|
Локальные сетианалогичен ММР 5, но степень сжатия при его использовании примерно на 35% выше. Стандарт V42bis несовместим с ММР, но почти во всех модемах V42bis предусмотрен режим работы в стандарте MMP. В зависимости от способа компрессии, реальная скорость передачи данных может увеличиться в четыре раза. Этот факт часто становится основой для недобросовестной рекламы: например, утверждают, что пропускная способность модема — 9600 бит/с, хотя на самом деле это устройство со скоростью передачи данных 2400 бит/с, работающее в стандарте V42bis, и такая пропускная способность реально достижима только при передаче текстовых файлов, сжать которые можно очень существенно. Сейчас изготовители модемов V.42bis-9600 бит/с аналогичным образом заявляют о том, что их пропускная способность — 38,4 кбит/с, ни слова не говоря о компрессии данных. Стандарт V42bis лучше, чем ММР 5, в том смысле, что в нем сначала производится анализ данных и определяется, нужно ли их компрессировать. После этого производится сжатие только тех данных, для которых это необходимо. Некоторые файлы уже бывают "упакованы" (программами ARJ, PKZIP и др.), и попытка компрессировать их еще раз приводит к увелиению их размеров. По протоколу MMP 5 попытки сжать данные предпринимаются всегда, что уменьшает реальную пропускную способность при передаче ранее упакованных файлов. В стандарте V.42bis компрессия производится только в том случае, когда она дает выигрыш. Для связи в стандарте V.42bis должен быть использован протокол V.42. Поэтому в модемах с компрессией данных в стандарте V.42bis, естественно, предполагается коррекция ошибок в соответствии со стандартом V.42. В результате совместного использования обоих протоколов обеспечивается безошибочная передача данных с максимальной компрессией. Фирменные стандарты Наряду с протоколами модуляции, исправления ошибок и компрессии данных, являющимися промышленными стандартами и признанными или введенными CC1TT, некоторые фирмы разработали свои протоколы и используют их без официального одобрения. Некоторые из этих протоколов получили широкое распространение и стали в каком-то смысле "псевдостандартами". Наибольшим успехом пользуются протоколы МХР фирмы М1сгосот. Эти протоколы исправления ошибок и компрессии данных используют и другие изготовители модемов. Пользуются известностью также протоколы модуляции НSТ фирмы US Roboticks, Благодаря активной пропаганде своих изделий, упомянутые фирмы сумели завоевать значительную часть рынка сбыта. Мы рассмотрим сейчас эти и некоторые другие фирменные стандарты. НSТ. Этот модифицированный полудуплексный протокол модуляции со скоростями передачи данных 14 400 и 9600 бит/с разработан фирмой. US Roboticks Хотя сейчас он довольно широко распространен, по-видимому, вскоре он "сойдет со сцены" по мере все более широкого внедрения стандарта V.32. В модемах НSТ передача данных в одном направлении производится со скоростью 9600 или 14 400 бит/с, а в обратном — 300 или 450 бит/с. Такой протокол очень удобен для интерактивных обменов. Так как схемы подавления эха при этом не используются, стоимость модемов не слишком высока. Фирма US Roboticks выпускает также модемы со стандартными протоколами и модемы, работающие в двух стандартах — V32bis и НSТ. Такие модемы позволяют соединяться практически с любым "партнером" и передавать данные с максимально возможной в данной ситуации скоростью. DIS. В устройствах, использующих этот протокол модуляции (9600 бит/с) фирмы Сотри-Сот, применяется так называемая динамическая стабилизация импеданса. благодаря которой удается повысить помехозащищенность системы, по сравнению со стандартом V.32 (речь идет, по-видимому, об оперативной подстройке согласования передатчика и приемника с линией связи). Сами модемы довольно дешевые, но их, так же, как HST, производит только одна фирма. По-видимому, по мере снижения стоимости модемов V.32 и V32bis этот фирменный стандарт исчезнет. MMP. Протокол ММР позволяет обнаруживать и исправлять ошибки по всему тракту прохождения сигналов, т.