Современной тенденцией является
использование в сетевых адаптерах внутренних
антенн. В точках доступа для повышения
дальности связи чаще используются внешние
антенны. В некоторых моделях точек доступа
качестве приемопередатчика используется
тот же сетевой адаптер, что и в клиентских
станциях, причем в точке доступа его так
же просто заменять, как и в клиентской
станции. Такое техническое решение ограничивает
дальность связи (а большая дальность
для квартиры или маленького офиса может
оказаться излишней), и причина, побудившая
инженеров пойти на такой шаг, не совсем
понятна.
Обычным случаем является объединение
в одном устройстве точки доступа и маршрутизатора.
Точка доступа может также включать в
себя и некоторые другие устройства, например
модем. Для небольшого офиса очень удобно
использовать точку доступа, объединенную
с принт-сервером. К ней можно подключить
самый обычный принтер, превратив его
тем самым в сетевой.
Управление точкой доступа
в современных беспроводных сетях, как
правило, осуществляется по протоколу
TCP/IP через обычный Интернет-браузер.
Явно видно, что клиентские
станции стоят пока значительно дороже,
чем простые сетевые карты Ethernet. Но ведь
важна не стоимость клиентских устройств
как таковых, а общая стоимость системы,
а также ее установки и обслуживания. И
вот тут можно столкнуться с новой
ситуацией: разница между стоимостью комплекта
оборудования для проводной сети Ethernet
(с учетом затрат на покупку кабеля) и стоимостью
комплекта оборудования IEEE 802.11b сопоставима
по порядку величины со стоимостью прокладки
кабеля. И если тенденция снижения цен
на беспроводное сетевое оборудование
сохранится (при том, что стоимость прокладки
кабеля значительно зависит от стоимости
труда, которая в нашей стране сейчас растет),
то уже в ближайшем будущем может оказаться
что в ряде случаев экономически выгоднее
развернуть беспроводную локальную сеть,
чем возиться с прокладкой кабелей.
1.3 Метод доступа,
используемый при беспроводной связи
Стандарт IEEE 802.11 для беспроводного
доступа
Комитет по стандартам IEEE 802
сформировал рабочую группу по стандартам
для беспроводных локальных сетей 802.11
в 1990 году. Эта группа занялась разработкой
всеобщего стандарта для радиооборудования
и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц,
со скоростями доступа 1 и 2 Mbps (Megabits-per-second).
Работы по созданию стандарта были завершены
через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована
первая спецификация 802.11. 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,
дешёвой, а главное, удовлетворяющей современным
жёстким требованиям бизнес-приложений,
разработчики были вынуждены создать
новый стандарт.
В сентябре 1999 года IEEE ратифицировал
расширение предыдущего стандарта. Названное
IEEE 802.11b (также известное, как 802.11 High rate),
оно определяет стандарт для продуктов
беспроводных сетей, которые работают
на скорости 11 Mbps (подобно Ethernet), что позволяет
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. В настоящее время членами
WECA являются более 80 компаний, в том числе
такие известные производители, как Cisco,
Lucent, 3Com, IBM, Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony,
AMD и пр.
Стандарт IEEE 802.11 и его расширение
802.11b
Как и все стандарты IEEE 802, 802.11
работает на нижних двух уровнях модели
ISO/OSI, физическом уровне и канальном уровне
(Рисунок 1). Любое сетевое приложение,
сетевая операционная система, или протокол
(например, TCP/IP), будут так же хорошо работать
в сети 802.11, как и в сети Ethernet.
Рис. 1 Уровни модели ISO/OSI
и их соответствие стандарту 802.11
Основная архитектура, особенности
и службы 802.11b определяются в первоначальном
стандарте 802.11. Спецификация 802.11b затрагивает
только физический уровень, добавляя лишь
более высокие скорости доступа.
Стандарт IEEE 802.11 определяет
два режима работы сети – режим «Ad-hoc»
и клиент / сервер (или режим инфраструктуры
– infrastructure mode). В режиме клиент / сервер
беспроводная сеть состоит из как минимум
одной точки доступа, подключенной к проводной
сети, и некоторого набора беспроводных
оконечных станций. Такая конфигурация
носит название базового набора служб
(Basic Service Set, BSS). Два или более BSS, образующих
единую подсеть, формируют расширенный
набор служб (Extended Service Set, ESS). Так как большинству
беспроводных станций требуется получать
доступ к файловым серверам, принтерам,
Интернет, доступным в проводной локальной
сети, они будут работать в режиме клиент
сервер.
Физический уровень 802.11
На физическом уровне определены
два широкополосных радиочастотных метода
передачи и один – в инфракрасном диапазоне.
