Список стандартов

Список использованной литературы

Содержание

1 Обзор технологий беспроводных сетей

Беспроводные технологии 3G, WiMAX и Wi-Fi используются во все более широком спектре отраслей. 3G работает в области мобильной связи и обеспечивает передачу голоса и данных, правда, скорости передачи данных пока не очень высоки. Технология WiMAX в отличие от 3G ориентирована только на IP и потому проста и удобна. На ее основе можно быстро развернуть сеть, а пропускная способность WiMAX, в том числе и для передачи голоса, сулит большие перспективы. Однако 3G — зрелая, рабочая технология, а WiMAX хотя и более перспективная, но еще недостаточно разработанна. Действительно, сейчас она находится в стадии перехода от стандарта d к стандарту e, т.е. от WiMAX фиксированного к мобильному. В настоящее время сети WiMAX, работающие по стандарту d, строятся в основном для обеспечения магистральной связи и малопригодны для пользователей на массовом рынке. Предполагается развертывание первых сетей мобильного WiMAX с реально работающими приложениями, что позволит использовать ноутбуки, КПК, смартфоны и другие мобильные устройства для скоростного доступа в Сеть. Если это произойдет, технология WiMAX выйдет на массовый рынок мобильной связи. Технология Wi-Fi работает на ограниченном расстоянии, и если теоретически можно добиться дальности в 200—300 м, то в условиях крупных городов с большим числом помех и преград она ограничена обычно 30 м и применяется, как правило, внутри помещений. Практика развертывания беспроводных сетей этого стандарта показывает, что даже перегородки между комнатами становятся препятствием для распространения радиосигнала по Wi-Fi, так как ослабляют его, а железобетонные перекрытия между этажами вообще могут привести к потере сигнала. Единственный выход — устанавливать большое число точек доступа Wi-Fi, располагая их в разных помещениях на разных этажах. Таким образом, cвязь по Wi-Fi удобна и для дома, и для офиса. Есть сети Wi-Fi весьма внушительных размеров, но они все равно ограничены помещениями, пусть и очень большими, с немалым скоплением людей, например, в аэропортах, крупных складских комплексах, гостиницах, выставочных павильонах. Технология WiMAX позволяет ехать в автомобиле и иметь устойчивую радиосвязь, а Wi-Fi этого не обеспечивает.

Основным событием недавнего прошлого является кардинальное повышение скоростей передачи данных в мобильных сетях, а также появление новых релизов архитектуры мобильных сетей связи — R4, R5 и R6, которые предполагают переход к распределенной структуре опорной сети с применением программных коммутаторов. Развитие идет по пути использования унифицированной платформы IMS (IP Multimedia Subsystem) для реализации и внедрения персонифицированных мультимедийных услуг в фиксированных и мобильных сетях, а также конвергенции этих сетей и дальнейшего перехода к технологии LTE (Long-term evolution). В результате за три последних года скорость нисходящего потока к абоненту выросла с 384 кбит/с до 14,4 Мбит/с, а восходящего потока — с 384 кбит/с до 2 Мбит/с. Все это стало возможным при переходе к технологии HSDPA в сетях 3G. На горизонте появление первых коммерческих WiMАХ-сетей, которые в дополнение к сетям 3G позволят сделать услуги беспроводного широкополосного доступа более распространенными для широких масс населения.

Технология Wi-Fi может обеспечить конкурентное преимущество, скажем, для кафе, где она работает, но организовать операторский бизнес на базе этой технологии весьма проблематично.В ситуации, когда в городе уже есть около тысячи точек доступа Wi-Fi, логично было бы соединить их в одну сеть и сделать так, чтобы ее обслуживанием и развитием занимался один провайдер. Но решение этой задачи потребует создания полномасштабной проводной сети. И здесь альтернатива — технология WiMAX.

Технологии 3G и WiMAX не конкурируют, у них совершенно разные области применения. Одно из возможных приложений WiMAX — последняя миля в труднодоступных районах, например горных, там, где очень сложно или нецелесообразно строить проводную сеть. Если же сравнить 3G и WiMAX с точки зрения их позиционирования и назначения, то различаются они тем, что WiMAX — это в основном передача данных, а 3G — передача голоса. Сети WiMAX в отличие от 3G используют IP-протокол для передачи данных, что существенно упрощает их развертывание и эксплуатацию. Но эта технология хорошо работает именно для передачи данных, перспективы же передачи голоса по WiMAX, пока неясны.

WIMAX очень перспективная технология, но она требует достаточно широкого частотного спектра. И пока этот вопрос не будет отрегулирован в правовом плане, рассчитывать на большой рост сетей WiMAX не приходится.

Прежде всего все эти технологии предполагают получение оператором отдельных лицензий на каждую из них.Эти три технологии не конкуренты и являются взаимодополняющими для оператора — ведь у них разные зоны покрытия базовых станций. Известно, что Wi-Fi работает на небольшом расстоянии, и его целесообразно использовать, когда требуется небольшая зона покрытия. Технология WiMAX удобна, если необходимо обеспечить беспроводной широкополосный доступ в Интернет. Наиболее разумный путь для оператора — в зависимости от местоположения и конкретных условий работы комбинировать эти три технологии — 3G, WiMAX и Wi-Fi — с тем, чтобы обеспечить лучшую зону покрытия при оптимальных затратах.

Однако следует помнить, что у всех трех технологий разная степень зрелости. Технология 3G и ее реализация UMTS наиболее зрелые, так как есть готовое промышленное оборудование и решения на его базе, а самое главное, есть абонентские терминалы, позволяющие донести сервисы, которые развертываются на базе этой технологии, до конечных пользователей. Технология Wi-Fi также является достаточно зрелой. Но, к сожалению, этого нельзя сказать про технологию WiMAX. И все равно стоит делать на нее ставку, ее привлекательность и перспективность заключаются в том, что WiMAX дает возможность более эффективно использовать частотный спектр. Различные варианты технологии 3G — UMTS и CDMA и технология WiMAX хорошо дополняют друг друга, вместе формируют набор технологий беспроводного доступа, который в той или иной мере будет развиваться в сетях третьего и следующих поколений.Какие из беспроводных технологий — 3G, WiMAX или Wi-Fi — операторы выберут на практике, зависит от бизнес-задач, стоящих перед ними. Если Wi-Fi в основном используется в качестве точек доступа и закрывает отдельные зоны, то WiMAX может обеспечить сплошное покрытие.Технология WiMAX способна хорошо дополнить мобильную сеть на участке доступа с большой плотностью абонентов при ее расширении.

3G - зрелая технология, и она обладает рядом достоинств, однако основной ее недостаток — невысокая скорость передачи данных. Технология же WiMAX довольно новая, причем больше всего перспектив сулит именно мобильный WiMAX. Для того, чтобы вывести WiMAX на массовый рынок, необходимо разработать помимо базовых станций еще и абонентское оборудование. Действительно, если пройти по стендам телекоммуникационных компаний , абонентское оборудование для мобильного WiMAX можно было увидеть только у компаний Alcatel-Lucent и ZyXEL.Следует помнить и о том, что даже стандарт 802.16e еще до конца не утвержден. Выпускаемое сейчас беспроводное оборудование имеет одну антенну — и на прием, и на передачу, а WiMAX подразумевает многоантенную связь, чтобы избежать затуханий. Поэтому создатели оборудования и производители микросхем разрабатывают сейчас именно многоантенные устройства для WiMAX. Несмотря на эти трудности, в мире во многих местах локально развернут WiMAX, как правило, в труднодоступных зонах.

Кроме технических проблем при cоздании сетей WiMAX возникают и организационные трудности, в частности, при получении у государственных органов лицензий на частотный диапазон. В настоящий момент инвесторы опасаются покупать радиочастоты, потому что сложно определить, какова же их адекватная цена и сколь быстро окупятся вложения. Большинство из тех, кто вкладывает средства в развитие беспроводных технологий, пока еще с осторожностью относятся к WiMAX.

Основная проблема широкого распространения Wi-Fi — малая зона покрытия. Чтобы обеспечить связь по Wi-Fi на территории крупного города, требуется колоссальное число точек доступа. Естественно, чтобы их смонтировать, необходимо решить множество организационных проблем: где точки доступа устанавливать и кому это дело поручить. К тому же приходится заключать массу контрактов. Эти трудности легче преодолеть, если в районе создания сети Wi-Fi все здания и сооружения принадлежат одной компании, например международному аэропорту. Но в городе, где у каждого здания свой владелец, разместить станции Wi-Fi очень сложно. Еще одно ограничение Wi-Fi заключается в том, что он отказывается работать не только в движущемся с определенной скоростью объекте, в частности в автомобиле, но и при быстрой ходьбе, когда связь может стать неустойчивой. Зато в любом закрытом помещении легко сосредоточить большое число точек доступа Wi-Fi и реализовать роуминг между ними.

В России, нет каких-то особенных затруднений с развитием беспроводных технологий доступа. И у нас в стране, и во всем мире технологии 3G и WiMAX — лицензируемые, для них требуется получать лицензии на частоты у государства. А с Wi-Fi могут быть связаны проблемы в реальных условиях применения. Так, если вы купили точку доступа и установили у себя дома, то может оказаться, что она не будет устойчиво работать из-за помех, связанных с другими точками доcтупа Wi-Fi, которые находятся у ваших соседей.

И в мире, и особенно в России распространение этих технологий тормозится ограничением самого эфира. Естественный путь решения вопроса ограниченного спектра частот — попытка выжать максимум из тех частот, которые есть, и специалисты Iskratel совершенствуют оборудование именно в этом направлении. Причем первостепенное значение в данном процессе придается средствам защиты информации.

Массовое внедрение технологии Wi-Fi на начальном этапе тормозилось сложной процедурой регистрации базовых станций (точек доступа) и отсутствием нужного количества терминалов. Для технологии WiMАХ основным препятствием стала ограниченность частотного ресурса и недостаточно прозрачная процедура лицензирования и присвоения частот. Ну а что касается 3G, то здесь можно отметить такие факторы, как задержка с выдачей лицензий операторам связи, а также отсутствие у них четкого понимания экосистемы 3G и принципов построения устойчивой и обоснованной бизнес-модели на ее базе.

Но основной проблемой, характерной для всех новых технологий, являются не только вышеперечисленные сложности и нехватка недорогого терминального оборудования, а неготовность абонентов пользоваться услугами широкополосной передачи данных. Это серьезно тормозит распространение беспроводных технологий на массовом рынке

Таким образом, если говорить о беспроводных технологиях в глобальном, мировом масштабе, то можно выделить три сдерживающих фактора: недостаток терминалов, ограниченность сервисов и высокие цены. А в России к ним еще добавляются сложности с лицензированием частот для WiMAX.

