Беспроводная ЛВС

     Развитию рынка беспроводных ЛВС способствуют два важных обстоятельства. Во-первых, повысилось качество соответствующих продуктов, да и с самой технологией этих сетей пользователи стали знакомы лучше, чем два года назад (многие предприятия и системные интеграторы завершили пилотные фазы своих проектов, изучили достоинства и недостатки беспроводных ЛВС, приобрели ценный опыт их внедрения на предприятиях). Во-вторых, растущий спрос на эти сети стимулирует конкуренцию среди производителей микросхем для беспроводного оборудования, и хотя основными «игроками» на этом рынке являются всего две компании — Intersil и Lucent Technologies, — активное соперничество между ними способствует снижению цен на оборудование. Кроме того, у них появились сильные конкуренты, в том числе фирма Texas Instruments.

     Хотя в настоящее время на рынке доминируют продукты стандарта 802.11b, внимание многих специалистов приковано к деятельности двух новых фирм — Atheros Communications и Radiata Communications (недавно приобретена компанией Cisco). Они заканчивают разработку микросхем, поддерживающих стандарт 802.11a, в котором предусмотрена передача данных со скоростью до 54 Мбит/с в менее загруженном диапазоне 5 ГГц. Пока трудно сказать, как быстро оба производителя доведут опытные образцы своих микросхем до уровня, когда можно будет начать их серийное производство. Однако первые продукты на их основе появятся на рынке в середине или в конце текущего года. С открытием новых возможностей построения беспроводных ЛВС эти разработки ставят перед их проектировщиками сложный вопрос: стоит ли приобретать 2,4 ГГц инфраструктуру стандарта 802.11b сейчас, когда на подходе 5 ГГц продукты стандарта 802.11a? 

     Производители оборудования стандарта 802.11b признают важность продуктов стандарта 802.11a, поэтому альянс Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) планирует сертифицировать их. Сторонники стандарта 802.11b считают, что средства стандартов 802.11a и 802.11b можно будет использовать в одной и той же сети совместно, если реализовать её на основе точек доступа, каждая из которых должна быть оснащена двумя разными (соответствующими этим стандартам) радиоинтерфейсами. Однако объём рынка точек доступа, поддерживающих два радиоинтерфейса одновременно, существенно ограничен, поскольку их выпускают всего две фирмы — Intermec Technologies и Lucent Technologies. Кроме того, данный вывод сделан на основе предположения, что продукты стандартов 802.11a и 802.11b будут иметь одинаковые характеристики передачи. Если же это окажется не так, то развёртывание в настоящее время сетевой инфраструктуры на основе вышеупомянутых точек доступа в долгосрочной перспективе может оказаться не оправданным. В связи с этим большинству организаций стоит подождать с крупномасштабными инвестициями в беспроводные ЛВС; за исключением тех случаев, когда речь идёт о перспективных приложениях для этих сетей, способных окупить затраты на них за два года.

     Стоит отметить, что весьма перспективной сферой применения беспроводных ЛВС являются малые и домашние офисы. Площадь большинства из них соответствует дальности действия беспроводных сетевых средств, к тому же многие люди не хотят прокладывать дополнительные кабели в своих домах. Производители оборудования стандарта 802.11a тоже собираются работать на этом рынке, предлагая использовать свои продукты для поддержания развлекательных приложений, в основном тех, в которых предусматривается передача видеоизображений в формате MPEG. 

1.2 Системы фиксированного радиодоступа 

    СВЧ-системы типа «точка-точка» и оптические системы (но в меньшей степени) уже многие годы применяются для организации каналов связи между зданиями в черте города. Хотя лицензируемые СВЧ-си-стемы дороги и установка их сложна, при удачном конструировании они обеспечивают высокую пропускную способность и имеют уровень надёжности 99,99% даже при самых неблагоприятных погодных условиях. Для успешного функционирования этих систем требуется соблюдение условия прямой видимости, а дальность их действия ограничивается только кривизной земной поверхности.