е. модемы замечают возникающие при передаче сбои и запрашивают повторную передачу испорченных данных. В стандартах ММР некоторых уровней предусматривается компрессия данных. При разработке МMР были определены различные классы устройств, различающихся тем, какие из возможностей полного протокола ММР в них реализованы. Большинство современных модемов относятся к классам 1 - 5. Обычно к более высоким классам относятся устройства, производимые самой фирмой Megosot, поскольку характерные для них возможности реализуются только в рамках фирменного протокола. Преимущество протокола МMР заключается в его способности исправлять ошибки, но устройства, относящиеся к классам 4 и 5, отличаются еще и повышенной производительностью, а в классе 5, кроме того, предусмотрена компрессия данных в реальном времени. Низшие классы стандарта не представляют особого интереса для владельцев модемов. • МMР класс 4. К нему относятся устройства с повышенной производительностью, которая достигается за счет использования специальных приемов кодирования. Благодаря этому пропускная способность повышается примерно на 5%, хотя реальное ее увеличение зависит от типа связи и может достигать 25 - 50%. • МMР класс 5. В устройствах этого класса используется адаптивный алгоритм компрессии данных в реальном времени. Производительность может быть увеличена в два раза, но фактическое ее повышение зависит от типа передаваемых данных. Наилучшие результаты достигаются при передаче текстовых файлов, программные файлы сжимаются хуже. Однако при работе с уже упакованными файлами (например, программами ARJ, РКZIР и др.) производительность снижается, поэтому в системах типа ВВЗ этот стандарт обычно не используется. V29bis. Протокол Hayes используется фирмой Hayes в некоторых своих устройствах. По мере распространения дешевых модемов, работающих в стандартах V.32 и V.32bis (той же фирмы Hayes), протокол V29bis используется все реже. Он представляет из себя модифицированный протокол V. 29, который иногда называют "протоколом игры в пинг-понг", так как при трансляции сигналов в двух направлениях поочередно организуются два канала передачи данных: один высокоскоростной, а другой — "медленный". СSР. Протокол СSР фирмы СоmриСоm обеспечивает коррекцию ошибок и компрессию данных в модемах 018 фирмы СоmриСоm. Рекомендации по выбору модема Сейчас стоимость модемов со скоростью передачи данных 9600 бит/с снизилась примерно до 100 долларов. Вполне приличный модем со скоростью передачи данных 14 400 бит/с может стоить меньше 200 долларов. В большинстве устройств сейчас предусматривается несколько способов коррекции ошибок и компрессии данных. Основываясь на полученных ранее сведениях, можно подобрать модем с оптимальным сочетанием быстродействия, надежности исправления ошибок и компрессии данных. По-видимому, наиболее универсальным является модем Соиrier фирмы US Roboticks, который может работать как в соответствии с протоколом V32bis, так и в собственном стандарте фирмы. Более того, предусмотрена возможность переключения в стандартV42bis со скоростью передачи данных 38,4 кбит/с. Это означает, что данный модем может работать практически с любым "партнером", причем последний сможет полностью реализовать все свои возможности, и эффективность связи будет зависеть только от последнего. Единственный недостаток указанного модема — его высокая стоимость (которая, правда, постепенно снижается), но большие возможности устройства оправдывают дополнительные расходы. 2 Связь с помощью модемов Состояние телефонных линий на сегодняшний день в Академии оставляет желать лучшего. Чтоб по возможности улучшить качество связи (повысить скорость передачи) необходимы каналы по которым будут связываться корпуса выделить на АТС, освободив их таким образом от дребезжания реле и шумов усилителей. После этих преобразований на канал связи будет влиять только наводимые помехи на линию. По исследованиям журнала PC Magazine из всех модемов ,которые присутствуют на рынке на данный момент, соотношение цена/производительность самая высокая у модема US Robotics Courier 33.600. Этот модем поддерживает все существующие на сегодняшний день протоколы. Дополнительно в этом модеме присутствует фирменный US Robotics протокол,V2. Если на линии связывается два таких модема, то используя этот протокол возможна скорость до 56,6 кБит/сек. Желательно использование модемов во внешнем исполнении, т.к. при зависании встроенного модема, необходимо перегружать весь компьютер, что останавливает работу сети. При зависании внешнего модема, необходимо перегружать только сам модем. В связи с тем, что модем может работать только с компьютером, необходимо в каждой точке доступа установить компьютер-сервер связи. Для этих целей подойдет компьютер с минимальной конфигурацией, которая предлагается фирмами по продаже компьютеров на данный момент. Т.к. всего 4 точки доступа, то необходимо 4 компьютера. (рис.5) [pic] Рис. 5. Сервер связи, который располагается в УК-1 должен поддерживать 4 модема, т.