2 Позиционирование технологий WI-FI, 3G, WIMAX

Wi-Fi — беспроводной доступ к точке доступа в офисе или дома, по сути «свобода без проводов». Эта технология хороша в качестве домашней, но абсолютно непригодна для общественной сети. А WiMAX и 3G — технологии публичные и платные. Сети 3G направлены на предоставление услуг голосовой связи и дополнительно — на передачу данных, но с невысокими скоростями. А сети на базе технологии WiMAX по сравнению с сетями на основе 3G с отличной скоростью передают данные, и потому провайдеры WiMAX надеются, что эта технология в перспективе будет столь же эффективно передавать и голос. Однако пока полной уверенности в этом нет. Для потребителей основное преимущество беспроводных широкополосных технологий — высокоскоростной доступ в Интернет и вообще связь на высоких скоростях. Однако, по мнению Шан-И Чу, пока неясно, будет ли пользоваться популярностью телефония через WiMAX. Очень важно, и об этом уже шла речь выше, что беспроводные технологии откроют доступ к Интернету тем, кто находится в отдаленных районах.

Не стоит забывать и о разграничении ответственности: основная задача операторов WiMAX — обеспечить передачу данных потребителю, но какие данные будут передаваться, это уже не их дело, а контент-провайдеров. Если определенные услуги будут быстро доставляться через сеть WiMAX потребителям и устроят их, контент-провайдеры станут использовать эти сети для предоставления своего сервиса.Разделение на операторов связи и поставщиков контента закрепляется законодательно.И оператор связи, имеющий в собственности «трубу» для доставки контента потребителям, не может использовать ее монопольно, а обязан предоставлять канал всем поставщикам контента. Это разные лицензии, и это разделено — оператор связи и вещание.

Если попытаться заглянуть в будущее, то скорее всего будут внедряться передовые технологии, такие как MIMO (Multi Input Multi Output), AAS (Adaptive Antenna Systems), OFDM и некоторые другие, которые будут использоваться как в 3G, так и в WiMAX. Таким образом, все эти технологии будут применяться для решения конкретной задачи, а вместе они позволят операторам предоставлять услуги широкополосной передачи данных всем категориям абонентов. В будущем это позволит достичь скорости в нисходящем канале цифрового потока до 50 Мбит/с, а в восходящем канале — до 25 Мбит/с. Какие новые услуги будут предложены на таких скоростях — это вопрос будущего и фантазии абонентов.

Ключевые параметры технологии беспроводного доступа:

- максимальная пропускная способность, B;

- максимальная дальность связи, Rмакс;

- стоимость базовой станции, Pbs;

- стоимость абонентского устройства, Psu.

Число БС вычисляется исходя из полного покрытия заданной территории при максимально возможном радиусе обслуживания базовой станции.

Следующий этап– расчет стоимости создания сети доступа. Она складывается из:

• суммарной стоимости инфраструктуры (стоимость необходимого числа БС плюс стоимость ввода их в эксплуатацию, т.е. стоимость работ по строительству и подготовке помещений и антенных опор, затраты на организацию канала привязки к опорной сети, на получение разрешения на использование радиочастот и пр.);

• суммарной стоимости абонентских устройств. Стоимость абонентских устройств WiMAX достаточно высока для абонентов, поэтому предполагается, что оператор будет их субсидировать и, соответственно, стоимость абонентских устройств в модели отнесена к затратам оператора.

Финальный показатель – результат деления стоимости создания сети доступа на число потенциальных абонентов, которое может быть обслужено в сети.

При низкой плотности абонентов определяющий фактор – создание полного покрытия территории обслуживания. Чем больше радиус действия базовой станции, тем большее число абонентов она сможет обслужить и тем меньше стоимость подключения одного абонента.

При росте плотности абонентов определяющим фактором становится необходимая пропускная способность.

С ростом требований к полосе пропускания стоимость подключения абонента растет линейно. Эта зависимость меньше проявляет себя в местности с низкой плотностью абонентов, когда определяющим фактором является зона покрытия . При достижении определенного порога плотности абонентов базовые станции нужно размещать так близко друг к другу, что они перестанут удовлетворять условиям взаимной электромагнитной совместимости . Таким образом, интерференция ограничивает максимально достижимую пропускную способность существующих стандартов беспроводного доступа.

Радиочастотный спектр – ограниченный ресурс, и даже современные методы обработки радиосигналов не могут сделать полосу пропускания беспроводных систем бесконечной в условиях ограниченного спектра и мощности.

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приемником.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 120 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений. Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надежность сети в целом.

Таблица 2.1 - Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи

WiMAX это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю. Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению)

Wi-Fi это система более короткого действия, обычно покрывающая сотни метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

Технология Wi-Fi имеет ряд недостатков. В частности, компьютер не может находиться от передающей антенны на расстоянии более 100 - 150 м. А это, согласитесь, серьезное ограничение! Кроме того, прием сигнала может быть крайне затруднен в городских условиях – все знают: потеря, искажение сигнала в условиях плотной застройки…

WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разный механизм Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и устройством пользователя. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать параметр QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS подобный тому, что используется в Ethernet, при котором пакеты получают различный приоритет. Такой подход не гарантирует одинаковый QoS для каждого соединения.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.16 изначально был задуман для организации работы беспроводных сетей на больших городских территориях, он еще называется IEEE WirelessMAN (Metropolitan area network - сеть для городских регионов). Именно этот беспроводной широкополосный доступ и может стать столь необходимым средством “последней мили” в крупных городах.

Широкополосный беспроводной доступ лишен недостатков, присущих DSL и кабельным соединениям. Его проще разворачивать, увеличивать площадь покрытия, он более гибок. Сети 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже есть базовые станции, которые действуют в радиусе нескольких километров (до 50 км), при этом их не обязательно устанавливать на вышках - для них вполне подходят крыши домов, водонапорные башни или элеваторы. Оборудование пользователя аналогично обычному набору для спутникового телевидения, с его помощью будет осуществляться соединение с базовой станцией.

Выгоды от внедрения стандарта 802.16 аналогичны любому стандартному оборудованию: большие объемы производства, дешевизна устройств, снижение тарифов из-за предложений от разных провайдеров услуг. Кроме того, 802.16 станет решением “последней мили” для районов, еще не охваченных проводной связью.

Главной проблемой введения стандарта Wi-Max остается отсутствие свободных частот. Полоса 3,2-3,8 ГГц, на которую ориентирован стандарт беспроводного оборудования Wi-Max 802.16a, доступна в России лишь в сильно урезанном виде. Кроме того, ресурс диапазона практически исчерпан ранее установленными радиорелейными и прочими узкополосными системами. В связи с этим переход на оборудование Wi-Max зарубежного и лицензионного отечественного производства будет сильно затруднен.

Все диапазоны частот, для которых в обозримой перспективе будет выпускаться WiMax-оборудование (2,5; 3,5 и 5,8 ГГц), в России выделены для преимущественного использования в целях обеспечения связи государственных органов власти. Кроме того, в регионах, где услуги сети широкополосного беспроводного доступа могут иметь наивысший спрос, они сильно загружены связью гражданского применения. Предварительные исследования показывают, что с учетом уже выданных частотных разрешений развертывание сетей WiMax в данном диапазоне весьма проблематично. В крупных областных городах России в наличии не более 2–3 доступных дуплексных каналов шириной 3,5 МГц. Например, компания «Комет» получила частоты для развертывания сетей широкополосного беспроводного доступа в Центральном федеральном округе лишь в диапазоне 2,5 ГГц, а WiMax Forum в данный момент сертифицирует только 3,5 ГГц устройства.

3 Стандарт 802.16

Стандарт 802.16a – Wi-Max описывает технологию фиксированных беспроводных сетей масштаба города (радиоинтерфейс WirelessMAN), способную, как предполагается, быть беспроводной альтернативой некоторым решениям широкополосного доступа – к примеру, кабелю, xDSL и каналам Т1/Е1. Такие сети могут применяться также в качестве дополнительной технологии для подсоединения точек доступа Wi-Fi (802.11) к сети Интернет.

Начальный вариант стандарта 802.16 работал в полосе частот 10-66 ГГц и обеспечивал соединение только в пределах прямой видимости. Расширение стандарта - 802.16a - принятое в январе 2003 года, работает на более низких частотах 2-11 ГГц, что позволяет организовывать связь и не в пределах прямой видимости. Этот факт резко расширил число обслуживаемых пользователей. В данный момент рабочая группа разрабатывает возможность организации роуминга между разными базовыми станциями 802.16, чтобы сделать эту связь аналогом мобильной. Есть уже и специальная группа 802.16е, занимающаяся организацией роуминга между различными сетями, чтобы связь (незаметно для пользователя) могла переходить из беспроводной сети 802.11b - в сеть 802.16 или даже из проводной сети 802.11 в 802.16. Группу изучения роуминга для сетей стандарта IEEE 802 возглавляет телекоммуникационный эксперт компании Intel D.J.Johnston.

Характеристики стандарта Wi-Max 802.16a

- Дальность действия: до 50 километров.

- Покрытие: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны.

- Частота: от 2 GHz до 11 GHz.

- Спектральная эффективность: до 5 бит/сек/Hz.

- Максимальная скорость передачи данных на сектор: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции. Типовая базовая станция имеет до 6 секторов.

- Возможность передачи голоса и видео.

WiMax является многообещающей технологией беспроводной связи, так как имеет высокую пропускную способность и большую область покрытия. Пиковая скорость, обеспечиваемая этой технологией, достигает 20 Мбит/с, а средняя – от 1 до 4 Мбит/с. Дальность передачи колеблется в интервале от 60 м в густонаселенных районах до 1,5 – 3,2 км в пригородах. За счет этих параметров предполагается, что оборудование фиксированных сетей 802.16-2004 сможет составить серьезную конкуренцию традиционным широкополосным сетям. В первую очередь операторов должна привлечь быстрота инсталляции сетей и возможность быстрого их масштабирования, не требующего прокладки дорогостоящих кабельных структур. Хотя в настоящее время суммарная стоимость подключения нового абонента по WiMax и не конкурентоспособна в сравнении с тем же DSL, но с началом массового производства устройств WiMax она может сильно упасть.

