Стандарт 802.11 и его промышленная реализация
Стандарт 802.11 (Radio-Ethernet)
После столь долгого обсуждения технических принципов радиопередачи вообще, а также свойств различных частот, видов антенн, и, наконец, методов широкополосной передачи, нам будет очень просто описать основные характеристики стандарта 802.11 (Radio-Ethernet).
Radio-Ethernet - это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. Такой канал, согласно этому стандарту, может быть организован по любой из следующих трех технологий:
- световая передача в инфракрасном спектре,
- широкополосный сигнал по методу прямой последовательности (DSSS),
- широкополосный сигнал по методу частотных скачков (FHSS).
Инфракрасные лучи требуют не только прямой видимости, но также чувствительны к погодным условиям; поэтому эта технология предлагается к использованию только внутри помещений. Обе широкополосные технологии (DSSS и FHSS) предлагаются в двух частотных диапазонах: один в районе частоты 915 МГц, другой в диапазоне от 2400 МГц до 2483,5 МГц (т.е. от 2,4 ГГц до 2,4835 ГГц). Этот последний мы будем кратко обозначать 2,4 ГГц и в дальнейшем сконцентрируемся именно на нем.
Диапазон 915 МГц не требует прямой видимости, в отличие от диапазона 2,4 ГГц; но поскольку в Европе (и Украине) он сильно загружен другими средствами связи, для Европы он предлагается к использованию только внутри зданий. Диапазон же 2,4 ГГц предлагается к использованию как внутри зданий, так и снаружи. При наружном использовании мощность передатчика не должна превышать 100 милливатт; при внутреннем - его не должно быть "слышно" снаружи здания.
В режиме FHSS весь диапазон 2,4 ГГц используется как одна широкая полоса (с 79 подканалами). В режиме DSSS этот же диапазон разбит на несколько широких DSSS-каналов, так что до трех таких каналов может использоваться независимо и одновременно на одной территории (дополнительные каналы определены в перехлест с основными тремя, чтобы иметь возможность отстроиться от помех, если они все же возникли). Номинальная скорость каждого канала 2 Мбит/с.
В режиме DSSS при одновременном использовании трех каналов можно добиться общей скорости передач в 6 Мбит/с. В режиме FHSS общая скорость передач статистически, при наличии нескольких одновременно работающих передатчиков, не превышает 4 Мбит/с (по другой оценке - до 10 Мбит/с; столь разные оценки даются из-за использования разных методов статистического анализа).
Метод доступа к общему каналу - коллизионный; но, в отличие от обыкновенного кабельного Ethernet'а, имеется фаза предварительного резервирования канала, так что коллизии между абонентами допускаются только при резервировании (в процессе "соревнования" за занятие канала), а собственно передача данных начинается уже без возможности коллизий. Такой метод называется CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance).
Антенны могут быть как направленными, так и всенаправленными. Возможны все варианты построения сети, обсуждавшиеся выше в параграфе 3.3: точка-точка, звезда (точка-много точек), каждый с каждым. при соединении точка-точка 2-мегабитный канал используется только этими двумя передатчиками, но указанная скорость - суммарная для обоих концов. в начало
Сравнение методов DSSS и FHSS
Из двух методов широкополосной передачи каждый имеет свои сильные и слабые стороны. Метод DSSS позволяет достигать значительно большей производительности (2 Мбит/с на один канал, 6 Мбит/с на весь диапазон 2,4 ГГц), а кроме того, обеспечивают большую устойчивость к узкополосным помехам (поскольку выбором поддиапазона для передачи часто удается отстроиться от помех) и большую дальность связи. Оборудование DSSS несколько сложнее и дороже FHSS. Продукция для FHSS выпускается значительно большим количеством компаний, она проще и дешевле, однако и пропускная способность ее ниже. Еще одно достоинство FHSS-устройств состоит в том, что они, в отличие от DSSS, могут сохранять работоспособность в условиях широкополосных помех - например, создаваемых DSSS-передатчиками; но это оборачивается тем, что сами они мешают обычным узкополосным устройствам.
Приведенное сравнение дает основания для следующих рекомендаций:
FHSS-технология в любом из диапазонов 915 МГц и 2,4 ГГц, а также DSSS-технология в диапазоне 915 МГц должны преимущественно применяться внутри зданий или на частной территории при отсутствии помех радиоустройствам, включая широкополосные, находящимся вне этих зданий и территорий.
Для наружного применения наиболее приспособлена DSSS-технология в диапазоне 2,4 ГГц (или более высокочастотном - см. об этом далее).
Основные производители широкополосных устройств
Широкополосные устройства, использующие модуляцию DSSS и принципы работы, положенные в основу стандарта 802.11 (Radio-Ethernet), выпускаются в основном двумя фирмами: фирмой Aironet (США) и фирмой Lucent Technologies (ранее - одним из филиалов американской телефонной корпорации AT&T). Впрочем, ШПС-оборудование, продаваемое под маркой фирмы Lucent - чисто европейская разработка, выполненная голландской инновационной фирмой и до сих пор поддерживаемая ею.
