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

Автор книги: А. Щербаков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Глава 14.
Wi-Fi на практике

О технологии Intel Centrino для мобильных ПК с момента её появления не писал разве что ленивый. Описывалась сама технология, подробно рассматривались ноутбуки на базе этой технологии, были представлены новости об открытии хот-спотов, но ни слова не было сказано о качестве работы в беспроводной cети. Попытаемся исправить сложившуюся ситуацию и описать свои ощущения от работы с беспроводным ноутбуком на форуме компании Intel, который завершился в общем-то недавно. В 2003 году корпорация Intel создала фонд с капиталом 150 миллионов долларов для инвестиций в компании, способствующие расширению и внедрению инфраструктуры и функциональных возможностей для беспроводного доступа.

Как работает ноутбук Centrino?

Радиоинтерфейс передачи данных типа IEEE 802.11b интегрирован в мобильные компьютеры, построенные по технологии Centrino и является их неотъемлемой составной частью. Благодаря этому ноутбук автоматически находит все близлежащие хот-споты (если таковые имеются) и запрашивает у пользователя пароль на подключение.

А в это время в Америке

В США, в отдалённых районах страны, затруднена прокладка проводов, поэтому беспроводная связь почти не имеет альтернативы. Чтобы доставить Интернет в сельскую местность, приходится расширять частотный спектр беспроводных устройств. Федеральная комиссия по Коммуникации США. 18 ноября этого года заявила, что решением проблемы будет 80 процентное повышение диапазона, который беспроводные сети смогут использовать для соединения компьютеров и других электронных устройств между собой.

Беспроводной широкополосный Интернет занимает на рынке все более и более прочные позиции. Но на сегодняшний день, существующих частот явно не достаточно, чтобы охватить широкополосным соединением все отдалённые и малозаселённые участки. Новые частоты находятся в 5 гигагерцовом диапазоне. Это намного выше, чем у коммерческих радио и телевизионных станций.

Глава 15.
Игра по беспроводной сети

Сегодня все больше игровых программ поддерживают многопользовательский режим. Сетевые игры дают ощутимые преимущества и быстро развиваются. Но прокладывать кабели по дому – занятие отнюдь не из лёгких. Предлагаю вам ознакомиться с возможным решением этой проблемы – беспроводной сетью.

Уже несколько лет важнейшие «игроки» продвигают на компьютерном рынке технологии беспроводных сетей. Если первоначально каждая компания желала выдвинуть своё решение, несовместимое с остальными, то сегодня «игроки» пришли к пониманию необходимости развития и совершенствования единого стандарта – WiFi. Но даже WiFi (Wireless Fidelity) неоднозначен. Его основой является технология 802.11b, которая работает в диапазоне 2,4 ГГц и имеет максимальную теоретическую пропускную способность 11 Мбит/с. Существует и другая технология, 802.11a, но она работает только в США. Телекоммуникации в частотном диапазоне, близком к 5 ГГц, фактически запрещены в России и в Европе. Пропускная способность 802.11a выше – 54 Мбит/с, однако радиус действия сети намного меньше. Чтобы улучшить производительность 802.11b, некоторые производители анонсировали «ускоренную» версию, которая может достичь пропускной способности 22 Мбит/с. Такая технология получила название 802.11b+.

И, наконец, новый стандарт, в который заложена технология 802.11g, все ещё находится в стадии доработки. Стандарт будет продолжать использовать частотный диапазон 2,4 ГГц, к тому же он, в свою очередь, совместим с 802.11b, что позволяет надеться на светлое будущее. Технология 802.11g обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/с, и обладает чуть уменьшенным радиусом действия по сравнению с 802.11b.

Радиус действия, скорость и оборудование

Поскольку Wi-Fi является беспроводным протоколом связи, он характеризуется радиусом действия. Все производители указывают максимальный теоретический радиус 150 метров. Но такое расстояние возможно лишь при отсутствии препятствий на пути распространения сигнала. Более того, на максимальном расстоянии вы не получите высокую скорость, поскольку она будет поэтапно уменьшаться до 1 Мбит/с. Чтобы связь при увеличении расстояния не прерывалась, WiFi предусматривает автоматическую подстройку скорости передачи в зависимости от условий связи.

Глава 16.
Wi-Fi в самолёте: небо без проводов!

Компания Connexion, подразделение Boeing, продолжает расширять свою деятельность – хот-споты уже установлены на бортах авиакомпаний Lufthansa, Singapore Airlines, SAS, ANA и Japan Airlines.

Через три-четыре часа полёта усталость даёт о себе знать. К этому моменту вас уже наверняка покормили, вы прочитали очередную главу книги, пролистали журнал и даже успели посмотреть фильм, который никогда и не подумали бы посмотреть, будучи на земле. Однако что делать следующие два, три или даже десять часов полёта?