     Относительно недавно стали популярными более дешёвые системы, работающие в нелицензируемых диапазонах 2,4 и 5 ГГц, которые используются вместо проводных каналов T1 или в качестве мостов между удалёнными ЛВС. Поскольку для применения этих систем не требуется лицензия Федеральной комиссии по связи (ФКС) США, их можно развернуть очень быстро. Данные системы имеют разную производительность — от 1,5 до 50 Мбит/с и более. Их широко применяют для подключения удалённых базовых станций сотовых сетей к их центральным узлам, а также для объединения ЛВС, расположенных в разных зданиях кампуса (в тех случаях, когда отсутствие кабелепроводов между зданиями не позволяет проложить оптоволокно). Некоторые небольшие Интернет-провайдеры стали подключать к Сети клиентов, используя рассматриваемые средства. Однако из-за ограниченности доступной полосы пропускания и необходимости минимизировать стоимость пользовательского оборудования построение многоточечных систем является сложной задачей.

      В нелицензируемых диапазонах велик риск возникновения помех, но хорошо спроектированные системы довольно устойчивы к ним. И даже когда помехи сильно влияют на эти системы, их производительность, как правило, снижается постепенно. При наличии в системе хороших средств мониторинга возникшую проблему можно обнаружить и решить до серьёзного сбоя в её работе. За последнее время улучшены средства обеспечения информационной безопасности систем.

    Устройства DSL и кабельные модемы считаются лучшими средствами высокоскоростного доступа для оснащения малых и домашних офисов, однако широкополосные радиосистемы могут стать достойной альтернативой им, особенно в тех местах, где услуги DSL и кабельные сети не доступны.

     Недавно ФКС приняла новые правила, позволяющие поставщикам услуг более гибко предоставлять услуги на базе мультимегабитовых беспроводных систем MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service), работающих в диапазоне 2,5 ГГц, который первоначально был выделен ФКС для цифрового телевидения. Вероятно, что эти системы получат широкое применение в течение ближайших нескольких лет. В июле прошлого года для разработки открытых стандартов на MMDS-доступ был создан консорциум Wireless DSL (очевидно, что те, кто выбирал такое название, хотели извлечь выгоду из рекламной шумихи вокруг технологии DSL). По сравнению с ранее разработанными системами LMDS (Local Multipoint Distribution Service) системы MMDS имеют большую дальность действия — до 20 с лишним километров — и более высокую пропускную способность. Их недостатками являются необходимость располагать узлы системы в зоне прямой видимости и относительно высокая стоимость пользовательского оборудования.

     И наконец, несколько слов о спутниковой связи, привлекательность которой отнюдь не уменьшилась из-за коммерческого неуспеха некогда широко разрекламированной системы Iridium. В отличие от других типов радиодоступа услугами спутниковой связи можно пользоваться почти на всей территории планеты. Производители приёмных систем цифрового спутникового телевидения разработали гибридные двунаправленные системы, использующие в качестве обратного канала связи наземные телефонные линии. Такие решения подходят, пожалуй, лишь для домашних пользователей. Выбирайте двунаправленные спутниковые системы следующего поколения, которые получат широкое применение через год-полтора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3

Оптическое  волокно: свойства, описания, плюсы  и минусы. 

     Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

     Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков. Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.), но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретение лазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передачи, превосходящих по своим характеристикам традиционные проводные средства связи. Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как флуоро-цирконат, флуоро-алюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон.   Конструкция оптическое волокно имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней, испытывая многократные переотражения от границы раздела «сердцевина — оболочка».Все оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.

     Волоконно-оптическая связь: основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон позволяет оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи, измеряемыми терабитами в секунду.

Волоконно-оптический датчик

     Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.

    Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания Sennheiser разработала лазерный микроскоп, работающий с лазером и оптическим волокном.

     Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими  датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

     Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.