Основная ставка разработчиков стандарта делается на мобильность, которую должен дать стандарт 802.16e, поскольку в данной области практически нет существующих конкурентных технологий. Создание сетей городского масштаба, работающих по стандарту 802.11, требует больших вложений, количество необходимых базовых станций для создания плотного покрытия будет очень велико. Да и разрабатывался первоначально 802.11 для сетей внутри зданий, а WiMax способен работать в зоне отсутствия прямой видимости. Предполагается, что наличие встроенных механизмов обеспечения качества обслуживания в WiMax вместе с развитием технологий IP-телефонии и других технологий передачи мультимедийного трафика позволит операторам начать борьбу на рынке мобильной телефонии и конкурировать с операторами кабельного телевидения.

Следующее преимущество 802.16 - его масштабируемость. Представьте себе несколько сотен пользователей хот-спота в отеле, которые эффективно используют его возможности во время какой-либо конференции. С доступом в локальную сеть у них не возникнет проблем, поскольку 802.11 предоставляет вполне достаточную полосу для этого. Но если они пожелают одновременно поработать в Интернете или получить доступ в свою корпоративную сеть через выделенные соединения? В отеле может быть достаточно мощное Т1 - соединение, но для обслуживания пятисот активных пользователей его явно не хватит. При помощи беспроводной сети емкость связи может быть увеличена очень быстро, чего проводная связь в принципе сделать не может.

IEEE 802.16 или IEEE 802.16-2001 был первым стандартом «точка – многоточка» в области WMAN и был ориентирован на работу в спектре от 10 до 66 ГГц, что требовало нахождения передатчика и приемника в области прямой видимости (LOS, Line of Sight).

IEEE 802.16a (одобрен в январе 2003 г.) стал первым «законченным» стандартом, в котором было устранено большинство недостатков предыдущего стандарта; он был также дополнен множеством новых возможностей (в частности, функционирования в области непрямой видимости – NLOS, Near Line of Sight – за счет понижения рабочей частоты).

IEEE 802.16REVd или IEEE 802.16-2004 является исправленной версией стандарта 802.16а. Основное отличие данного стандарта от предыдущего заключается в поддержке фиксированного офисного или домашнего оконечного терминального оборудования в соответствии с NLOS посредством таких дополнительных функций, как формирование направленного сигнала на антенне и использование поднесущих OFDM.

В стандарте 802.16-2004 определены следующие типы QOS:

- UGS (Unsolicited Grant Service) – для поддержки трафика с постоянной скоростью передачи;

- rtPS (Real-time Polling Service) – для поддержки трафика с переменной скоростью передачи;

- nrtPS (Non-real-time Polling Service) – для поддержки трафика с переменной скоростью передачи, не предъявляющего жесткие требования к значениям параметров QoS;

- BE (Best Effort).

Кроме того, введены следующие функции обеспечения безопасности:

- аутентификация пользовательского оборудования путем обмена сертификатами с базовой станцией для исключения возможности функционирования неавторизированного терминала;

- аутентификация пользователя с использованием протокола EAP (ExtensibleAuthentification Protocol);

- кодирование передаваемых данных с применением DES (Data Encryption Standard) или AES (Advanced Encryption Standard);

- шифрование данных каждой из предоставляемых услуг с собственными ключами, что исключит перехват и расшифровку трафика терминалами, авторизированными для работы в том же домене WiMax;

- использование на канальном уровне в подуровне MAC механизма типа grant – request для авторизации права передачи данных.

1. http://www.wister.ru/wimax.html

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/WiMAX

3. http://nmkrupin.narod.ru/wimax.html

При описании стандарта, в скобках указан год его принятия.

§ 802.11 — Изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997)

§ 802.11a — 54 Мбит/c, 5 ГГц стандарт (1999, выход продуктов в 2001)

§ 802.11ac — Новый, разрабатываемый IEEE стандарт. Скорости передачи данных до 1.3 Гбит/c, энергопотребление по сравнению с 802.11n снижено до 6 раз. Обратная совместимость с 802.11a/b/g/n. Финальная версия стандарта ожидается к концу 2012 года, а устройства, реализующие новый стандарт уже представлены.

§ 802.11ad — Модификация стандарта 802.11ac, работающая в 60Ghz.

§ 802.11b — Улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999)

§ 802.11g — 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003)

§ 802.11n — Увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g . Особенно распространён на рынке в США в устройствах D-Link, Cisco иApple. (сентябрь 2009)

§ 802.11o — Зарезервирован

§ 802.11p — WAVE — Wireless Access for the Vehicular Environment (Беспроводной Доступ для Транспортной Среды, такой как машины скорой помощи или пассажирский транспорт)

§ 802.11u — Взаимодействие с не-802 сетями (например, сотовые сети)

§ 802.11v — Управление беспроводными сетями

Области применения беспроводных сетей

Беспроводные сети поддерживают множество приложений, которые выгодны для пользователя тем, что обеспечивают его мобильность и высокую надежность связи в отличие от подверженных сбоям кабельных соединений. Более того, во многих случаях благодаря применению беспроводных сетей достигается существенная экономия средств за счет повышения эффективности труда и уменьшения количества периодов вынужденного бездействия, возникающих при применении проводных сетей. Для использования большинства технологий беспроводных сетей не требуется лицензия, что делает их развертывание простым и экономически выгодным.

Основные конфигурации

В большинстве случаев беспроводная сеть — это просто расширение какой-нибудь уже существующей проводной сети. В этом случае служащий может выполнять определенное задание, находясь в оптимальном для этого месте, а не там, где у него есть доступ к проводной сети. Например, работник склада может использовать беспроводное ручное устройство для сканирования предметов, разгружаемых из грузовика. Это намного эффективнее, чем записывать их номера с последующим введением их в настольный терминал, находящийся где-то в помещении, далеко от погрузочной платформы.

Другая ситуация — специализированная беспроводная сеть, полностью устраняющая необходимость в каких-то проводах. Так, спасательная команда, прибывшая на место авиакатастрофы, может быстро развернуть временную беспроводную сеть непосредственно на месте катастрофы. Все компьютерные устройства спасателей будут напрямую взаимодействовать друг с другом. Это даст им возможность иметь централизованный доступ к важной информации, касающейся катастрофы.

Приложения, доступные через беспроводные сети, могут предоставляться пользователям приватным образом или открыто. Компания или владелец дома, приобретающий и устанавливающий беспроводную сеть для частного пользования, предоставляет ограниченный доступ к такой сети. Как правило, доступ предоставляется только служащим компании или квартиросъемщикам. Для того чтобы только авторизованные пользователи могли подключиться к такой сети и воспользоваться ее услугами, компании обычно применяют меры защиты. С другой стороны, общедоступные сети обеспечивают открытый доступ к своим ресурсам. Например, бизнесмен может воспользоваться общедоступной беспроводной сетью аэропорта для выхода в Internet в ожидании посадки в самолет. Эти "горячие" зоны свободного доступа появились уже во многих аэропортах, гостиницах и даже кафе, т.е. там, где в этом есть потребность.

Доступ в Internet

Одна из основных причин для развертывания беспроводной сети — необходимость совместного использования одного высокоскоростного канала доступа в Internet. При таком типе конфигурирования сети каждый член семьи или небольшой фирмы может использовать одно на всех высокоскоростное соединение, обеспечиваемое кабельным модемом или цифровой абонентской линией (Digital Subscriber Line, DSL). Такая практика общепринята и позволяет экономить средства, поскольку многие одновременно могут получать доступ в Internet, находясь при этом в Любом уголке дома или офиса.

Беспроводная сеть в такой ситуации имеет повышенную гибкость, потому что в любой момент в нее можно ввести новую-рабочую станцию, не заботясь о прокладке кабеля, а также перемещать с места на место включенные в беспроводную сеть ПК, принтеры и серверы.

Компания, имеющая беспроводную сеть, дает возможность служащим с других площадок, а также визитерам с беспроводными компьютерными устройствами быстро подключаться к сети при минимальном конфигурировании. Использование ресурсов Internet при нахождении вне стен своего офиса или дома значительно повышает производительность. Визитер может просто открыть свой ноутбук и получить доступ к электронной почте или нужному ему приложению.

Передача речи без проводов

Например, служащие магазина розничной торговли могут определять местонахождение необходимого покупателю товара или проводить инвентаризацию с использованием специальных беспроводных телефонов, включенных в беспроводную локальную сеть. Сеть в магазине должна также поддерживать передачу штрих-кодов, что необходимо в период проведения инвентаризации или определения цены с помощью беспроводных ручных сканеров штрих-кодов. Снижение эксплуатационных расходов достигается за счет того, что компании достаточно развернуть и поддерживать только одну телекоммуникационную систему, обеспечивающую передачу речи и данных.

Аналогичным образом владелец фирмы может обеспечить внутреннюю телефонную связь, развернув беспроводную локальную сеть. Это даст возможность служащим все время иметь при себе телефоны, как при пользовании сотовой связью. Находясь в здании фирмы, они смогут отвечать на звонки в любой момент.

Управление запасами

Многие фирмы с успехом применяют беспроводные локальные сети для управления процессом производства, что снижает эксплуатационные расходы. Поскольку связь между производственным оборудованием и главными управляющими системами осуществляется без использования проводов, компания может реорганизовать сборочный процесс в любое время из любого места, экономя тем самым время и средства.

Благодаря использованию беспроводной локальной сети отслеживаются и обновляются данные инвентаризации в реальном масштабе времени, тем самым существенно повышается их точность и эффективность. В условиях розничной торговли при продаже какого-либо товара беспроводная система управления немедленно обновит инвентаризационные данные. В условиях производства руководство компании может своевременно получать сведения об имеющихся исходных материалах и готовой продукции. Служащие с помощью беспроводных сканеров штрих-кодов могут проверять или изменять цену изделий, а также проверять их количество на складах.

Повышение точности, достигаемое за счет использования беспроводной локальной сети при инвентаризации, вызывает цепную реакцию улучшений. Поскольку информация вводится непосредственно в главный компьютер посредством ручных сканеров, отпадает необходимость в бумагах. Это существенно снижает ошибки персонала, возникающие при вводе данных, и повышает точность финансового учета. Это важно для компаний-производителей, потому что точные финансовые документы позволяют правильно платить налоги, благодаря чему штрафы (и, возможно, судебные процессы) сводятся к минимуму.

