Текст книги "Wi-Fi: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить"

Автор книги: А. Щербаков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

А. К. Щербаков
Wi-Fi:
Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить

Автор этой книги не несёт ответственности за использование материалов, которые опубликованы в этом издании. Вся информация дана исключительно в образовательных целях. Ни при каких условиях ответственность за какие-либо последствия от использования этой книги в практических целях не может возлагаться на автора.

Часть 1.
Введение

Глава 1.
Беспроводные технологии

На предприятиях и в жилых домах мобильный доступ к информационным ресурсам приобретает все большую популярность. Многие люди уверены в перспективности беспроводной коммерции и очень высоко оценивают возможности радиосвязи в плане повышения производительности своего труда. Однако отделить связанную с этим громкую рекламную шумиху от реальности совсем непросто. Стандарты непрерывно развиваются, но явных лидеров в области беспроводных технологий пока ещё нет.

Пользователи хотят, чтобы беспроводные системы работали быстро, имели предсказуемую стоимость и обеспечивали значительную зону охвата. Увы, предлагаемые сегодня на рынке решения не могут удовлетворить всех требований.

В настоящее время разрабатывается множество различных беспроводных систем. И хотя мобильность является ключевой характеристикой многих из них, рынок этих систем развивается в направлении расширения диапазона предлагаемых пользователю услуг, а не просто улучшения доступности связи для мобильных пользователей. Что же касается высокой скорости передачи данных, то в этом отношении для предприятий разных масштабов и поставщиков услуг большой интерес могут представлять фиксированные радиосистемы. Однако помните, что там, где это возможно, лучше задействовать кабельную инфраструктуру, которая всегда работает лучше беспроводной. Если же место, где расположено ваше предприятие, не охвачено традиционными (кабельными) широкополосными службами, тогда вам придётся использовать беспроводную систему.

В наше время, когда мобильная речевая связь получила широкое применение (о чем свидетельствуют звонки сотовых телефонов, постоянно нарушающие работу деловых совещаний), неудивительно, что большая часть рекламной шумихи вокруг беспроводных сетей касается служб передачи данных мобильным пользователям. Разрабатываемые беспроводные сети третьего поколения и микробраузеры создают основу для новой технологической революции. Однако не следует думать, что она произойдёт очень скоро. Соответствующие инфраструктуры и приложения появятся только через несколько лет.

Беспроводные сети можно разделить на сети малого радиуса действия, нередко называемые персональными (Pеrsonal Area Networks), беспроводные ЛВС, системы фиксированного радиодоступа и беспроводные территориально распределённые сети (WAN). Персональные беспроводные сети используются для организации недорогих соединений между отдельными интеллектуальными устройствами. Беспроводные ЛВС работают внутри зданий и обеспечивают высокоскоростной доступ к информационным ресурсам при максимальной дальности связи 30 или более метров. Благодаря широкой поддержке производителями ключевых стандартов и снижению цен эти сети получают все более широкое распространение. Также растёт спрос на системы фиксированного радиодоступа, которые основаны на самых разных технологиях (в том числе спутниковых) и работают в лицензируемых и нелицензируемых диапазонах частот (некоторые из этих систем называют беспроводными DSL-системами). И наконец, на основе беспроводных WAN-сетей, представляющих собой следующее поколение сотовых систем, со временем может быть реализован глобальный мобильный доступ к данным.

Глава 2.
Персональные беспроводные сети

Если у вас есть блокнотный или карманный компьютер, то вполне вероятно, что вы уже имеете аппаратное средство персональной беспроводной сети, каковым является инфракрасный (ИК) порт передачи данных. Однако лишь очень немногие пользуются такими портами. Причинами этого в той или иной степени являются присущие ИК-технологии значительные технические ограничения, неразвитость созданных для неё приложений и сложность пользования ими.