к. компьютер обычной конфигурации поддерживает только 2 COM порта, то необходимо еще плату расширения COM портов. Каждый компьютер снабжается сетевой платой. Компьютеры находящиеся в 8 экипаже и УК-1 работают с обоими вертуальными сетями, следовательно им необходимо по 2 сетевые платы. Для того, чтобы серверы связи могли разделять данные между модемами и сетевыми платами по сетевым адресам, необходимой операционной системой является OC Windows NT Server. Данная ОС хорошо зарекомендовала себя как сетевая операционная система. Кроме этого данная ОС осуществляет поддержку большого количества встроенного и внешнего оборудования на сервере, является мультизадачной операционной системой, использующей защищенный режим работы процессора. В последующем при объединении корпусов каким-нибудь другим способом эти точки доступа можно использовать для решений задачи удаленной связи в сеть Академии. 2 Соединение корпуса радиоспециальности ДВГМА по радиоканалу 1 Радиомодемы и виды передачи радио-Ethernrt Передача цифровых потоков по радиоканалу не является новейшим достижением науки и техники, однако раньше применение соответствующих систем ограничивалось их высокой стоимостью и ориентацией на стационарных пользователей и большие объемы трафика. В начале 90 гг. произошел технологический прорыв в области производства компонентов СВЧ- оборудования и обработки цифровых сигналов, что привело к перевороту на рынке средств радиосвязи. Принятие международных стандартов, выделение новых частотных диапазонов, а также обвальное падение цен на аппаратуру способствовали интенсивному развитию этой отрасли за рубежом. В последнее время объединение территориально-распределенных компьютеров в единую радиосеть с целью решения коммерческих задач стало не только технически целесообразным, но и экономически выгодным. Всплеск спроса на сетевое радиооборудование - это не временное явление, поскольку современные хозяйственные механизмы нуждаются в эффективной и мобильной связи для большого числа пользователей, а эту возможность предоставляет только радио. Обширная номенклатура радиооборудования, предлагаемого различными компаниями, может быть разделена на следующие категории. Компактные радиорелейные системы с пропускной способностью 2-20 Мбит/с. Дальность связи более 100 км обеспечивается за счет сегментирования линии по 15-30 км. Полный комплект оборудования для одного сегмента стоит не менее 30 тыс. дол. Радиомодемы производительностью 0,1-2 Мбит/с используются для быстрого построения персональных линий связи длиной до 100 км. Могут применяться в режиме радиорелейных линий. Пара модемов и сопутствующее оборудование стоят около 10-20 тыс. дол. Сетевое радиооборудование предназначено для беспроводного объединения множества пользователей, которые распределены на площади до 1 км2, в общую сеть, подобную кабельной. Это оборудование также позволяет объединять ЛС, разнесенные на расстояния до 15 км. Пропускная способность - до 10 Мбит/с. Стоимость пары мостов, необходимых для связи двух сетей, составляет приблизительно 5 тыс. дол. Технология ШПС Возможность одновременной работы, осуществляемой в асинхронном режиме, независимых многопользовательских радиосистем в общей частотной полосе наиболее эффективно обеспечивается кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA). Этот метод множественного доступа к каналу связи основан на применении широкополосных (или шумоподобных) сигналов (ШПС), которые часто обозначают и термином Spread Spectrum ("распределенный спектр"). В системах связи используются, в основном, два метода получения широкополосной несущей: кодовая фазовая модуляция, или метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), и кодовая перестройка частоты, или метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Следует отметить, что термин ШПС не вполне приемлем при описании коммерческих систем связи, поскольку в них относительная ширина спектра сигналов не превышает 3% . Это приводит к неполному использованию преимуществ ШПС (база - более 10 тыс., относительная полоса - свыше 20%). К сожалению, ШПС с большой базой недоступны для коммерческих систем связи, поскольку национальные стандарты для гражданских систем связи ограничивают ширину спектра сигналов. Всеми "достоинствами" такого вида сигналов пользуются только военные. Однако системы FSSS для диапазона 900 МГц, использующие 3% полосы частот, имеют некоторое преимущество перед другими системами с точки зрения интерференционных замираний. ШПС получил свое название в связи с тем, что его энергия равномерно распределена в широкой полосе, а это характерно для шумовых процессов. Спектр ШПС должен быть много шире передаваемого информационного сигнала. Следует подчеркнуть, что, в отличие от шума, ШПС является периодическим сигналом. Его период определяется длиной образующего кода, которая в большинстве случаев весьма невелика. В качестве образующего кода DSSS обычно используются бинарные псевдослучайные последовательности. Чем длиннее код, тем вероятнее появление блоков различной длительности и "шумоподобнее ШПС". Большинство систем DSSS