   Прежде всего определимся с тем, что представляет собой Интернет: Это несколько огромных глобальных и региональных магистральных сетей связи, объединённых друг с другом. Основным физическим носителем таких сетей является оптоволокно, преимущества которого над медными кабелями давно известны: это и отсутствие побочного электромагнитного излучения, и невосприимчивость к электромагнитным помехам, и повышенная дальность передачи данных (от 70 до 300 км) благодаря минимальным потерям из-за рассеивания света и, конечно, повышенная пропускная способность. Наконец, в отличие от электрических цепей, для передачи данных по оптоволокну требуется всего один проводник. Недостатки оптического волокна, вызванные физическими свойствами самого материала, тоже известны: относительная хрупкость (невозможность сгиба оптического кабеля под прямым углом), трудность обнаружения места излома, а также необходимость использования специального оборудования для полировки концов кабеля.

     Однако все эти недостатки — ничто по сравнению с потенциальными возможностями оптоволокна. Теоретическая пропускная способность этого носителя — 100 Тбит/с, но современные сети позволяют достичь только скорости в 1 Тбит/с, которая, впрочем, тоже впечатляет. На этой оптимистической ноте обычно и заканчивается описание магистральных сетей в «компьютерной прессе». О чем же умалчивают компьютерщики? О том, что прекрасно известно связистам. Дело в том, что в настоящее время используется только часть теоретически возможной полосы пропускания оптоволокна. В значительной степени это вызвано несовершенством технологии изготовления стеклянных волокон, в которых присутствуют ионы воды, поглощающие свет как синего, так и красного и инфракрасного спектров. Одним из первых производителей, предложивших решение этой проблемы, была компания Lucent Technologies, которая ещё в 1998 году объявила о разработке оптоволокна, почти полностью очищенного от ионов воды. По утверждению разработчика, ширина полосы этого всеволнового носителя увеличена на 100 нм по сравнению с обычными одномодовыми световодами. В результате появляется возможность использовать для передачи данных ранее не задействованную область 1400 нм. Уже существуют опытные образцы с пропускной способностью более 10 Тбит/с, но широкое внедрение таких сетей пока не началось.

    Так уж и быть, знаний в области физики или химии от певцов «мультимедийного завтра» никто и не требует, но разбираться в технологиях передачи данных они просто обязаны. Какие же технологии используются сегодня в магистральных сетях? В первую очередь это технология спектрального уплотнения WDM (Wavelength Division Multiplexing), позволяющая одновременно передавать по оптоволокну несколько сигналов с различной длиной волны. К примеру, при работе в области 1550 нм стандартом G.692 Международного союза электросвязи предусматривается до сорока каналов с шириной полосы 100 ГГц (около 0,8 нм) и нагрузкой на каждый канал в 2,5 или 10 Гбит/с. Работы по совершенствованию технологии WDM продолжаются: планируется довести ширину канала до 0,4 и даже 0,2 нм, а скорость передачи данных — до 160 Гбит/с.

     Прекрасная технология, жить бы да радоваться. Однако специалисты знают, что у спектрального уплотнения есть один принципиальный недостаток: для усиления и коммутации оптический сигнал сперва преобразуется в электрический, а затем обратно в оптический. Этот рудимент прошлого усложняет и удорожает построение магистральных сетей, поэтому будущее — за полностью оптическими (или фотонными) сетями, которые в силу дороговизны и технологического несовершенства пока не получили распространения. Однако перспективные наработки в этой области, безусловно, имеются: уже сегодня при использовании усилителей на основе оптоволокна, легированного эрбием (EDFA), появляется возможность передавать данные по оптическим сетям на расстояние больше тысячи километров. Для маршрутизации сигналов с разной длиной волны в таких сетях применяются микроэлектромеханические системы коммутации (MEMS), состоящие из миниатюрных зеркал. В лабораторных условиях уже испытываются системы маршрутизации, вообще не имеющие механических частей, в частности маршрутизаторы на основе жидких кристаллов, однако пока они могут предоставить всего 16 портов, что вдвое меньше возможностей современных микрозеркальных систем. Поэтому воспевать фотонные сети пока рано.