Подразделение компании Boeing – Connexion желает, чтобы пассажиры навсегда забыли о скуке и продуктивно работали во время полёта. Для этого Connexion обеспечивает пассажиров скоростным доступом в Интернет через спутник. Этот сервис Connexion разрабатывала в течение нескольких лет, так как после трагических событий 11 сентября в местных перевозках США и на международных рейсах произошла некоторая стагнация.

Эта служба уже работает на некоторых самолётах и маршрутах компаний Lufthansa, Singapore Airlines, SAS, ANA и Japan Airlines. Ожидается, что в течение этого года к ним присоединятся China Airlines, El Al и Korean Air. British Airways также высказала намерение присоединиться, но о сроках ничего не сообщила. Lufthansa использует сервис Connexion на рейсах между 13 городами Северной Америки и Германией, SAS – на всех авиарейсах в Сиэтл.

Connexion через партнёрские компании предлагает как предварительную оплату за всю продолжительность перелёта, так и оплату по времени. Если полет длится менее трех часов, то неограниченное использование Интернета обойдётся вам в $14,95; от трех до шести – $19,95; более шести – $29,95. При повременной оплате Интернета первые полчаса будут стоить $9,95, после чего вы будете платить по 25 центов за каждую последующую минуту. Второй вариант интереснее использовать при продолжительных полётах, когда имеет смысл потратить $10 – $15, вместо $30.

Во время подключения к Сети появляется экран авторизации, напоминающий авторизацию в хот-спотах, на котором предлагается ввести данные кредитной карточки. Передача данных защищается SSL.

Принцип работы

Connexion использует геостационарные спутники, работающие в диапазоне Ku, которые могут передавать данные с наземных станций на неподвижные и мобильные ресиверы, находящиеся на участках площадью в сотни квадратных километров. На спутниках установлено множество пар ретрансляторов, отдельно для приёма и передачи, которые покрывают выбранный регион. Диапазон Ku занимает полосу частот от 10,7 до 12,75 ГГц, что позволяет обеспечивать высокую пропускную способность каналов.

На орбиту выведено несколько десятков Ku-спутников, которыми владеют различные компании всего мира. Boeing сотрудничает с несколькими спутниковыми операторами и при необходимости будет дополнять их количество.

В небе принято решение использовать частотный диапазон спутниковой связи, который позволяет обеспечить достаточную пропускную способность, чтобы пользователи смогли работать в Интернете из самолёта так же, как на земле.

Вместо того чтобы заново изобретать велосипед, Connexion решила воспользоваться уже существующей технологией.

Было необходимо создать систему, которая сможет работать на самолёте, летящем со скоростью около 1000 км/ч на любой широте и высоте полёта, и которая позволила бы пользоваться Интернетом нескольким десяткам пассажиров одновременно.

Суть технологии Connexion заключается в использовании спутниковой антенны. Антенна должна служить проводником между самолётом и спутником. Она разработана с учётом того, чтобы наиболее эффективно передавать и принимать сигнал со спутника.

Чем более эффективной будет антенна, тем меньше услуга будет стоить Boeing, и тем большая пропускная способность будет обеспечиваться. Это позволяет постоянно следить за спутниками, которые находятся на высоте 37 тысяч километров над экватором и покрывают территорию до 75 градусов северной и южной широты. Следует отметить, что по ней проходит 99,2 процента авиаперелетов.

Доступ в Интернет обеспечивается на протяжении всего перелёта. Однако некоторые пассажиры отмечают пропадание канала, хотя в целом связь остаётся стабильной. Впрочем, пропадания носят кратковременный характер.

Самонастраивающиеся антенны в самолётах связываются со спутниками, которые, в свою очередь, имеют постоянные соединения с наземными станциями. Boeing использует станции в Литлтоне (Littleton), Колорадо; Японии; Швейцарии и Москве. Пятая станция пока официально не была объявлена, но, как ожидается, она начнёт работать уже в этом месяце.

Скорость соединения с самолётом составляет 5 Мбит/с для входящего трафика (земля-спутник-самолёт) и 1 Мбит/с – для исходящего (самолёт-спутник-земля). Дил уточнил, что можно расширить канал до 20 Мбит/с, но пока никому не требовалось более 5 Мбит/с.

Партнёры Connexion, в большинстве своём, предпочитают устанавливать в самолётах только сети Wi-Fi. Некоторые самолёты оборудованы Ethernet-портами, например часть бортов Lufthansa, но только для бизнес-класса и первого класса. (Там же обычно устанавливаются и розетки питания).

Конечно же, указанная полоса пропускания разделяется на всех пользователей самолёта, а не даётся каждому лично.