применяют для кодирования 11- символьную последовательность Баркера. Ширина спектра DSSS определяется длительностью одного элемента кода. В случае формирования ШПС по методу частотных скачков каждому элементу кода соответствует конкретная частота. При этом спектр ШПС характеризуется большей равномерностью в полосе частот и, следовательно, большей шумоподобностью. При передаче информации с помощью ШПС длительность каждого информационного символа соответствует периоду кодовой последовательности. Для наложения информационного сигнала на широкополосную несущую используются стандартные приемы амплитудной, частотной или фазовой модуляции. Отношение ширины спектров шумоподобной несущей и информационного сигнала, называемое базой ШПС (processing gain), определяет коэффициент подавления помех по мощности (примерно квадратный корень из величины базы ШПС ). Для систем DSSS база ШПС соответствует числу элементов образующего кода. Если частоты несущих не повторяются и их спектры не перекрываются, то база сигнала FHSS равна количеству парциальных переключаемых несущих. При передаче информации с помощью ШПС требуется синхронизация приемной и передающей сторон по несущей частоте, по тактовым частотам кода и информационного сигнала. Абоненты беспроводной сети должны быть синхронизированы по этим параметрам при вхождении в связь. Протоколы работы радиосети обязательно включают в себя передачу специальных синхронизирующих последовательностей при пересылке каждого пакета, что ограничивает пропускную способность сети. Инициирующие последовательности содержат также идентификационные коды, которые призваны сделать "взаимоневидимыми" сети, работающие в одном диапазоне. Идентификаторы не изолируют две (или более) независимые системы связи на физическом уровне. До тех пор, пока базы используемых ШПС малы, корреляционная обработка не способна "подавить" мешающие ШПС. Во избежание коллизий пакетов требуется, чтобы протокол обеспечивал "молчание" всех устройств, находящихся в пределах радиовидимости, пока хоть одно из них работает в режиме передачи. Практически, при одновременной работе нескольких территориально перекрывающихся независимых сетей пересылка пакета в любой из них приводит к переводу в режим ожидания всех устройств в остальных сетях. Это неизбежно n-кратно снижает пропускную способность каждой из них (n - число таких систем). Ухудшение пропускной способности связано и с задержками распространения сигнала. Так, при дальности связи 3 км протокол доступа в сети Radio-Ethernet должен обеспечивать защитные интервалы не менее 10 мкс, а при 30 км - 100 мкс; отсюда - необходимость накопления пакетов и более продолжительное использование радиоканала. Пропускная способность радиоканала ограничивается его шумовыми характеристиками и полосой пропускания. В диапазонах 900 МГц и 2,4 ГГц ширина канала не превышает 22 МГц. С учетом распределения энергии информационного сигнала по широкополосной несущей (база ШПС не менее 11) его реальная ширина составляет не более 2 МГц, что соответствует пропускной способности порядка 1-2 Мбит/с . Когда применяются более сложные виды модуляции и достигнуто хорошее отношение сигнал/шум в радиоканале, можно увеличить пропускную способность до 8-16 Мбит/с. Для построения систем с пропускной способностью до 10 Мбит/с требуется использование более высоких диапазонов (например, 5,8 ГГц), которые позволяют обеспечить информационную полосу более 20 МГц. Независимые системы, расположенные на одной территории и одновременно работающие в общей полосе частот, являются основным источником помех друг для друга. В беспроводных систем Radio-Ethernet, ограничения помехоустойчивости связаны с желанием разработчиков максимально увеличить пропускную способность: большинство таких систем используют ШПС с минимальной разрешенной стандартом базой (11 для систем DSSS и около 50 для систем FHSS). После корреляционной обработки выигрыш в соотношении сигнал/помеха составляет не более 10-16 дБ. Поэтому задача разделения независимых пользователей в беспроводных компьютерных сетях решается, в основном, за счет ограничения величины эффективно излучаемой мощности. Благодаря применению специальных сетевых протоколов взаимовлияние близко расположенных передатчиков приводит лишь к ухудшению эффективной пропускной способности канала, но не к срыву связи. Для сравнения характеристик аппаратуры различных производителей удобно использовать классификацию компании Aironet, поскольку оборудование этой фирмы получило широкое распространение в России: сетевые адаптеры или карты (Client Card) обеспечивают соединение компьютеров по радиоканалу как между собой, так и с устройствами доступа к сети или сетевыми мостами. Устанавливаются в