Здравоохранение

Все больше больниц развертывают беспроводные сети с целью повышения эффективности эксплуатации и удобства. В большинстве случаев учреждения здравоохранения развертывают беспроводные локальные сети в зонах, где высок "трафик" пациентов, к которым относятся помещения неотложной помощи, палаты с критическими больными, комнаты медсестер, а также кабинеты врачей и зоны ожидания пациентов. Врачебный персонал может использовать мобильные компьютерные устройства для повышения эффективности и тщательности ухода за пациентами.

Центры здравоохранения должны точно вести учет с целью обеспечения высококачественного ухода за больными. Нелепая ошибка может стоить кому-то жизни. Поэтому врачи и медсестры обязаны аккуратно фиксировать результаты анализов, физические данные, фармацевтические предписания и хирургические процедуры. Эта бумажная работа часто перегружает медперсонал, занимая 50-70% его времени. Использование мобильных беспроводных устройств сбора данных, посредством которых последние передаются в централизованную базу данных, существенно повышает точность и степень наглядности данных для тех, кому эта информация необходима.

Врачи и медсестры также становятся максимально мобильными, перемещаясь из палаты в палату и заботясь о больных. Использование электронных медицинских карт с возможностью ввода, просмотра и обновления данных о пациенте из любого помещения больницы повышает точность и оперативность ухода за больными. Это улучшение становится возможным благодаря тому, что каждая медсестра и врач получают компьютер с перьевым вводом данных (планшетный ПК или PDA), подключенный через беспроводную сеть к базе данных, в которой хранится медицинская информация о пациентах.

Лечащий врач может, например, выписать направление на анализ крови, введя запрос в карманный персональный компьютер (КПК). Лаборатория получит направление в электронном виде и направит своего сотрудника к больному, чтобы взять у него кровь на анализ. Лаборатория, выполнив необходимый анализ, введет его результаты в электронную медицинскую карту больного, а врач сможет ознакомиться с ними через свое компьютерное устройство из любого помещения больницы.

Еще одна сфера применения сетей в больницах — это мониторинг лекарств. За счет использования мобильных ручных устройств сканирования и печати кода резко повышается эффективность и точность всех операций с лекарствами: получение, сортировка, распределение, инвентаризация и проверка срока их годности. Однако важнее то, что медперсонал вовремя дает нужное лекарство именно тому пациенту, которому оно назначено.

Образование

Многие колледжи и начальные школы считают целесообразным развернуть на своей территории беспроводную локальную сеть — в основном, для обеспечения мобильного доступа к сетевым приложениям для своих учащихся. Наличие такого доступа расценивается как конкурентоспособное преимущество. Школы стараются увеличить число учеников с ноутбуками, желающих получить доступ в Internet и к школьным ресурсам из любого уголка кампуса (студенческого городка), например из класса, библиотеки, институтского двора или общежития. Быстро получить и отправить электронную почту, просмотреть Web-страницы, воспользоваться специализированными школьными приложениями, узнать свои оценки и посмотреть конспекты лекций — все это дает возможность учащимся рациональнее распределять свое время.

Приобретение и обеспечение работы компьютерных классов — дорогое удовольствие, но необходимое для выполнения учебных заданий. Ученикам часто приходится ждать, пока компьютер освободится. Беспроводная локальная сеть дает ученикам доступ к необходимым им ресурсам через их ноутбуки из любого уголка кампуса и в любое время, даже когда компьютерный класс закрыт. Благодаря этому доступ к сети равномерно распределяется между учениками, повышая тем самым эффективность обучения. При этом учебное заведение может сэкономить средства, выделяемые на содержание компьютерных классов.

Операции с недвижимостью

Агенты по недвижимости большую часть своего рабочего времени проводят вне офиса, общаясь с клиентами. Перед тем как покинуть офис, агент подбирает несколько объектов, которые он собирается показать клиенту, распечатывает информацию о них, а затем объезжает с потенциальным покупателем все отобранные объекты. Если клиенту не понравился ни один из них, агент по недвижимости должен вернуться в офис и взять описания других объектов. Если клиент решит приобрести какую-то собственность, они оба должны вернуться в агентство по недвижимости для оформления сделки.

Беспроводные сети позволяют намного ускорить процесс продажи недвижимости. Агент может использовать компьютер вне офиса для получения информации о предлагаемых объектах, а также с помощью портативных компьютера и принтера подготовить договор и заявку на получение ссуды для подписания их непосредственно в месте продажи.

Коммунальные предприятия

Коммунальные предприятия поддерживают работоспособность весьма протяженных систем, поставляющих электроэнергию и природный газ промышленным предприятиям и населению. Они непрерывно отслеживают работу энергораспределительных систем, линий газоснабжения и водопроводов и по крайней мере раз в месяц контролируют использованные объемы для выставления счетов. Это означает, что служащий перемещается с места на место, посещая дома и офисы компаний, записывает информацию, а затем вводит полученные данные в сервисный или вычислительный центр.

Теперь коммунальные предприятия используют глобальные беспроводные сети, обеспечивающие автоматическое считывание показаний счетчиков и систем слежения. Вместо служащего, фиксирующего показания счетчиков на бумаге и затем вводящего их в компьютер для обработки, счетчики периодически передают данные через беспроводную глобальную сеть коммунальному предприятию. Благодаря этому экономится время и снижаются эксплуатационные расходы, поскольку отпадает необходимость в считывании показаний счетчиков служащим.

Обслуживание в полевых условиях

Персонал, обеспечивающий обслуживание в полевых условиях, проводит большую часть своего времени в дороге, устанавливая или обслуживая системы либо инспектируя строящиеся объекты. Для выполнения своих обязанностей эти люди нуждаются в доступе к документации изделий и технологий их изготовления. Обычно персонал, обеспечивающий обслуживание в полевых условиях, возил с собой несколько тюков документации и часто не имел не только телефонов, но даже электричества.

Иногда служащие были не в состоянии привезти всю нужную документацию на место работ, из-за чего возникали задержки. В дальних командировках эта информация могла поступить адресату слишком поздно. В ожидании ее обновления проходили дни. Возможность доступа к документации через беспроводную сеть наверняка улучшит работу полевого персонала. Служащие, имеющие при себе портативный компьютер, подключенный к офисной беспроводной локальной сети, могут в любой момент найти и получить всю необходимую и свежую документацию.

Торговля в полевых условиях

Будучи в месте расположения клиента, коммивояжер нуждается в доступе к обширной информации о предлагаемых им продуктах и услугах, а также для размещения заказов, фиксации финансового положения и поддержки инвентаризации.

Благодаря беспроводному доступу к главной офисной сети коммивояжер получает доступ к централизованной контактной информации, описанию товаров, вносит предложения, заключает договоры и остается на связи с офисом и другими коммивояжерами. Наличие такой связи делает возможным заключение сделки непосредственно в месте нахождения клиента, вследствие чего возрастает вероятность успешных продаж и сокращается соответствующий цикл.

Продажа через торговые автоматы

Компании, предлагающие напитки и закуски, устанавливают торговые автоматы в гостиницах, аэропортах и офисных зданиях, чтобы увеличить объемы продаж своих продуктов. Служащие компании периодически наполняют автоматы продуктами, но иногда автоматы остаются какое-то время пустыми, поскольку у Компании нет способа узнать, что предлагаемые автоматом изделия закончились.

Беспроводная локальная сеть способна обеспечивать мониторинг запасов путем передачи соответствующих данных от каждого торгового автомата в центральную базу данных, содержимое которой доступно персоналу компании из одной точки. Такой мониторинг позволяет компании заблаговременно наполнять свои автоматы продукцией, поскольку .всегда известен уровень запасов каждого автомата, а также составлять реальные графики работ для людей, пополняющих эти автоматы.

Общедоступные сети

Вследствие широкого распространения ноутбуков, PDA и цифровых телефонов наблюдается рост потребности в мобильном доступе к Internet и корпоративным приложениям. Пользователи хотели бы получать бесшовное, постоянное мобильное подключение с высоким уровнем характеристик и надежности ко всем информационным ресурсам. Беспроводные сети обеспечивают инфраструктуру, обеспечивающую эту потребность в общедоступных местах, вне дома или офиса.

Общедоступная беспроводная сеть является средством, позволяющим подключаться к Internet людям, находящимся в стадии перемещения из одного места в другое. В общем случае доступ к беспроводной локальной сети обеспечивается из мест, в которых наблюдаются скопления людей. Беспроводные регионачьные и глобальные сети, с другой стороны, имеют широкую сферу действия.

Общедоступные беспроводные локальные сети размещаются в таких общественных местах, как гостиницы и рестораны, но могут быть развернуты и в любом другом месте., Так, 90% любителей отдыха на воде регулярно пользуются Internet, находясь дома или на работе. Но многие хотели бы получать доступ к Internet и в то время, когда они, например, на ночь швартуются возле какой-нибудь пристани. В результате пристани для яхт по всему миру развертывают беспроводные локальные сети.

Перечень общедоступных беспроводных сетей можно найти на

www.wi-fihotspotlist.com

Чтобы воспользоваться услугами общедоступной'беспроводной сети, пользователь должен иметь компьютерное устройство, например ноутбук, с платой интерфейса беспроводной локальной сети. Провайдеры общедоступных беспроводных сетей развертывают сейчас, как правило, сети, удовлетворяющие стандарту ШЕЕ 802.1 lb (Wi-Fi). Плата интерфейса сети компьютерного устройства автоматически обнаруживает наличие беспроводной локальной сети и ассоциируется с нею. Для получения доступа в Internet пользователь должен подписаться на эту услугу через Web-сайт, доступный из беспроводной локальной сети. Некоторые общедоступные беспроводные локальные сети бесплатны, но большинство провайдеров за пользование ими взимают какую-то плату.

В других общедоступных беспроводных сетях используются технологии беспроводных региональных сетей, обеспечивающие беспроводные каналы для связи абонентов (в данном случае — домов и офисов) с Internet. Провайдер устанавливает небольшую параболическую антенну на доме или непосредственно в офисе и направляет ее на централизованный концентратор (хаб). Система "точка-несколько точек" обеспечивает соединение "последней мили", необходимое для доступа к Internet в местах, где невозможно использовать кабельный модем или цифровую абонентскую линию.

Службы определения местонахождения

При использовании беспроводных сетей появляется возможность определять местонахождение людей или предметов. Отслеживание перемещающихся объектов позволяет реализовать несколько интересных приложений. Координаты пользователя могут вводиться в серверную программу, обеспечивающую какой-нибудь сервис, основанный на местонахождении. Например, провайдер беспроводной локальной сети может использовать эту концепцию для предоставления соответствующей моменту информации туристам, прибывающим в аэропорт или на железнодорожную станцию. Подобная информация может заключаться в отображении местонахождения туриста на плане маршрута таким образом, что он найдет путь к сектору отправления в аэропорту или в ближайший ресторан.