Впрочем, если персональная сеть вам нужна, но вы не удовлетворены возможностями ИК-технологии, обратите внимание на недорогую новейшую сетевую беспроводную технологию Bluetooth, которая обеспечивает передачу данных со скоростью 1 Мбит/с на короткие расстояния – до 10 м. Согласно результатам исследования, недавно проведённого компанией Cahners In-Stat Group, объём рынка средств Bluetooth в 2005 г. составит 5 млрд долл. Следует отметить, что данная технология имеет беспрецедентно высокий уровень поддержки со стороны производителей. Её сторонниками являются почти все крупные компании, работающие на рынке информационных и коммуникационных технологий. Среди них есть производители сотовых телефонов, компьютеров и микросхем.

Технология Bluetooth отнюдь не идеальная, но благодаря широкой сфере применения и низкой стоимости её успех вполне возможен. И хотя первые поддерживающие данную технологию продукты (включая интерфейсы PC Card для блокнотных ПК) будут стоить дороже 100 долл., конечной целью сторонников Bluetooth является создание интерфейса на базе единственной микросхемы, который будет стоить не более 5 долл. При такой цене каждое информационное устройство станет узлом персональной беспроводной сети.

Однако на пути к успеху технология Bluetooth сталкивается с определёнными препятствиями. В частности, вызывает беспокойство реализованный в ней механизм защиты от несанкционированного доступа. Кроме того, нельзя исключать возможность возникновения радиопомех, поскольку диапазон 2,4 ГГц, в котором работают средства Bluetooth, используется и беспроводными ЛВС стандарта 802.11. Следует также понимать, что сотовая «трубка» и карманный ПК, оснащённые однотипными сетевыми радиоинтерфейсами, не будут синхронизировать между собой информацию о контактных телефонах до тех пор, пока не появится соответствующее приложение. Однако технология Bluetooth находится на подъёме, и ни один аналитик не видит достаточно веских причин, способных помешать этому, а значит, соединительные кабели вполне могут уйти в прошлое.

Глава 3.
Беспроводные ЛВС

Если технология Bluetooth – это дело будущего, то беспроводные ЛВС – наше настоящее. Объём рынка последних неуклонно растёт. По оценкам компании Gartner Group, в 2000 г. он составил 487,5 млн долл., а в 2004 г. будет равен 35,8 млрд долл. В основном такими сетями оснащаются различного рода предприятия, но их также начинают устанавливать в отелях, конгресс-центрах и аэропортах, что весьма привлекательно для мобильных профессионалов.

Благодаря широкой поддержке производителями стандарта 802.11 беспроводные ЛВС прошли первую фазу развития, которая характеризовалась низкой производительностью, высокой стоимостью и плохой совместимостью оборудования. Сейчас для них наступила вторая фаза развития, признаком которой является их растущая популярность. С появлением 11-Мбит/с стандарта 802.11b (также известного под названием Wi-Fi), сети стали работать быстрее, а развитие производства соответствующего этому стандарту оборудования снижает цены на него. Следующая фаза развития беспроводных ЛВС предполагает переход на более высокие рабочие частоты и повышение скорости передачи данных до 54 Мбит/с. И произойдёт это в ближайшие два года.

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.

Глава 4.
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.

Глава 5.
Беспроводные WAN-сети

Несмотря на существование нескольких конкурирующих стандартов сотовой связи, делающих глобальный роуминг трудно осуществимым или даже вообще невозможным, сотовые телефоны используются повсеместно. Отсюда можно сделать вывод, что следующим этапом в развитии сотовых сетей станет глобальный мобильный доступ к данным, включая возможность работать с беспроводными службами Web. Под воздействием телевизионной рекламы складывается впечатление, что такой доступ стал уже реален, но это не так. Дело в том, что существующая инфраструктура сотовых сетей плохо подходит для организации мобильного доступа к данным, кроме того, очень сомнительна польза большинства беспроводных приложений. Далеко не все владельцы сотовых телефонов хотят оплачивать по высоким повременным тарифам проверку расписания вылетов самолётов или операции с акциями.