слот расширения (MCA, ISA, PCMCIA) или на параллельный порт компьютера; устройства доступа (Access Point) служат для того, чтобы подключать по радиоканалу к кабельной сети (Ethernet или Token Ring) компьютеры, оснащенные сетевыми радиокартами (рис. 6) ; беспроводные мосты (Bridge) (рис 7)предназначены для объединения территориально разнесенных компьютерных сетей; подключаются к сетевому кабелю. Отдельные компьютеры, оборудованные сетевыми радиоадаптерами, могут подключаться к ним по радиоканалу; ретрансляторы (репетиры) применяются, если требуется повысить дальность связи или преодолеть влияние препятствий; специальное антенно-фидерное оборудование используется при необходимости увеличить энергетику радиолинии или обеспечить требуемую диаграмму направленности антенн. Сетевые радиокарты [pic] Рис. 5 Беспроводный мост [pic] Рис. 6 Характеристики оборудования разных фирм удобно сравнивать по техническим параметрам беспроводных мостов - самых критичных устройств в составе беспроводных сетей наиболее распространенных конфигураций. Такие устройства являются сложными радиосистемами, включающими в себя приемопередатчик для СВЧ-диапазона с устройствами синхронизации и антенно- фидерным трактом; корреляционный приемник; сетевой и системный контроллеры; блок питания. Сравнительная характеристика используемых в России беспроводных мостов приведена в таблице 5. Дальность связи в пределах прямой видимости ограничивается только энергетикой радиоканала. Для увеличения дальности и "обхода" препятствий на трассе применяются ретрансляторы. Метеоусловия (дождь, снег, туман и др.) в диапазонах частот менее 6 ГГц не оказывают заметного влияния на характеристики радиоканала, однако лед и снег ухудшают параметры антенны. Надежность и дальность связи сильнее всего страдают от амплитудных замираний, которые возникают в связи с интерференцией радиоволн, отраженных от препятствий и поверхности Земли. В России широко используется наращивание энергетики радиоканала за счет мощного передатчика (500 мВт = 27 дБ/м) и антенн с большим усилением (24 дБ), поскольку эффективно излучаемая мощность (до 50 дБ/м) не ограничена стандартом (36 дБ/м), принятым в США. Значения дальности связи, приведенные в таблице, определялись при помощи штатных антенн. Дальность связи внутри помещения (офиса или склада) зависит от его размеров, загруженности мебелью, наличия перегородок, а также расположения антенн. Оптимальным считается размещение антенн на высоте 2 м от пола. При связи между зданиями применение вынесенных высоконаправленных антенн позволяет увеличивать дальность пропорционально корню квадратному из коэффициента усиления антенны. Так, две параболические антенны (коэффициент усиления 23 дБ = в 200 раз) обеспечивают максимальную дальность связи до 20 км. Однако неизбежные потери в антенных кабелях (10- 15 м; 0,2 дБ/м) сокращают дистанцию надежной связи. При отсутствии прямой видимости между антеннами, связь практически невозможна. В рассматриваемых системах в основном применяются следующие типы антенн:всенаправленные штыревые (диполи) с усилением около 2 дБ (могут быть установлены прямо на карты и мосты); всенаправленные с усилением около 11 дБ используются для организации зоны устойчивого доступа; директорные со средними коэффициентами усиления (8-16 дБ) могут применяться с любым типом оборудования; апертурные (усиление 20-30 дБ) используются для обеспечения максимальной дальности связи (обычно устанавливаются на мачтах). Мы не рассматриваем сетевое радиооборудование диапазона 900 Мгц, поскольку в России этот диапазон лицензирован для радиотелефонии и оборудование диапазона 2,4 ГГц здесь более популярно. Следует отметить, что в Северной Америке оборудование беспроводных компьютерных сетей разрабатывалось с учетом возможности безлицензионного использования частот в диапазонах ISM. В Российской Федерации подобные системы в обязательном порядке должны быть зарегистрированы в органах государственного надзора, что приводит к значительным дополнительным расходам и непредсказуемым увеличениям сроков развертывания систем. Радиочастотные параметры беспроводного сетевого оборудования, выпускаемого всеми производителями, определяются американским стандартом FCC'94. Требования этого стандарта призваны минимизировать взаимные помехи пользователей, что достигается в основном за счет ограничения излучаемой мощности и спектральной плотности сигналов. Эффективно излучаемая мощность сигнала (EIRP) аппаратуры, включающая в себя коэффициент усиления антенны, не должна превышать +36 дБ/м, а спектральная плотность излучаемого сигнала +8 дБ/м (6 мВт) в полосе 3 кГц. Действует также ряд других ограничений, например база сигнала систем DSSS не может быть