Технологии и стандарты построения локальных беспроводных сетей

Локальные беспроводные сети WLAN строятся для обмена информацией мобильных пользователей или аппаратных устройств, находящихся па небольшом расстоянии друг от друга. Радиус действия такой сети соответствует радиусу действия проводной локальной сети — от одной комнаты до нескольких зданий. С помощью таких сетей мобильные пользователи могут получать доступ к корпоративным или глобальным сетям, находясь в зоне действия WLAN. Как правило, радиус действия локальной сети не более 300 м на открытой местности и 35 м в помещении. Эта технология является основной для построения беспроводных корпоративных сетей.

Стандарт IEEE 802.11 для беспроводной сети был разработан в 1997 г. для беспроводных локальных сетей. В 1999 г. появилась новая версия стандарта IEEE 802.11b для беспроводных сетей, работающих со скоростью 11 Мбит/с (подобно Ethernet). Совместимость устройств различных производителей в этом стандарте гарантирована независимой организацией WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), членами которой стали более 80 крупных компаний.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два тина оборудования:

• клиент, обычно представляющий собой компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой (NIC, Network Interface Card), также называемой сетевым адаптером, или просто адаптером;

• точка доступа (Access Point, АР), которая может использоваться для объединения нескольких компьютеров в сеть, обеспечивая каждому из них выход в Интернет и подключение к сетевым принтерам. Точка доступа может также исполнять роль моста между проводной и беспроводной сетями. Она содержит приемопередатчик, интерфейс проводной сети (802.3), ПО для обработки данных.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети: BBS (Basic Service Set) и ESS (Extended Service Set). В режиме BBS беспроводная сеть содержит минимум одну точку доступа и набор беспроводных оконечных терминалов, находящихся в радиусе действия точки доступа, которая может соединяться с проводной сетью кабелем Ethernet (рис. 10.3).

В режиме ESS локальная сеть образуется из нескольких BBS, подключенных к локальной проводной сети.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два типа сети: с фиксированной конфигурацией (Infrastructure Network) и с произвольной (Ad Hoc Network). На их основе реализуются сети различной топологии — "точка — точка", "точка -много точек", полносвязная конфигурация, "звезда" и др.

Стандарт IEEE 802.11 предоставляет возможность шифрования данных с использованием алгоритма RC4 с 40-бит

Рис. 10.3. Подключение беспроводной сети к проводной локальной сети

ным разделяемым ключом. Данные могут быть зашифрованы с помощью этого ключа после подсоединения к точке доступа.

Дальнейшим развитием стандарта IEEE 802.11 стали стандарт IEEE 802.11а, стандарт IEEE 802.1 lg и европейский стандарт HIPERLAN-2. Скорость передачи данных, регламентируемая ими, составляет 54 Мбит/с. Стандарт IEEE 802.11а разработан для диапазона частот вблизи 5 ГГц. Поддерживающие его устройства появились в III квартале 2001 г.

Беспроводные локальные сети стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.1 lg используют диапазон частот вблизи 2,4 ГГц. Скорость передачи данных, регламентируемая стандартом IEEE 802.1 lg, составляет 54 Мбит/с. Выполняется обратная совместимость этого стандарта с IEEE 802.11b. Точка доступа стандарта 802.1 lg поддерживает сетевые карты стандартов 802.11b и 802.11g. Ноутбук, оснащенный сетевой картой стандарта 802.1 lg, сможет подключаться к точкам доступа стандартов 802.1 lg и 802.11b.

Устройства, поддерживающие стандарт 802.1 lg, отличаются более низкой потребляемой мощностью, большим радиусом действия, высокой проникающей способностью сигнала. Недостатком устройств стандарта 802.1 1а является то, что они не взаимодействуют с устройствами стандартов IEEE 802.1 lb/g.

Стандарт 802.1 In повышает скорость передачи данных практически в 4 раза по сравнению с устройствами стандартов 802.1 lg. Стандарт IEEE 802.1 In теоретически способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с, а стандарт 802.1 lac — до 1,3 Гбит/с, выполняя передачу данных сразу по четырем антеннам. По одной антенне скорость передачи данных в этом стандарте составляет 150 Мбит/с. Устройства стандарта 802.1 In работают в диапазонах 2,4— 2,5 или 5,0 ГГц.

В России стандарт 802.1 In официально сертифицирован. Оборудование стандарта 802.11 п разрешено к применению на территории России в диапазонах 2400—2483,5, 5150-5350 и 5650-5725 МГц приказом № 124 Министерства связи и массовых коммуникаций России от 14.09.2010 "Об утверждении Правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГц". Следует отметить применение этого стандарта для беспроводных аппаратных устройств компании Apple, в частности, в большинстве последних компьютеров Mac, Apple TV и базовой станции AirPort Extreme.

Использование новой технологии обеспечивает более высокую производительность, больший диапазон и повышенную надежность. В число ключевых нововведений в устройствах стандарта 802.1 In входят добавление технологии множественного ввода-вывода (MIMO), обработки сигнала и "умные" антенны, реализующие технику для передачи нескольких потоков данных через несколько антенн. В результате в 5 раз повышается производительность и в 2 раза увеличивается диапазон по сравнению с теми же параметрами стандарта 802.1 lg. Новая технология AirPort Extreme полностью совместима с устройствами стандартов 802.1 1а Ь ¡1 (компьютерами и другими устройствами, такими как AirPort Express).

Соотношение теоретических и реальных скоростей передачи данных для сетей различных спецификаций стандарта 802.11 показано на рис. 10.4.

Технология беспроводной связи Wi-Fi распространяется стремительно, особенно в области устройств бытовой техники — в телевизорах, DVD-проигрывателях, стереосистемах и другом оборудовании, которое можно соединить друг с другом и ПК. Технология позволяет получать мультимедийную информацию из Интернета и помещать ее на своем ПК или воспроизводить ее на аудио- и видеосистемах. Например, компания Sony представила новую модель ИТ-телевизора, Airboard IDT-LF2, с функциями беспроводного подключения к LAN.

Это устройство, основанное на технологии Wi-Fi стандарта 802.11b, имеет размеры, как у планшетного компьютера. Оно представляет собой полноценный мультимедийный центр, способный работать как телевизор, осуществлять навигацию по Интернету и принимать электронную почту. Данная модель имеет функции беспроводной точки доступа к LAN, что позволяет одновременно предоставить 15 компьютерам выход в Интернет.

Рис. 10.4. Соотношение реальных скоростей работы

В настоящее время стандарт 802.1 In используется для построения корпоративных беспроводных информационных сетей, радиус действия которых не превышает 300 м.

Одним из ведущих мировых производителей оборудования для локальных беспроводных сетей стандарта Wi-Fi является компания Cisco. Программа Cisco Compatible Extensions устанавливает критерии, позволяющие разрабатывать клиентские устройства, совместимые с инфраструктурами беспроводных локальных сетей Wi-Fi компании Cisco, и оптимально использовать ее инновации, для того чтобы обеспечить повышенную безопасность, мобильность, качество обслуживания и управления сетью.

Эту программу поддержала и корпорация Intel. Так, она получила сертификат соответствия спецификации Cisco Compatible Extensions 4.0 для своих беспроводных сетевых адаптеров Intel PRO/Wirclcss 3945ABG. Программа Cisco Compatible Extensions 4.0 является ключевым компонентом пакета Business Class Wireless Suite, предложенного компаниями Cisco и Intel для создания более надежных корпоративных локальных сетей.