Радиочастотные методы работают в ISM диапазоне
2,4 ГГц и обычно используют полосу 83 МГц
от 2,400 ГГц до 2,483 ГГц. Технологии широкополосного
сигнала, используемые в радиочастотных
методах, увеличивают надёжность, пропускную
способность, позволяют многим несвязанным
друг с другом устройствам разделять одну
полосу частот с минимальными помехами
друг для друга.
Канальный (Data Link) уровень 802.11
Канальный уровень 802.11 состоит
из двух подуровней: управления логической
связью (Logical Link Control, LLC) и управления доступом
к носителю (Media Access Control, MAC). 802.11 использует
LLC и 48-битовую адресацию, что и другие
сети 802, что позволяет легко объединять
беспроводные и проводные сети, однако
MAC уровень имеет кардинальные отличия.
MAC уровень 802.11 поддерживает
множество пользователей на общем
носителе, когда пользователь проверяет
носитель перед доступом к
нему. Для Ethernet сетей 802.3 используется
протокол Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD), который определяет, как станции
Ethernet получают доступ к проводной линии,
и как они обнаруживают и обрабатывают
коллизии, возникающие в том случае, если
несколько устройств пытаются одновременно
установить связь по сети.
CSMA/CA работает таким образом.
Станция, желающая передавать, тестирует
канал, и если не обнаружено активности,
станция ожидает в течение некоторого
случайного промежутка времени, а затем
передаёт, если среда передачи данных
всё ещё свободна. Если пакет приходит
целым, принимающая станция посылает пакет
ACK, по приёме которого отправителем завершается
процесс передачи. Если передающая станция
не получила пакет ACK, в силу того, что не
был получен пакет данных, или пришёл повреждённый
ACK, делается предположение, что произошла
коллизия, и пакет данных передаётся снова
через случайный промежуток времени.
Для того, чтобы определить,
является ли канал свободным, используется
алгоритм оценки чистоты канала (Channel Clearance
Algorithm, CCA). Его суть заключается в измерении
энергии сигнала на антенне и определения
мощности принятого сигнала (RSSI). Если
мощность принятого сигнала ниже определённого
порога, то канал объявляется свободным,
и MAC уровень получает статус CTS. Если мощность
выше порогового значения, передача данных
задерживается в соответствии с правилами
протокола. Стандарт предоставляет ещё
одну возможность определения незанятости
канала, которая может использоваться
либо отдельно, либо вместе с измерением
RSSI – метод проверки несущей. Этот метод
является более выборочным, так как с его
помощью производится проверка на тот
же тип несущей, что и по спецификации
802.11. Наилучший метод для использования
зависит от того, каков уровень помех в
рабочей области.
Переподключение обычно происходит
в том случае, если станция была физически
перемещена вдаль от точки доступа, что
вызвало ослабление сигнала. В других
случаях повторное подключение происходит
из-за изменения радиочастотных характеристик
здания, или просто из-за большого сетевого
трафика через первоначальную точку доступа.
В последнем случае эта функция протокола
известна как «балансировка нагрузки»,
так как её главное назначение – распределение
общей нагрузки на беспроводную сеть наиболее
эффективно по всей доступной инфраструктуре
сети.
Шифрование передаваемой информации
в беспроводных компьютерных сетях IEEE
802.11 осуществляется по стандарту WEP (Wired
Equivalent Privacy, т.е. защита информации, эквивалентная
проводной сети), в основе которого лежит
алгоритм RC4 с длиной ключа 40 или 64 бит.
На смену WEP идет стандарт WEP2 с длиной ключа
128 бит. Поддержка стандарта WEP является
обязательным условием для получения
оборудованием сертификата соответствия
требованиям Wi-Fi, благодаря чему обеспечивается
совместимость устройств и при обмене
зашифрованной информацией. В то же время
производители оборудования добавляют
в него дополнительно поддержку и иных
алгоритмов шифрования, например LEAP с
длиной ключа 128 бит.
Мощность, излучаемая передатчиком
точки доступа или же клиентской станции,
работающей по стандарту IEEE 802.11b, не превышает
0,1 Вт. Для сравнения – мощность, излучаемая
мобильным телефоном, на порядок больше.
В отличие от мобильного телефона, элементы
сети расположены далеко от головы, в целом
можно считать, что беспроводные компьютерные
сети более безопасны с точки зрения здоровья,
чем мобильные телефоны.
Если беспроводная сеть используется
для объединения сегментов локальной
сети, удаленных на большие расстояния,
антенны, как правило, размещаются за пределами
помещения и на большой высоте.