В больницах служба определения местонахождения (location-based service) может быть использована для отслеживания перемещений врачей и медсестер. Это позволит администрации в случае экстренной необходимости направить к больному нужного специалиста.

Системы, реализующие услуги определения местонахождения через беспроводные локальные сети, появляются и на потребительском рынке. Так, весьма полезными они могут оказаться для отслеживания местонахождения детей в парке с аттракционами. Представьте, что ребенок начал гулять по такому парку самостоятельно и потерялся. Благодаря этой системе родители смогут легко найти своего ребенка в толпе отдыхающих. Скрытая в одежде ребенка метка поможет предотвратить такое ужасное преступление, как похищение ребенка.

Торговые пассажи с помощью этой системы могут посылать рекламные сообщения покупателям, имеющим PDA. Система учитывает физическое местонахождение покупателей в магазине и предлагает им соответствующую информацию. В итоге покупатели рациональнее используют свое время, а владельцы магазинов получают большую прибыль.

В описанном случае пользователи могут получить электронный указатель и рекламные сообщения на свои беспроводные PDA после того, как войдут в пассаж. Этот указатель включает карту магазина, на которой четко отмечено местонахождение покупателя. После того как он щелкнет на изображении торгового отдела, комнаты отдыха или банкомата, на карте отмечается маршрут к выбранной точке. Если у партнера по покупкам или супруги тоже есть беспроводное устройство, каждый из них может знать, где в данный момент находится другой.

Преимущества беспроводной сети

Люди, проживающие в разных уголках земного шара, получают пользу от беспроводных соединений, проверяя свою электронную почту, просматривая страницы Internet и получая доступ к корпоративным приложениям. Продолжающееся улучшение изделий, в состав которых входит беспроводной интерфейс, позволяет им обходиться без проводов и пользоваться преимуществами мобильности и гибкости. В итоге повышается эффективность, точность и надежность.

Повышение эффективности и точности

Среди основных доводов в пользу развертывания беспроводных сетей отметим такое их преимущество, как повышение производительности. Если выгода очевидна даже вопреки затратам, связанным с установкой и обслуживанием беспроводной сети, последняя становится привлекательным решением. Несомненная польза от инвестиций служит хорошим стимулом для вложения средств в новые системы.

В офисе

В качестве примера повышения производительности рассмотрим приобретение ноутбуков, снабженных адаптерами стандарта 802.11. Они позволяют служащим получать и отправлять электронные письма и просматривать Web-страницы во время производственных собраний, при этом пользователи могут участвовать в дискуссиях пе мере необходимости, а если ее нет — работать на своем ноутбуке. Хотя этот пример кажется тривиальным, рост производительности может оказаться нешуточным. Если пользователь присутствует на заседаниях три часа ежедневно, но при этом примерно 15 минут каждого часа посвящает работе с электронной почтой или выполняет другие, связанные с Internet задачи, он высвобождает около 45 минут ежедневно для решения иных заданий.

Рост производительности, обусловленный увеличением рабочего дня на 45 минут, позволяет компании сэкономить средства, объем которых зависит от стоимости рабочего часа служащего. Если он получает $50 в час, экономия составит $37,5 в день на одного сотрудника. Небольшая компания с 20-ю служащими сэкономит $750 в день, $15 тыс. в месяц, $180 тыс. в год и т.д. При стоимости оборудования беспроводная сети, составляющей $40 тыс., затраты окупятся уже через три месяца! Даже если учесть стоимость приобретения нового ноутбука для каждого служащего, компания получит положительный эффект менее чем через год.

В дополнение к росту производительности беспроводные сети обеспечивают следующие преимущества при использовании их в офисах:

• пользователи могут продолжать работу в сети во время перестановок мебели и перегородок, что довольно часто случается в корпорациях;

• служащие из других подразделений могут подключаться к серверу компании и работать с приложениями из любой точки здания;

• для экономии средств компания может использовать и другие беспроводные приложения, такие как беспроводны? телефоны.

На складе

Мобильность дает основание для выполнения работы быстрее и меньшим количеством сотрудников. Предположим, партию деталей для автомобилей привезли в дилерский центр. Во время разгрузки служащие с помощью беспроводных ручных сборщиков данных сканируют штрих-коды на каждой коробке. Штрих-код содержит уникальный номер, который автоматически и немедленно посылается в систему управления складом, фиксирующую тем самым получение такой-то детали. Система управления складом через дисплей сборщика данных инструктирует сотрудника, куда нужно положить полученную деталь или, может быть, какому клиенту ее нужно сразу же отгрузить.

Если деталь должна храниться на складе, система напечатает ярлык с указанием места хранения. Или укажет на ярлыке данные о маршруте и погрузке, который сотрудник прикрепит к коробке с деталями, подлежащими отправке клиенту. Теперь можно поместить коробку на отведенное для нее место, будь это складская полка или отправляющийся грузовик.

За счет использования такой системы приема грузов компания может уменьшить складские запасы, немедленно отправляя полученные заказы клиентам. Она также избавляется от бумажной документации и необходимости ввода данных вручную. Что более важно, такая компания быстрее доставляет заказы своим клиентам. В общем, система позволяет компании резко повысить свою эффективность за счет отказа от чреватых ошибками процессов, основанных на бумажном делопроизводстве. Отслеживание заказов на бумаге и ввод данных в систему управления складом через настольный терминал значительно увеличивает вероятность ошибок и требует большего количества служащих.

В больнице

В больнице беспроводная сеть может помочь сохранить жизни больных за счет повышения скорости и точности получения пациентами лекарств. Согласно правительственным инструкциям, больницы должны строго учитывать расход наркотических лекарств, из-за чего администрация применяет усиленные меры контроля, часто с использованием бумажных документов. Беспроводная сеть дает возможность использовать ручные сканеры штрих-кодов, которые на 300% ускоряют процесс сортировки и инвентаризации и делают его более точным.

Кроме того, медсестра может удостовериться в том, что дала лекарство именно тому больному, просканировав и упаковку, и идентификационный браслет пациента. Это значительно снижает вероятность приема больным не предназначенного для него лекарства. Вдобавок такая система может проконтролировать, нет ли у пациента аллергии на прописанное ему лекарство. Беспроводная сеть делает возможным использование приложений такого рода в быстро меняющихся условиях больницы.

Возможны и другие применения беспроводных сетей. Нужно лишь тщательно проанализировать их преимущества и сравнить со стоимостью сетей.

Повышение надежности

Кабели не отличаются высокой надежностью из-за коррозии и возможных повреждений. Причиной выхода из строя проводных сетей чаще всего является неправильная прокладка кабелей или их повреждение. Техники телефонных компаний постоянно сталкиваются с трудностями, обусловленными повреждением телефонных кабелей. На период устранения неполадок (иногда довольно длительный) часть телефонной системы связи выходит из строя.

Неблагоприятная погода (тропический циклон или торнадо) может причинить вред как воздушным, так и подземным кабельным коммуникациям. Из-за чего все проживающие в больших зданиях лишаются доступа к важным приложениям. Хотя проводные сети обычно имеют более высокие характеристики, их подверженность простоям может снизить уровень их надежности до неприемлемого.

Беспроводная сеть существенно уменьшает количество проблем, связанных с физическим повреждением. Коэффициент готовности такой системы гораздо выше, благодаря чему пользователи могут пользоваться ее услугами большую в процентном отношении часть времени. Проводная сеть может оказаться необходимой, если беспроводная не удовлетворяет предъявляемым к сети требованиям, но беспроводная сеть может обеспечить резервирование проводного канала связи. Комбинация проводной и беспроводной линий связи между строениями позволяет создать надежные и вместе с тем высокопроизводительные системы.

Резюме

Беспроводная сеть позволяет обойтись без проводных соединений между компьютерными устройствами, такими как PDA и ноутбуки, и существующими сетями. Это делает компьютерные устройства и их обладателей абсолютно мобильными при взаимодействии с Internet и корпоративными приложениями. Пользователь может оставаться на связи, где бы он ни находился.

Беспроводные сети разных типов обеспечивают работу приложений в домах, офисах, больницах, общественных местах, где пользователи могут получать пользу от мобильного доступа к сетевым службам. Способность беспроводных сетей обеспечивать удобный доступ к мобильным приложениям часто является вполне достаточным аргументом в пользу их выбора. Однако в некоторых случаях компании придется провести тщательный анализ потенциальных улучшений эффективности, точности и надежности, чтобы показать: вложенные в систему средства дадут результат.

Вопросы для самопроверки

Ответы на эти вопросы вы можете найти в приложении А.

1. Каково главное отличие беспроводной сети от обычной беспроводной системы связи?

2. Передачу информации каких типов обеспечивает беспроводная сеть?

3. Назовите основные четыре разновидности беспроводных сетей.

4. Какова максимальная протяженность беспроводной персональной сети?

5. Действительно ли беспроводная персональная сеть потребляет мало энергии от небольших ручных компьютерных устройств?

6. Как называется общепринятый стандарт на беспроводные локальные сети?

7. Какой относительно новый стандарт предложен для беспроводных региональных сетей?

8. Что делает беспроводную глобальную сеть неэффективной для применения пользователями, находящимися в помещениях?

9. Какова общая характерная черта применения беспроводных сетей дома и в небольших офисах?

10. Приведите примеры применения беспроводных глобальных сетей.

ГЛАВА2

Структура беспроводной системы: как работает беспроводная сеть

В беспроводных сетях используются те же компоненты, что и в проводных сетях, однако беспроводные сети должны уметь преобразовывать информацию в форму, пригодную для передачи ее через воздушную среду (medium). Хотя беспроводная сеть непосредственно включает только часть всей инфраструктуры сети, снижение параметров всей сети вызывается, несомненно, ухудшением, вызванным применением беспроводной среды передачи. В этой главе рассматриваются концепции, общие для всех типов беспроводных сетей, в частности, их компоненты и информационные сигналы.

