контроля за доступом к передаваемой информации, редко применяется в сетевом радиооборудовании, так как это значительно удорожает аппаратуру.

Конструктивное исполнение радиомоста может сильно меняться в зависимости от предполагаемой конфигурации сети. Так, мосты, предназначенные для внутриофисной связи, чаще всего размещаются в одном корпусе с плоской антенной и питаются от компьютера. Оборудование для линий связи, прокладываемых на большие расстояния, выполняется в отдельном корпусе с собственным источником питания и предполагает применение направленных антенн, размещаемых на наружных радиомачтах. Большая часть сетевого радиооборудования конструктивно рассчитана на использование в закрытом помещении с искусственным климатом.

В настоящее время на рынке предлагается весьма широкий спектр сетевого радиооборудования. Пользователь может подобрать эффективное решение практически для любой задачи, ориентируясь на цену аппаратуры, пропускную способность сети, диапазон частот, дальность связи, возможность связи с подвижными станциями, наличие скремблирования и другие параметры.