2. Основные способы передачи
данных
2.1 WiMAX и Wi-Fi
Часто сравнивают такие современные
технологии передачи данных, как WiMAX и
Wi-Fi. Несмотря на то, что обе технологии
имеют созвучные названия и WiMAX технология
появилась позже, то можно предположить,
что WiMAX это усовершенствованная модель
Wi-Fi, но это не так. Эти технологии имеют
различные области применения. WiFi является
технологией, в основном предназначенной
для организации небольших беспроводных
сетей внутри помещений и построения беспроводных
мостов. Технология WiMAX, в свою очередь,
предназначена для организации широкополосной
связи вне помещений и для организации
крупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался
как городская вычислительная сеть (MAN).
Рассмотрим некоторые другие различия
между этими технологиями. У WiMAX лучше
качество связи, чем у WiFi. Когда несколько
пользователей подключены к точке доступа
Wi-Fi, они буквально «дерутся» за доступ
к каналу связи. В свою очередь, технология
WiMAX обеспечивает каждому пользователю
постоянный доступ. Построенный на технологии
WiMAX алгоритм устанавливает ограничение
на число пользователей для одной точки
доступа. Когда базовая станция WiMAX приближается
к максимуму своего потенциала, она автоматически
перенаправляет «избыточных» пользователей
на другую базовую станцию.
Но WiMax по-прежнему находится
в зачаточном состоянии, и потребуются
значительные вложения в данную инфраструктуру
для получения коммерческой выгоды. Wi-Fi
является уже самодостаточной системой
и быстрое развертывание сетей WiFi не проблема
сейчас.
Предприятия с огромными площадями,
возможно, захотят перейти на WiMAX, чтобы
избежать покупки большого количества
репитеров, требуемых при установке Wi-Fi
сети. На данный момент, в России такое
оборудование отсутствует в широкой продаже.
Wi-Fi технология является более
новой, чем WIMAX. Также, возможно только
временным недостатком является то, WIMAX
оборудование стоит дороже WIFI оборудования
и ассортимент WIMAX оборудования более
скудный. Это вызвано тем, что технология
WiMAX более молодая. Производство устройств,
оборудованных WiMAX модулем, только начало
развиваться и до уровня оборотов WiFi устройств
ему еще далеко. Стоимость базовых станций
WiMAX также выше из-за дополнительных дорогостоящих
компонентов.
Главные преимущества WiFi и WiMAX
технологий:
-беспроводное подключение
к Вашей Wi-Fi сети любых устройств, включая принтеры,
МФУ, коммуникаторы, ноутбуки и т.д.;
-выход в Интернет с Ваших мобильных
устройств в любой точке покрытия Wi-Fi сети;
-при совместном применении
этих двух технологий вы получаете высокоскоростной
WiMAX Интернет и локальную WiFi сеть;
-высокая степень защищенности
передачи данных и самой беспроводной
сети от постороннего вмешательства.
Обычно перед разработчиками и создателями
корпоративных сетей передачи информации
стоит задача выбора передающей среды.
В качестве передающей среды могут использоваться
следующие:
- медный кабель;
- волокно – оптический кабель;
- радиоканал;
- оптический канал;
- лазерный канал.
Выбор передающей среды обусловлен, как
правило, требованиями, предъявляемыми
к сети доступа корпоративной системе
передачи данных:
- сеть должна быть недорогой;
- сеть должна иметь широкую
инфраструктуру;
- иметь возможность к масштабированию.
Обычно сеть доступа не может быть расширена,
за счет проводных сетей по целому ряду
причин
1) проблема прокладки кабеля, которая
приводит к высокой стоимости
сети;
2) высокая стоимость работ;
3) отсутствие телефонных линий.
В данной ситуации задача может быть
решена за счет использования систем фиксированного
широкополосного радиодоступа. Передача
данных по радиоканалу во многих случаях
надёжнее и дешевле, чем передача по коммутируемым
или арендованным каналам, и особенно
по каналам сотовых сетей связи. В ситуациях,
в связи с отсутствием развитой инфраструктуры
связи, использование радиосредств для
передачи данных часто является единственно
разумным вариантом организации связи.
Сеть передачи с использованием радиомодемов
может быть развёрнута практически в любом
географическом регионе. В зависимости
от используемых радиостанций такая сеть
может обслуживать своих абонентов в зоне
радиусом от единиц до сотен километров.
Огромную практическую ценность радиомодемы
имеют там, где необходима передача небольших
объёмов информации (документов, справок
и т.д.).
Радиомодемы часто называют пакетными
контроллерами (TNC - Terminal Node Controller) по причине
того, что в их состав входит спец. контроллер,
осуществляющий обмен данными с компьютером,
управление форматирование кадров и доступом
к общему радиоканалу в соответствии с
реализованным методом множественного
доступа. Радиомодемы ориентированы для
работы в едином радиоканале со многими
пользователями (в канале множественного
доступа), а не в канале "точка - точка".