Компоненты беспроводных сетей

Пользователи

Под пользователем далее понимается все, что может непосредственно пользоваться услугами беспроводной сети. Одним из наиболее распространенных типов пользователя является человек. Например, находящийся в командировке бизнесмен, получающий доступ к Internet через общедоступную беспроводную локальную сеть аэропорта. Однако пользователем может быть и не человек: производственный робот мог бы получать команды через беспроводную сеть от центрального компьютера, контролирующего производственный процесс. Поскольку беспроводная сеть предназначена для обслуживания пользователя, его можно рассматривать в качестве компонента, извлекающего пользу из существования беспроводной сети. Следовательно, пользователи — это важная часть беспроводной сети.

Пользователь начинает, он же и заканчивает процесс применения беспроводной сети, поэтому к нему применим термин конечный пользователь. Обычно пользователь оперирует компьютерным устройством (computer device), которое, помимо обеспечения взаимодействия с беспроводной сетью, выполняет и другие функции, связанные с конкретными приложениями.

Пользователи беспроводных сетей часто перемещаются по зданию, кампусу или городу. Мобильность — одно из наиболее заметных преимуществ беспроводной сети. Например, свойством мобильности пользуется человек, передвигающийся по какому-то зданию и отправляющий либо получающий электронную почту посредством своего PDA. В данном случае PDA должен обеспечить непрерывное или часто возобновляемое подключение к инфраструктуре беспроводной сети.

Некоторым пользователям необходима лишь портативность компьютерного устройства; соответственно, они остаются на одном месте при работе с беспроводной сетью в определенный промежуток времени. Примером такого использования сети может служить сотрудник, работающий в конференц-зале на включенном в беспроводную сеть ноутбуке. Такой пользователь включает свой ноутбук, заняв свое место в конференц-зале, и выключает его, прежде чем покинуть помещение. Другие пользователи в действительности могут и не менять своего местонахождения, быть стационарными. Это подразумевает, что они работают на одном и том же месте неопределенно долгое время. Примером пользователя такого рода может служить некто, работающий на беспроводном компьютере в офисе. Основное различие между "стационарным" и "портативным" пользователем состоит в том, что первый из них не требует выполнения каких-либо функций роуминга. В некоторых ситуациях реализовать функции роуминга бывает затруднительно.

Компьютерные устройства

Многие типы компьютерных устройств (иногда их называют клиенты) способны работать с беспроводной сетью. Некоторые компьютерные устройства специально сконструированы для пользователей, другие — являются оконечными системами. На рис. 2.2 представлены компьютерные устройства беспроводных сетей.

Стационарные и переносные компьютерные устройства гораздо больших размеров, снабжены большими экранами и клавиатурами, что делает их удобнее для просмотра Web-страниц и выполнения других приложений, требующих относительно высоких характеристик. Но проблема состоит в их большой массе и неудобстве перемещения с места на место.

Компьютерные устройства беспроводных сетей также включают оконечные системы, такие как серверы, базы данных и Web-узлы. Например, Web-сайт www. cnn. com предлагает новости, с которыми любой желающий может ознакомиться из номера гостиницы через общедоступную беспроводную локальную сеть. Аналогично служащий может через беспроводное соединение взаимодействовать с системой управления складом, действующей как оконечное компьютерное устройство.

Пользователи могут приспособить уже существующие компьютерные устройства для работы в беспроводной сети. Например, установив плату интерфейса беспроводной сети в ноутбук. Некоторые устройства, такие как беспроводные сканеры кодов, способны работать только в беспроводной сети.

Компьютерное устройство имеет также операционную систему, такую как Windows-XP, Linux или MAC OS, которая запускает на выполнение программное обеспечение, необходимое для реализации приложения беспроводной сети. В некоторых случаях операционная система имеет встроенные средства, повышающие ее работоспособность в беспроводных сетях. Так, Windows XP автоматически обнаруживает беспроводную локальную сеть и ассоциируется с нею.

Инфраструктуры беспроводных сетей

Инфраструктура беспроводной сети обеспечивает беспроводное взаимодействие пользователей и оконечных систем. Ее могут образовывать базовые станции, контроллеры доступа, программное обеспечение приложений, обеспечивающих установление соединений, и распределительная система. Эти компоненты участвуют в беспроводной связи и выполняют важные функции в конкретных применениях.

Базовые станции

Базовая станция — распространенный компонент инфраструктуры. Она обеспечивает передачу информационных сигналов беспроводных сетей, распространяющихся через воздушную среду, в проводную сеть, ее иногда называют распределительной системой. Следовательно, базовая станция обеспечивает доступ пользователей ко множеству сетевых служб, таких как сервисы просмотра Web-страниц, электронная почта и базы данных. Базовая станция часто содержит плату интерфейса беспроводной сети, использующую те же принципы работы, что и плата интерфейса беспроводной сети в компьютере пользователя.

Название базовой станции зависит от выполняемых ею функций. Например, точка доступа (access point) — это основная базовая станция беспроводных локальных сетей. Комплект точек доступа беспроводной локальной сети обеспечивает роуминг в пределах здания. Плата интерфейса сети, находящаяся в компьютерном устройстве пользователя, устанавливает соединение с ближайшей точкой доступа, обеспечивая взаимодействие с входящими в инфраструктуру системами и пользователями, ассоциированными с другими -точками доступа. Когда пользователь перемещается в помещение, ближе к которому расположена другая точка доступа, плата интерфейса сети автоматически переключается на связь с нею, поддерживая надежное соединение. Шлюзы и маршрутизаторы локальной сети — это примеры базовых станций с расширенными возможностями, обеспечивающих выполнение дополнительных функций в сети. Шлюз может выполнять такие функции, как контроль доступа и обеспечение взаимодействия приложений, что улучшает обслуживание распределенных сетей общего доступа. Маршрутизатор (router) обеспечивает работу нескольких компьютеров через одно широкополосное соединение.

Базовая станция может поддерживать соединения типа "точка-точка" или "точка-несколько точек" (рис. 2.4). Системы типа "точка-точка" способны передавать поток сигналов от одной базовой станции или компьютерного устройства к другой (другому). Такая инфраструктура используется для организации протяженных беспроводных каналов связи. Например, поставщик беспроводных услуг Internet (wireless Internet service provider, WISP) может использовать эту систему для передачи сигналов от базовой станции, расположенной в удаленной точке (дом, офис), к базовой станции, находящейся в здании, где развернута сеть.

Контроллеры доступа

Поскольку существующие стандарты беспроводных сетей не регламентируют способы обеспечения защиты, качества обслуживания (QoS) и осуществления ро-уминга, для повышения качества сетей производящие их компании предлагают решения, обеспечивающие управление доступом. Ключевым компонентом таких решений является контроллер доступа, обычно представляющий собой аппаратный узел, располагаемый в проводной части сети, между точками доступа и защищаемой частью сети. Контроллеры доступа обеспечивают централизованный надзор за точками доступа с целью регулирования трафика между открытой беспроводной сетью и важными ресурсами. В некоторых случаях функции управления доступом выполняет точка доступа.

Контроллеры доступа имеют широкую сферу применения. Так, в общедоступных беспроводных локальных сетях контроллер доступа регулирует доступ к Internet, выполняя аутентификацию и авторизацию пользователей на основе данных подписки. Аналогичным образом корпорация может применить контроллер доступа, чтобы отправить хакеров на место стоянки автотранспорта компании, вместо того чтобы дать им доступ к важным данным и приложениям.

За счет использования контроллеров доступа снижается потребность в "умных" точках доступа, относительно дорогих и реализующих многие возможности, не соответствующие стандарту 802.11. Обычно поставщики позиционируют эти точки как рассчитанные для применения на предприятиях. Однако сторонники контроллеров доступа отмечают, что точки доступа стандарта 802.11 должны обеспечивать высокое качество радиосвязи и иметь низкую стоимость. Они также предлагают централизовать функции управления доступом, выполняемые точками доступа, и возложить их на контроллер доступа, обслуживающий все точки доступа. Эти "тонкие"пгочки доступа в основном выполняют требования основного стандарта на беспроводную сеть (такого как IEEE 802.11), и ничего больше.

Развертывая сети с "тонкими" точками доступа, пользователи контроллеров доступа получают следующие преимущества.

• Снижение стоимости. Точки доступа с ограниченным набором функций стоят меньше, что снижает стоимость всей системы. Это тем более верно для сетей, в которых используется много точек доступа, таких как сети предприятий. За счет использования "тонких" точек доступа можно сэкономить примерно $400 в пересчете на одну точку доступа. В больших сетях эта экономия значительно превышает дополнительные расходы, вызванные установкой контроллера доступа, который стоит в среднем $5000.

• Открытость соединений. "Умные" точки доступа обеспечивают такие преимущества, как повышенные защищенность и производительность по сравнению с соединениями базовых сетей, удовлетворяющих стандартам на беспроводные сети. Однако проблема в том, что во многих случаях эти преимущества реализуются только при условии, что в пользовательских устройствах используется плата интерфейса беспроводной сети, изготовленная тем же производителем, который поставляет точки доступа. Это существенно снижает открытость системы и ограничивает выбор поставщиков. С другой стороны, "тонкие" точки доступа могут легко связываться на основе базового протокола беспроводной сети с платами интерфейса беспроводной сети многих поставщиков, в то время как требуемые улучшения обеспечивает контроллер доступа.

• Централизованная поддержка. Одним из преимуществ возложения интеллектуальных функций сети на контроллер доступа является то, что такую систему проще поддерживать в основном за счет снижения числа точек, в которых необходимо осуществлять вмешательство. Если все интеллектуальные функции сети выполняют точки доступа, обслуживающему персоналу приходится взаимодействовать с каждой из них при конфигурировании, мониторинге сети и устранении проблем. Контроллер доступа позволяет возложить на точки доступа выполнение меньшего числа функций, снижая тем самым необходимость работы с ними при выполнении задач поддержки работоспособности сети.

Контроллеры доступа часто обеспечивают контроль доступа, основанный на используемых портах, что позволяет администратору предоставлять доступ к отдельным приложениям каждому конкретному пользователю. Порт, который в действительности представляет собой просто число (например, 80 для http), соответствует отдельному приложению. Например, контроллер доступа может блокировать доступ к порту 80, вынуждая пользователей зарегистрироваться, прежде чем они смогут просматривать Web-страницы. После того как пользователь введет свои пользовательское имя и пароль, контроллер доступа проверит их идентичность на сервере ау-' тентификации. Сетевое приложение могло бы, в качестве альтернативы, использовать с целью аутентификации цифровые сертификаты (digital certificates). Эта функция регулирует доступ пользователя к защищенной сети.

Контроллеры доступа обычно реализуют следующие функции.