Не только для пассажиров

Как предполагается, Интернетом будут пользоваться, в первую очередь, пассажиры самолётов. Но представители Boeing сообщают, что соединение Connexion может использоваться для других нужд. Например, уже в этом году на самолётах Singapore Airlines должна появиться широковещательная передача видео. Сначала Connexion предложит четыре канала новостей и познавательных передач, но в дальнейшем появятся и другие, в частности, спортивные.

Ожидается, что живое вещание видео позволит развиться и телемедицине. Тогда доктор сможет удалённо общаться с пассажиром и дать какие-либо рекомендации по картинке видео и биометрическим показателям типа пульса и артериального давления. В итоге пассажиру будет оказана помощь ещё до посадки. В принципе, уже сегодня экипаж самолёта может советоваться с наземными медицинскими службами, но видео в реальном времени и биометрические данные облегчают эту задачу.

В будущем пилоты смогут более детально сообщать о проблемах в самолёте, для решения которых требуется техническая поддержка, ещё до приземления. Телеметрические системы смогут передавать состояние самолёта и предупреждать возникновение неисправностей.

Boeing оптимистично относится к тому, что в будущем Wi-Fi будет работать в качестве магистральной сети самолёта, предоставляя различные услуги. Технология Wi-Fi достаточно быстро развивается, так что для такого самолёта, как 787, Wi-Fi может стать не только магистралью для коммуникаций, но и магистралью развлечений.

Есть проблемы?

Ситуация Connexion выгладит оптимистичной, но не стоит забывать и о некоторых проблемах.

Ограничения диапазона Ku

Спутники, работающие с диапазоном Ku, направлены на определённые территории. То есть самолёты, находящиеся над одной территории, могут перегрузить полосу пропускания спутника. Если Connexion получит широкое признание, то компании наверняка придётся арендовать гораздо больше ретрансляторов, либо придётся столкнуться с нехваткой полосы пропускания в наиболее загруженных зонах. Конечно, можно вывести на орбиту дополнительные спутники, но это очень дорого.

Безопасность

Connexion не предоставляет никакого уровня защиты типа 802.1X или VPN. Пользователи должны заботиться о собственной безопасности самостоятельно. То есть, как и в случае с другими открытыми сетями, следует использовать защищённые сеансы связи. В частности, все протоколы типа POP, SMTP и IMAP для почты должны передаваться через шифрованное соединение или VPN.

Сервис VPN можно «купить», например, у HotSpotVPN.com, при этом начисляется только абонентская плата, без ограничения трафика. Все участники нашего тестирования сошлись в том, что VPN-соединения работали во время перелётов чётко, без неожиданностей.

Что касается безопасности, Connexion не сообщает, как именно она обеспечивается. Судя по всему, здесь используются средства VLAN, которые позволяют разделить трафик пользователей, – достаточно распространённая практика в хот-спотах.

В небе голубом

Единственным конкурентом Boeing можно назвать компанию Tenzing, которая предлагает лишь низкоскоростную передачу данных на скорости от 64 до 128 кбит/с. Для связи используется инфраструктура AirFone на территории США и низкоскоростная сеть спутникового оператора третьего поколения Inmarsat над океаном и в других местах. После объединения в прошлом году Tenzing превратилась в компанию OnAir, которая частично принадлежит конкуренту Boeing – Airbus.

Сервис стоит дорого – за просмотр первых двух килобайт каждого сообщения придётся заплатить от $10 до $20. Причём сервис ограничен у многих авиакомпаний только проверкой почты через web-интерфейс, когда подключение устанавливается через внутренний прокси-сервер самолёта. Однако Inmarsat уже запустила первый из двух-трех спутников четвёртого поколения, которые обеспечат скорость передачи данных 432 кбит/с в обоих направлениях на каждый канал, при этом на самолёт могут выделяться 1, 2 или 4 канала одновременно. Поскольку авиационная электроника Inmarsat уже используется на тысячах самолётов, то решение Tenzing требует небольших вложений в оборудование, после чего связь уже можно будет использовать. Как ожидается, новая система начнёт работать уже в конце этого года.

Inmarsat использует направленные ретрансляторы, которые позволяют формировать узкие лучи, сфокусированные на небольших территориях. Таким образом, можно направить луч в нужную точку. Однако на каждый спутник можно установить только нескольких сотен транспон-деров. Поэтому Inmarsat придётся постараться, чтобы обеспечить качественные услуги.

В своём проекте Connexion смогла объединить достаточно высокую скорость канала и простую реализацию, обеспечивая надёжность, удивительно малые задержки и высокую стабильность канала.

Система постепенно распространяется на все большее количество рейсов основных авиакомпаний. За последние месяцы Connexion серьёзно расширила круг своих клиентов и продолжает набирать темпы.

Если вы являетесь корпоративным пользователем и на вашем ноутбуке уже установлены необходимые службы доступа по коммутируемой сети, через хот-спот отеля или аэропорта, то не мешает обзавестись подпиской Connexion.