Как оборудование фирмы Aironet, выпускаемое под фирменным названием ARLAN, так и оборудование WaveLAN и WavePOINT фирмы Lucent, пока еще не вполне реализует все детали нового стандарта 802.11. Но обе фирмы гарантируют выпуск в самое ближайшее время новых версий своих устройств, вполне соответствующих этому стандарту; и поскольку обе они активно участвовали в его разработке, этим обещаниям вполне можно доверять.
Как WaveLAN, так и ARLAN представляет собой набор устройств, включающий электронный блок в нескольких реализациях для разных применений, и антенны разных видов для обеспечения связи типа "точка-точка", "звезда" ("точка-много точек") и "каждый с каждым". Наиболее громоздкой является направленная антенна для наружного использования и дальности связи до 25 км; но и она - ажурная "параболическая решетка" размерами всего 80 х 40 см. Все остальные устройства еще компактнее и не требуют серьезных работ по монтажу. Электронный блок - это либо вставная плата в обычный персональный компьютер, либо отдельное устройство, подключаемое к стандартной сети Ethernet. Для организации беспроводной сети внутри здания выпускается также карточка PCMCIA размером с обычную кредитную карточку, используемая с портативными компьютерами, оборудованными соответствующим гнездом.
Такая миниатюризация стала возможной благодаря тому, что вся сложная алгоритмическая часть этих устройств размещается теперь в немногих микроэлектронных компонентах (чипах). В свою очередь, разработка и запуск в производство этих чипов стали экономически оправданы в связи с чрезвычайно быстрым ростом рынка. На сегодняшний день каждая из двух фирм продала порядка полумиллиона таких устройств.
Сегодняшние розничные цены на устройства Radio-Ethernet в комплекте с антенной находятся в диапазоне от 1200$ до 3000$. Это в несколько раз ниже, чем цены на сравнимые по производительности радиоустройства в обычной технологии. в начало
Другие фирмы и продукты
Кроме упомянутых двух фирм и их DSSS-оборудования, следует упомянуть еще несколько фирм и продуктов. Во-первых, та же фирма Aironet производит и FHSS-модули для диапазона 2,4 ГГц. Другой производитель FHSS-устройств - израильская фирма BreezeNet. Хорошо известна американская фирма Windata, производящая высокоскоростные (10 Мбит/c), но дорогие устройства, совместимые с кабельным Ethernet'ом. Из крупных производителей следует назвать еще фирму Proxim.
Под конец упомянем еще об одном продукте, быстро продвигающемся на украинском рынке. Это серия синхронных (т.е. рассчитанных и на телефонию, и на передачу данных) DSSS-устройств типа "точка-точка" фирмы CyLink. Синхронную передачу в режиме ШПС труднее обеспечить, поэтому эти устройства дороже устройств Radio-Ethernet и при этом требуют более широкого канала. Старшая модель фирмы CyLink работает в диапазоне частот 5,7 МГц на скорости 2 Мбит/с в каждую сторону (в отличие от устройств Radio-Ethernet, в которых скорость в 2 Мбит/с - суммарная для двух направлений).
Тем не менее, устройства производства фирмы CyLink минимум в два раза дешевле эквивалентных устройств по обычной узкополосной технологии. Они с успехом применяются в небольших радиорелейных линиях, а также для связи между собой базовых станций в сотовых сетях, как мобильных, так и фиксированных. в начало
Дальнейшее развитие: диапазон 5 ГГц и стандарт Hiperlan
Дальнейшее развитие ШПС-технологий идет по пути продвижения в сторону более высоких и менее загруженных участков спектра. Речь прежде всего идет о втором диапазоне ISM, занимающем полосу в 150 Мгц от 5,725 до 5,875 ГГц. В этом диапазоне, в частности, работают чрезвычайно эффективные устройства американской фирмы CyLink, уже применяющиеся и в Украине, в частности вместо традиционных радиорелеек.
В январе 1997 года Федеральная правительственная комиссия США по средствам связи (FCC) разрешила использовать для нелицензированных радиочастотных сетей диапазон 5 ГГц. Всего в нем выделено два участка (5,15 - 5,35 ГГц и 5,725 - 5,825 ГГц) общей полосой 300 МГц. Производители уже приступают к созданию компонентов беспроводных СВЧ-сетей с пропускной способностью порядка 10-20 Мбит/с. Последние обеспечат десятикратное превосходство над современными системами, способными передавать данные со скоростью 1 или 2 Мбит/с. В дальнейшем диапазон 5 ГГц позволит на небольших расстояниях добиться скорости передачи, сопоставимой со 155 Мбит/с ATM.
Выделенные поддиапазоны полностью совпадают с европейским стандартом HIPERLAN (High Performance Local Area Network - высокопроизводительная локальная вычислительная сеть), благодаря чему выпускаемое для HIPERLAN оборудование может использоваться на всех континентах. Необходимо рассмотреть возможность выделения этих диапазонов и в Украине.
Если же выделение какого-либо из указанных диапазонов проблематично, следует выделить другие (соседние) диапазоны по 100-150 МГц. В этом случае все оборудование нужно будет дооборудовать конверторами частоты. Недостатки такого подхода очевидны - это, во-первых, удорожание услуг передачи данных, а во-вторых, несовместимость с мировыми стандартами.
Выделение новых участков спектра может быть также сделано в дополнение к указанным диапазонам.
По материалам © CompTek
|