• Аутентификация. Большинство контроллеров доступа используют для аутентификации пользователей встроенную базу данных, однако некоторые предлагают осуществлять для этого взаимодействие с внешним сервером аутентификации, таким как Служба удаленной аутентификации пользователей по телефонной сети (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) и используют Облегченный протокол службы каталогов (Lightweight Directory Access Protocol, LDAP). Для небольших частных сетей подойдет внутренняя база данных. На предприятиях лучшие результаты достигаются при использовании внешних и централизованных серверов аутентификации.

• Шифрование. Некоторые контроллеры доступа обеспечивают шифрование данных, передаваемых от клиента к серверу и обратно, используя при этом такой распространенный метод, как IPSec. Это обеспечивает дополнительную защиту по сравнению с той, которую дают методы, регламентированные стандартами на беспроводные сети. Некоторые из этих особенностей реализуются Web-браузерами.

• Роуминг через подсети. Для поддержания роуминга из одной сети в другую контроллеры доступа обеспечивают роуминг через подсети (subnets) без необходимости проведения реаутентификации в системе. В результате пользователь может без перерывов пользоваться сетевыми приложениями, даже если он перемещается по зданию. Это особенно полезно для обширных сетей, когда доступ к сети отдельного пользователя приходится обеспечивать через несколько подсетей.

• Управление пропускной способностью. Поскольку пользователи совместно используют полосу пропускания беспроводной сети, важно иметь механизм, не позволяющий отдельным пользователям использовать всю пропускную способность сети. Контроллеры доступа обеспечивают подобную форму управления пропускной способностью за счет назначения профилей пользователей, основанных на требуемых уровнях качества связи. Профиль регламентирует типы предоставляемых услуг, таких как просмотр Web-страниц, электронная почта и потоковое видео, а также ограничения характеристик. Например, неподписанный на сервисы сети визитер, пытающийся воспользоваться услугами общедоступной беспроводной локальной сети, может быть классифицирован как имеющий профиль "визитера", доступ которому может быть разрешен только к информации "горячей" точки. Но абонент может получить и другие права доступа, позволяющие ему использовать широкополосное Internet-соединение.

Применение программного обеспечения, обеспечивающего установление соединений

Доступ к Internet и электронной почте обычно хорошо выполняется через беспроводные сети. Для реализации того и другого необходимо, чтобы браузер и программа электронной почты были установлены на клиентском устройстве. Пользователи могут время от времени лишаться беспроводного соединения, но протоколы, используемые для выполнения таких, относительно несложных приложений, достаточно устойчивы.

Однако, помимо этих простых приложений, необходимо программное обеспечение для функционирования особых, более сложных приложений, таких как интерфейс между пользовательским компьютерным устройством и оконечной системой, выполняющей приложение или содержащей базу данных. Подобными сложными приложениями могли бы быть программы, осуществляющие управление складом, выполняемые на компьютере IBM AS/400, программа создания моделей, выполняемая на компьютере с операционной системой UNIX, система с временным разделением, базирующаяся на старом мэйнфрейме. К ним относятся базы данных со структурой клиент-сервер, в которых часть или вся программа приложения располагается на клиентском устройстве и взаимодействует с СУБД, такой как Oracle или Sybase. В таких случаях в дополнение к точкам доступа и контроллерам для осуществления связи между пользовательским компьютерным устройством и программой приложения либо базой данных, расположенной на централизованном сервере, важно иметь программное обеспечение, поддерживающее необходимое для работы подобных приложений соединение.

Ниже приведены основные типы приложений, обеспечивающих соединения.

• Эмулятор терминала (therminal emulation). Программное обеспечение эмуляции терминала выполняется на компьютерном устройстве и заставляет его работать как терминал, обеспечивающий пользователя относительно простым интерфейсом, позволяющим ему взаимодействовать с приложением, выполняемым на другом компьютере. Терминал просто предоставляет пользователю интерфейс и принимает вводимые данные для передачи их программному обеспечению приложения. Однако беспроводные системы, использующие эмуляцию терминала, могут оказаться неспособными поддерживать непрерывные соединения с унаследованными приложениями, имеющими блокировки по превышению лимита времени (тайм-ауты) и рассчитанными на более надежные проводные сети. Механизм "тайм-аут" автоматически прерывает сеанс связи, если не проявляется какая-либо активность в течение определенного промежутка времени. В результате специалистам отделов информационных технологий (ИТ) приходится тратить много времени, отвечая на звонки конечных пользователей, жалующихся на обрывы связей и незавершенные транзакции. Следовательно, в долговременной перспективе широкое использование эмуляции терминалов может дать отрицательный эффект из-за повышения стоимости эксплуатации.

• Прямое соединение с базой данных (direct database connectivity). В случае прямого соединения с базой данных, что иногда называется технологией клиент-сервер, приложение выполняется на компьютерном устройстве пользователя. При такой конфигурации программное обеспечение на устройстве конечного пользователя выполняет все функции, возложенные на приложение, и обычно взаимодействует с базой данных, размещенной на центральном сервере. Это обеспечивает определенную свободу действий разработчику приложений, поскольку программист полностью контролирует применяемые функции и не ограничен характеристиками унаследованных приложений, выполняемых на центральном компьютере. Прямое соединение с базой данных часто является наилучшим подходом в случаях, когда необходима гибкость при разработке программного обеспечения приложений. Однако сложность заключается в том, что при прямом соединении с базой данных необходимо использовать протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управления передачей/протокол Internet), который лишь отчасти подходит для передачи через беспроводную сеть.

Промежуточное программное обеспечение характеризуется следующими особенностями.

—Методы оптимизации. Многие продукты, относящиеся к классу промежуточного программного обеспечения, выполняют сжатие данных, чтобы уменьшить число пакетов, передаваемых программным обеспечением беспроводному каналу. В некоторых реализациях промежуточного программного обеспечения используются собственные протоколы связи, имеющие преимущество перед традиционными, такими, например, как протокол TCP/IP.

—Мягкий перезапуск. В беспроводных сетях передача данных может быть неожиданно прервана на середине. Мягкий перезапуск — это механизм восстановления, способный определить преждевременное завершение передачи. После восстановления соединения промежуточное программное обеспечение возобновляет передачу данных с момента обрыва связи, а не с самого начала. Это позволяет избежать ошибок при выполнении приложений, использующих базы данных.

—Пакетирование данных. Некоторые продукты, относящиеся к классу промежуточного программного обеспечения, способны объединять самые маленькие пакеты данных в один большой пакет, передаваемый через беспроводную сеть, благодаря чему снижается стоимость передачи данных через глобальные сети. Поскольку при использовании некоторых служб беспроводной сети с пользователя взимается плата за каждый переданный пакет, за счет пакетирования данных можно снизить суммарную стоимость. •

—Очистка экрана и восстановление изображения. Среда разработки некоторых продуктов, относящихся к классу промежуточного программного обеспечения, позволяет разработчикам использовать визуальные средства для формирования и обновления фрагментов окон существующих приложений для более эффективного отображения данных на меньших по размерам дисплеях некоторых беспроводных устройств, не являющихся ПК (PDA, сканеры штрих-кода).

—Поддержка оконечной системы. Беспроводное промежуточное программное обеспечение взаимодействует с различными приложениями и базами данных оконечных систем. Если клиентам необходим доступ к приложениям и базам данных многих типов, беспроводное промежуточное программное обеспечение действует как концентратор. Например, пользователь может использовать соединение с промежуточным программным обеспечением для взаимодействия с приложениями, размещенными на платформах AS/400 и UNIX одновременно, запуская у себя программное обеспечение эмуляции соответствующих терминалов.

Распределительная система

Беспроводная сеть редко используется в полном смысле без проводов. Распределительная система, в состав которой часто входят проводные соединения, обычно необходима для объединения в единое целое точек доступа, контроллеров доступа и серверов. В большинстве случаев роль распределительной системы выполняет обычная сеть Ethernet.

Стандарт ШЕЕ 802.3 является основой Ethernet и регламентирует использование протокола CSMA (carrier-sense multiple-access — коллективный доступ с контролем несущей) для обеспечения доступа к совместно используемой среде передачи, такой как провода на основе витых пар, коаксиальные кабели или оптические волокна. На сегодня этот стандарт доминирующий из числа регламентирующих доступ к среде как проводных, так и беспроводных сетей.

Стандарт CSMA управляет доступом к совместно используемой среде таким образом, что в каждый момент времени только одна плата интерфейса сети может передавать информацию. Это похоже на собрание, когда выступающий (в чем-то схожий с платой интерфейса сети) может говорить только в том случае, если остальные молчат. Это дает возможность высказаться каждому участнику собрания в соответствии с регламентом. Если одновременно начинают говорить два или более ораторов, происходит конфликт (коллизия), и каждому придется повторить то, что он уже сказал.

Все компьютерные устройства такой сети должны поочередно использовать среду через хабы Ethernet. Однако коммутатор Ethernet позволяет создать несколько коллизионных доменов, что позволяет одновременно проводить передачу нескольким пользователям, и таким образом повышает производительность. В больших сетях, по размерам превышающих те, которых бывает достаточно для дома или небольшого офиса, для повышения производительности следует обязательно использовать коммутаторы.

В сетях Ethernet для соединения сетевых устройств, таких как точки доступа и другое распределительное оборудование, применяются провода на основе витых пар, коаксиальные кабели и оптические волокна. Десять лет назад, в первых проводных локальных сетях, общепринятым было использование коаксиальных кабелей, но сейчас большинство компаний применяют провода на основе витых пар или оптические волокна. Ассоциации EIA (Electronics Industries Association.— Ассоциация электронной промышленности) и TIA (Telecommunications Industry Associastion — Ассоциация промышленности средств связи) разработали спецификацию на кабель, состоящий из витых пар и получивший название "категория 5" (сокращенно Cat 5), ставший наиболее популярным среди других кабелей на основе витых пар.

Кабель категории 5 содержит четыре неэкранированные витые пары, которые обеспечивают передачу сигналов сети Ethernet на расстояние, немногим меньшее 100 м (примерно 300 футов). При необходимости длина кабеля может быть увеличена за счет использования повторителей, именно этот метод используется для соединения с базовой станцией беспроводной сети, если она находится на расстоянии более 100 м от распределительного шкафа.