Connexion подписала прямые соглашения с несколькими корпорациями, в результате чего работники получают общий корпоративный вход и могут пользоваться Интернетом во время перелётов.

Довольно интересно, как быстро Boeing окупит миллиарды долларов, вложенные в этот проект. Впрочем, Connexion, наконец-то, перешла от разговоров к делу. Приятно, что вскоре небо тоже станет беспроводным!

Глава 17.
Будущее уже сегодня?!

Сейчас ведутся споры и разговоры: «готова ли Россия к Wi-Fi, к ноутбукам, к мобильной жизни вообще?». Конечно, большинство из нас не готовы покупать себе импортные мобильные ПК по ценам подержанных отечественных автомобилей. Беспроводная связь требует небольших вложений, но для её развития нужны большие усилия. В общем ситуация сравнима с тем что было в 1994 году с сотовой связью. Мобильные телефоны тогда стоили приличных денег, связь была очень дорогой, зон покрытия было очень и очень мало. Но вот что мы имеем сейчас, думаю, рассказывать не надо.

Пока идут споры, новые технологии постепенно внедряются в нашу жизнь. Стандарты будут сменять друг друга и вполне возможно, что проводная связь уступит господство беспроводной. Точки Wi-FI перестанут быть точками и захватят все обитаемое пространство Земли. Выходить в Интернет можно будет с любого населённого пункта, а скорость будет ограничена лишь скоростью приёмного устройства (винчестера, флэш-памяти и т.п.). Звучит фантастично, но все идёт именно к этому.

Часть 3.
Магистральные каналы связи

Глава 1.
Плюсы-минусы оптоволокна

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.

В своё время огромным достижением считались синхронные оптоволоконные сети связи, которые строились телефонными компаниями для цифровой передачи голосовых данных. В Европе эти сети получили название SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия), а в Северной Америке – SONET (Synchronous Digital NETwork – синхронная цифровая сеть связи). Такие сети гарантируют обещанную пропускную способность, а также позволяют гибко изменять скорость передачи данных от 155 Мбит/с до 40 Гбит/с. Со временем в сети SDH проник и Интернет, однако эти сети в силу своей специфики не были оптимизированы для передачи данных и коммутации пакетов, поэтому работа над новыми стандартами, рассчитанными на взаимодействие с кабельными системами Ethernet и IP/MPLS, продолжается до сих пор. Всем известны достоинства технологии передачи данных Ethernet: дешевизна и простота построения сети. Оптимизация SDH под Ethernet (особенно под 10-гигабитный) теоретически означает огромную пропускную способность при минимальных затратах оператора и пользователя на оборудование. Если использовать 10-гигабитный Ethernet вместо применяемых сегодня в глобальных сетях интерфейсов Frame Relay или ATM, то скорость передачи данных в сетях SDH максимально приблизится к 10 Гбит/с. Такие решения представляются оптимальными, к примеру, для организации городских сетей на основе SDH. Но пока все реализованные проекты можно пересчитать по пальцам.

Если в локальных сетях технология Gigabit Ethernet практически вытеснила ATM (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи), то в магистральных сетях, в том числе и глобальных корпоративных, ATM, несмотря на дороговизну оборудования, остаётся одной из широко используемых технологий. Главным достоинством ATM является возможность коммутации каналов и пакетов в сочетании с постоянной заказной скоростью передачи данных и низким временем задержки. Тем не менее, производительность ATM серьёзно тормозится из-за необходимости преобразования IP-пакетов в 53-байтные (53-октетные) ячейки ATM и обратно. Поэтому современное ATM-оборудование обзавелось поддержкой метода MPLS, созданного, для сопряжения протоколов IP и ATM.

Протокол IP, как и все в этом мире, имеет не только преимущества, среди которых быстродействие, дешевизна и постоянная готовность, но и такие недостатки, как использование сетевого протокола без установления соединения, низкая защищённость и отсутствие поддержки качества услуг (QoS). Открытый метод многоуровневой коммутации по меткам MPLS, разработанный в конце 90-х годов прошлого столетия, позволяет избавиться от многих недостатков IP. Присвоение «меток» потоку данных повышает производительность и упрощает маршрутизацию потоков, которая осуществляется не на основе анализа многоуровневой информации, а по «меткам» определённой длины. Кроме того, благодаря MPLS появляется возможность использования QoS (предусмотренного в ATM), что необходимо для создания виртуальных частных сетей (VPN). Технология MPLS оказалась настолько удачной, что действующие сети на её основе уже появились и в России. К примеру, компания «ТрансТелеКом» c апреля 2004 года предоставляет услуги VPN на базе своей оптоволоконной магистрали с наложенной сетью IP/MPLS в девятнадцати регионах России, а телефонный оператор «Комстар» с января 2004 года строит собственную мультисервисную сеть на основе MPLS.