Однако со временем для беспроводных WAN-сетей будут разработаны новые приложения и развёрнуты инфраструктуры следующего поколения. По данным компании Dataquest, объём рынка мобильных Интернет-устройств возрастёт с 200 млн долл. в 1999 г. до 11 млрд долл. в 2005 г.

Сегодняшние сети второго поколения поддерживают максимальную скорость передачи данных 14,4 Кбит/с, которой хватает только для работы с простейшими текстовыми приложениями. К сожалению, созданию сетей третьего поколения мешает высокая стоимость соответствующего оборудования и частотных лицензий. Кроме того, в связной отрасли нет согласия относительно того, на каких технологиях должны базироваться эти сети. Пока же операторы пытаются «наложить» службы высокоскоростной передачи данных на существующие инфраструктуры речевой связи и при этом сталкиваются со значительными трудностями.

Самые мощные системы третьего поколения будут иметь пропускную способность 2 Мбит/с, большинство же разработок в данной области ориентированы на достижение скорости 384 Кбит/с. Это максимальные показатели, реальные же – окажутся гораздо ниже. Существенная ограниченность сетевой полосы пропускания сделает её довольно дорогой. Стоит отметить, что, несмотря на малые размеры экранов мобильных устройств, для реализации интерактивных видеоприложений потребуется разработка новых, более эффективных методов сжатия видеоизображения.

Хотя широкомасштабное строительство сетей третьего поколения вряд ли начнётся раньше 2003 г., некоторые промежуточные решения по беспроводной передаче данных доступны пользователям уже сейчас. Растёт популярность двустороннего обмена короткими сообщениями в рамках существующих низкоскоростных инфраструктур. Для того чтобы передавать значительные объёмы информации с более высокими скоростями, можно воспользоваться услугами городских беспроводных сетей передачи данных, основанных на технологии расширения спектра сигнала по методу прямой последовательности.

Проанализировав положение дел с беспроводными WAN-сетями, можно сделать вывод, что вероятность широкого распространения высокоскоростных служб в ближайшие пять лет мала. Здесь уместно провести сравнение с рынками услуг широкополосного доступа на основе технологий DSL и кабельных модемов, которые, несмотря на острую нужду пользователей в таких услугах и наличие более чётко сформулированных технических стандартов, развивались значительно медленнее, чем предсказывали многие аналитики. Пожалуй, время высокоскоростных беспроводных WAN-сетей наступит где-нибудь во второй половине начавшегося десятилетия.

Домашние сети Wi-Fi получают все большее распространение – и впервые опередили сети Ethernet по числу установок, утверждается в отчёте о результатах исследования, проведённого в США.

Аналитическая фирма Parks Associates пришла к заключению, что 52% американских домовладений, в которых есть домашняя сеть, используют беспроводную технологию, тогда как на долю кабельных сетей Ethernet приходится 50% домовладений, а на долю сетей на основе силовой электропроводки – 5%. (В сумме эти цифры превышают 100%, так как в некоторых домах применяется комбинация из разных технологий.)

Часть 2.
Высокая точность беспроводной передачи данных

Глава 1.
Wi-Fi – что это такое?

Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам. Разработка этих стандартов ведётся в рамках рабочей группы 802.11 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Wi-Fi не является единственной технологией беспроводного доступа – специалисты IEEE и других учреждений разработали и продолжают работать над другими стандартами беспроводных коммуникаций, ориентированных на персональные сети (PWAN, для организации подключения в пределах, например, рабочего места сотрудника) или сети, масштаба города и региона (WWAN).

Количество точек беспроводного доступа в мире растёт с каждым днём, обещая в недалёком будущем широкополосный вход в глобальную сеть откуда угодно и без особых проблем. Был бы под рукой компьютер с Wi-Fi-адаптером. Информационное издание JiWire опубликовало данные из которых следует, что в настоящее время насчитывается 56139 хот-спотов в 93 странах мира.