Существуют и другие варианты использования кабелей на основе витых пар. Так, все четыре пары усовершенствованного кабеля категории 5 (обозначают как CatSe) можно использовать для коротких соединений в сетях Gigabit Ethernet, обеспечивающих скорость передачи 1000 Мбит/с. Он является обратно совместимым по отношению к кабелю категории 5. Сейчас появились кабели категорий 6 и 7, позволяющие реализовать более широкополосную и на большие расстояния передачу данных в сетях Gigabit Ethernet. Кабель категории 7 выполнен на основе экранированных витых 1 ар, что позволяет с успехом применять его в условиях сильных электромагнитных помех.

Ниже описаны несколько типов сетей Ethernet, обычно выполняющих роль распределительных систем беспроводных сетей, в которых применяются кабели на основе витых пар.

• 10BASE-T. Стандарт 10BASE-T описывает один из физических уровней стандарта 802.3 и регламентирует передачу данных со скоростью 10 Мбит/с. В типичном кабеле сети 10BASE-T бывают задействованы две из четырех пар кабеля категории 5 для передачи и приема данных. С обеих сторон кабель заканчивается разъемами RJ-45, которые несколько больше по размерам обычного телефонного разъема RJ11, применяемого в странах Северной Америки. Лишнюю пару проводов можно использовать для других целей, например, для передачи через кабели Ethernet электропитания (это называется "питание через Ethernet" — Power-ower-Ethernet, PoE). Подобный механизм позволяет какому-нибудь блоку передавать через кабель категории 5 постоянный электрический ток, обеспечивая тем самым электропитание точки доступа через распределительный шкаф. Механизм РоЕ часто избавляет от необходимости устанавливать новые электророзетки в каждой точке доступа. В случае больших сетей определенно следует рассмотреть возможность использования механизма РоЕ.

• 100BASE-T. Другой физический уровень стандарта 802.3, 100BASE-T, поддерживает скорость передачи данных 100 Мбит/с. Аналогично сетям Ethernet стандарта 10BASE-T в сетях 100BASE-T используются кабели на основе витых пар. Возможны такие варианты:

—100BASE-TX — используются две пары кабеля категории 5;

—100BASE-T4 — используются четыре пары устаревшего, низкокачественного кабеля категории 3.

В большинстве вновь развертываемых сетей используется кабельная разводка стандарта 100BASE-TX. Как и в случае l'OBASE-Т, незадействованные пары можно использовать для подачи электропитания. 100BASE-T4 целесообразно использовать, когда необходимо обеспечить передачу данных со скоростью 100 Мбит/с через старую разводку на основе кабелей категории 3, которые широко применялись в начале 90-х годов.

• Оптическое волокно. Оптические кабели стоят намного дороже, чем кабели на основе витых пар, но они могут оказаться экономически более выгодными, поскольку поддерживают скорости передачи порядка Гбит/с и обеспечивают дальность передачи до двух километров. В отличие от традиционного способа передачи электрических сигналов по медным проводам в оптических кабелях передаются световые импульсы по тонким волокнам, выполненным из стекла и/или пластика. Благодаря этому волоконно-оптические кабели не подвержены влиянию электромагнитных помех, что делает их полезными в условиях, когда проблемы возникают из-за электромагнитного излучения. Кроме того, практически невозможны пассивные методы перехвата данных, передаваемых по оптическим кабелям, такие линии защищены намного лучше, чем витые пары. Что касается беспроводных локальных сетей, то оптическое волокно может оказаться приемлемым решением для связи с точками доступа, находящимися на расстоянии более 100м от распределительного шкафа. Но для создания такой линии связи необходима пара дорогих приемопередатчиков, преобразующих электрические сигналы в световые, и обратно. Одной из проблем, возникающей при работе с оптическими кабелями, является сращивание оптических волокон. Приходится иметь дело со стеклом или пластиком и обеспечивать высокоточное взаимное позиционирование тончайших волокон. Необходим не только особый инструмент, но и специальные навыки. Во избежание трудноразрешимых проблем желательно приобретать уже снабженные наконечниками оптические кабели.

Управляющие системы

Как и в случае сетей других типов, беспроводная сеть предприятия требует эффективного управления, благодаря которому потребности пользователей будут обеспечены в течение всего срока службы сети. Система управления сетью, включающая как людей, так и программные средства, должна обеспечить эти потребности. Ниже рассмотрены функции, выполнение которых возлагается на управляющие системы.

Безопасность

Подсистема безопасности включает механизмы, препятствующие компромета-ции³ сетевых ресурсов (таких как базы данных и сообщения электронной почты) или нанесение им ущерба. Это достигается за счет применения жесткой политики безопасности: беспроводная сеть конфигурируется таким образом, чтобы она могла решать проблемы безопасности, связанные с распространением сигналов через беспроводную среду. Например, эта политика может включать меры, предписывающие использование особых методов шифрования, гарантирующих, что злоумышленник не сможет получить и декодировать сообщения электронной почты, пересылаемые между пользовательским компьютерным устройством и точкой доступа. Подробнее о методах защиты сети в главе 8.

Справочный стол

Справочный стол обеспечивает первый уровень поддержки пользователей. Пользователь, испытывающий затруднения с беспроводным соединением, должен знать, как он может обратиться к услугам справочного стола. У пользователей часто возникают проблемы, связанные с привязкой к точкам доступа или плохим качеством связи.

Персонал справочного стола способен решить простые проблемы, связанные с соединением. Например, это может быть оказание пользователю помощи в конфигурировании платы радиоканала и операционной системы, чтобы они соответствовали политике безопасности конкретной беспроводной сети. Для решения более сложных проблем, возникающих у пользователей, справочный стол должен иметь коммуникационный интерфейс, обеспечивающий расширенные функции поддержки, такие как сопровождение.

³ Под компрометацией (дискредитацией) в данном случае понимается несанкционированное раскрытие или потеря защищенной информации. — Прим. ред.

Управление конфигурацией

Под управлением конфигурацией понимается контролирование изменений, происходящих в структуре беспроводной сети и установленной системе. Изменения могут быть такими: установка и ликвидация точек доступа, изменения параметров места доступа, обновление программно-аппаратных средств. Вследствие динамичности, присущей беспроводным сетям, изменения в них происходят намного чаще,. чем в проводных.

Администрации предприятия следует проанализировать все предложения по модификации, которые могут повлиять на производительность или безопасность сети. Анализ необходим компании, чтобы принять во внимание такие важные моменты, как дополнительные расходы и привлекаемые ресурсы. Необходимо провести независимое рассмотрение конструкции, в ходе которого оценить каждое предлагаемое решение, касающееся беспроводной сети, и проверить соответствие общей структурной схеме отдельных элементов. Проверка должна, например, включать пересмотр мест расположения точек доступа, распределение частот радиоканала и установочные параметры системы безопасности.

Мониторинг сети

Под мониторингом сети понимается непрерывное отслеживание различных параметров беспроводной сети, таких как степень использования точек доступа и пользовательский трафик, проходящий через распределительную систему. Это играет ключевую роль в активном управлении беспроводная сетью, позволяющем наращивать число ее пользователей и решать возникающие проблемы до того, как ухудшатся характеристики или безопасность сети.

Персоналу предприятия следует непрерывно оценивать степень загруженности базовых станций, и при изменении пользовательского трафика соответственно менять масштаб беспроводной сети. Базовые станции действуют как измерительные приборы, показывающие, когда необходимо развернуть дополнительные базовые станции, контроллер доступа или увеличить пропускную способность канала, через который осуществляется доступ в Internet. Специфическая проблема беспроводной сети состоит в том, что ее администраторы могут не знать о том, что какая-то базовая станция некоторое время не работала.

В большинстве случаев зоны действия базовой станции перекрываются, и пользователи, скорее всего, привяжутся к другой базовой станции, с ухудшением производительности, если основная точка доступа станет недоступной. Однако средства мониторинга сети немедленно обнаружат бездействие и сообщат об этом служащему, ответственному за работоспособность сети. По возможности компаниям следует интегрировать функции мониторинга беспроводной сети со средствами, традиционно применяемыми в существующих корпоративных сетях, что упрощает ее эксплуатацию.

Отчетность

Подсистема отчетности выдает информацию, относящуюся к различным аспектам эксплуатации беспроводной сети, включая статистику использования, фиксацию нарушений системы защиты и производительность. Эти отчеты необходимы администрации, чтобы она могла эффективно оценивать работоспособность сети и принимать решения о необходимости тех или иных изменений. Эти отчеты указывают на потенциальные бреши в системе защиты, бездействие точки доступа и степень загрузки. Информация такого рода должна быть доступна для всех, выполняющих функции оперативной поддержки: справочного стола, сопровождения и инженерной поддержки.

Инженерная поддержка

Подсистема инженерной поддержки обеспечивает расширенное техническое сопровождение с целью модернизации беспроводной сети по мере появления новых технологий и решения проблем, связанных с производительностью и безопасностью. Обычно компания или группа сотрудников, которые разрабатывали первоначальный вариант беспроводной сети, выполняют и функции инженерной поддержки. В обязанности этой группы входит рассмотрение и проверка соответствия отдельных конструктивных узлов общей структуре сети. Кроме того, данная группа должна непрерывно отслеживать достижения технологии и изделий, касающиеся беспроводных сетей, и предлагать эффективный переход на новые решения в случае роста степени использования сети.

Сопровождение

Подсистема сопровождения обеспечивает ремонт и конфигурирование беспроводной сети, включая замену поврежденных антенн, организацию каналов в местах доступа и переоценку характера распространения радиоволн. Некоторые задачи сопровождения могут выполняться в результате деятельности группы инженерной поддержки. Например, инженер может посчитать необходимым установить новую точку доступа там, где необходимо создать новую зону действия сети. В этом случае персоналу группы сопровождения придется установить точку доступа там, где укажет инженер.

Важной задачей сопровождения беспроводной сети является периодическая модернизация аппаратно-программного обеспечения точек доступа. Это позволит точкам доступа реализовывать новейшие достижения технологии и ликвидировать дефекты, в результате чего будут достигнуты максимальные на данный момент производительность и защищенность. Следовательно, компаниям необходимо регулярно модернизировать аппаратно-программное обеспечение по мере появления его обновленных вариантов.

Группа сопровождения должна также периодически проверять зоны действия, дабы убедиться в том, что точки доступа способны обслуживать все нужные помещения здания и обеспечивать приемлемый уровень пропускной способности. Это необходимо в том случае, если компания занимается перепланировкой помещений, что ведет к изменению условий распространения радиоволн. Если обнаруживается отклонение от заданных характеристик, группа сопровождения должна сообщить об этом группе инженерной поддержки.