Абсолютное и неоспоримое лидерство по количеству точек доступа принадлежит США. Далее идут Англия, Германия, Франция и Япония. Однако, когда дошли до подсчёта хот-спотов в отдельно взятом городе, оказалось, что лидером стал вовсе не один из американских мегаполисов. На первом месте оказался Лондон. Далее за ним идут Токио, Нью-Йорк, Париж, Сингапур, Берлин и Чикаго.

Первая коммерческая точка появилась в Санкт-Петербурге в 2003 г. Сейчас в городе открыт 58 хот-спот. Московский рынок опередил санкт-петербургский в 2004 – он насчитывает 67 точек доступа, что составляет 56% от общего числа по России. Доля других городов пока незначительна, в сумме она измеряется 4%. Однако, как отмечает бюллетень J’son&Partner, в Новосибирске, Нижнем Новгороде и Самаре растёт число бесплатных хот-спотов. Лидерами Московского рынка названы компании «Моском» и «Таском» (13 и 17 коммерческих точек соответственно), за ними следуют eWi-Fi, Голден Телеком, Эквант, Wiland Ltd. и Вымпелком.

Wi-Fi предназначен для создания беспроводных локальных сетей (WLAN) и организации высокоскоростных беспроводных подключений к Интернету. В зависимости от конкретного стандарта сети Wi-Fi работают на частотах 2,4 ГГц или 5 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных от 2 Мбит/с. Одна точка доступа может обеспечить охват в радиусе до 200 метров. Широкое распространение, помимо домашних и офисных сетей, Wi-Fi нашёл в сфере организации публичного доступа в Интернет (хот-спотов) – с использованием этой технологии любой посетитель гостиницы, кафе, ресторана, бизнес-центра или аэровокзала (одним словом, заведения, в котором есть публичная точка доступа Wi-Fi) получает возможность мобильного подключения к Сети посредством своего ноутбука, КПК или телефона, поддерживающего стандарт беспроводного доступа.

Wi-Fi (читается «вай-фай») – это технология, которая позволяет разным устройствам, прежде всего компьютерам, взаимодействовать между собой без всяких проводов. Для того чтобы избавиться от них, надо установить hotspot (хот-спот, горячую точку, точку доступа) – передатчик, который ловит и передаёт сигнал в радиусе нескольких десятков метров. Если в этот передатчик воткнуть шнур с Интернетом, то Интернет, как бесцветный газ, повиснет в воздухе вокруг хот-спота. Сотрудники офиса, оборудованного Wi-Fi, не прикованы проводами к розеткам, а бродят со своими ноутбуками из кабинета в конференц-зал, оттуда – в столовую, оттуда – на балкон. По части удобства Wi-Fi будет почище мобильной связи.

За пределами офисов Wi-Fi тоже открывает массу перспектив – гулять по Интернету, валяясь на диване, проверять электронную почту, заходя в шанхайское кафе, купить нужную книжку в Интернет-магазине, занимаясь в библиотеке. Главное, чтобы поблизости находился хот-спот.

Почти все современные ноутбуки и карманные компьютеры так или иначе умеют работать в сетях Wi-Fi. Все больше и больше аэропортов, кафе и гостиниц в мире устанавливают у себя хот-споты, к которым может подключиться любой желающий – за небольшие деньги или вообще бесплатно. Не за горами тот день, когда понятие «Интернет-кафе» станет бессмыслицей вроде «масла масляного» – Интернет будет в избытке в любом кафе.

Для подключения к Wi-Fi-сети можно помимо ноутбука использовать КПК, планшетный или даже персональный компьютер, лишь бы все они были оснащены беспроводными адаптерами. Если такого нет, то можно приобрести и установить адаптер дополнительно. Адаптер может быть в виде PCMCIA карточки преимущественно для мобильных ПК или в виде Compact Flesh карточки преимущественно для