менее 11. Для систем FHSS использование одной частоты ограничено временем 400 мс в интервале 20 с, что соответствует базе около 50. Фиксируя минимальную базу сигналов FHSS, стандарт предопределяет их лучшую помехозащищенность. Деление диапазона на несколько частотных полос, обусловлено желанием производителей снизить уровень взаимных помех, создаваемых независимыми радиосетями, которые работают на одной территории. Однако в целях удешевления аппаратуры каналообразующие устройства (канальные фильтры) не применяются, а соответственно, близкое расположение работающего на другой частоте источника помех приводит к ухудшению функционирования системы связи. Несмотря на то, что широкополосные несущие сигналы (обозначенные в таблице как FHSS и DSSS) обеспечивают подавление узкополосных и импульсных помех, проблема помехоустойчивости каналов связи стоит весьма остро, поскольку диапазон 2,4 ГГц широко используется индустриальными и бытовыми СВЧ-устройствами. Беспроводные мосты большинства производителей обеспечивают подключение только к кабельным сетям Ethernet. Часть производителей выпускает несколько модификаций мостов, допускающих подключение к сетям Token Ring, Arcnet и LocalTalk. При этом сетевой протокол радиосегмента является прозрачным для протоколов, применяемых в кабельных частях сети. Для управления сетевым оборудованием многие производители используют стандартный протокол SNMP. Довольно большую область беспроводной передачи данных можно разделить на три подобласти: мобильная связь, передача данных внутри зданий и между зданиями. Конечно, эта классификация достаточно условна, однако нам кажется, что она верно отражает основные виды задач, решаемых средствами беспроводной связи. Технические решения, применяемые в этих областях, значительно отличаются друг от друга. Внутри зданий к беспроводным технологиям прибегают прежде всего тогда, когда кабельные работы невозможны (по техническим, организационным или экономическим причинам) либо когда необходимо обеспечить обмен данными с пользователями, перемещающимися в пределах зданий. Последнее не следует путать с мобильной связью: речь идет не о реализации обмена информацией непосредственно в процессе движения, а о возможности работать в сети из любой точки помещения (здания). Для таких применений имеется специальный термин - "роуминг" (от английского "roam" - слоняться, блуждать). Беспроводные сети передачи данных внутри зданий весьма широко распространены на Западе - именно это и есть та самая область для применения новых технологий, о которой говорилось выше. Наиболее типичными примерами применения этой технологии являются:разнообразные складские системы и системы автоматизированного учета для крупных предприятий розничной торговли (сотрудники перемещаются по большому залу, не теряя связи с центральной базой данных и диспетчерской; в базу данных немедленно заносится вся информация о движении товаров, а сам сотрудник может получать из диспетчерской очередные задания); большие больницы (медицинский персонал перемещается из палаты в палату, и все изменения в историях болезни немедленно попадают в информационную систему больницы); биржи (маклеры передвигаются по залу с ноутбуками в руках, не теряя при этом связи с сетью); производственные предприятия (прокладка кабелей к рабочим местам понизу затруднена наличием бетонного пола, а поверху - разнообразным подвесным оборудованием); различные временные инсталляции - вроде сетей на промышленных выставках и семинарах. Как видно из этого перечня, на Западе беспроводные технологии часто применяются в пределах здания - прежде всего для того, чтобы обеспечить некоторые дополнительные удобства. В конце концов, склады, больницы, биржи и супермаркеты отлично функционировали и до изобретения средств передачи данных по радио. В России же, наоборот, беспроводные технологии передачи данных используются преимущественно вне зданий. Первое и главное, для чего они нужны в нашей стране, - это организация информационного обмена на сравнительно большом расстоянии. Причин тут две. Первая из них - отсутствие разветвленной кабельной инфраструктуры, точнее заметное отставание этой инфраструктуры от требований интенсивно развивающегося российского рынка. Эта ситуация характерна для всех стран, в экономике которых происходят быстрые изменения. Качественная связь нужна немедленно, а развертывание кабельных систем может занять значительное время. Поэтому часто бывает полезно в качестве временного решения установить оборудование для беспроводной передачи данных - пока будет создаваться достаточно развитая кабельная система, это относительно недорогое оборудование успеет окупиться. Вторая причина -низкая плотность населения и частое отсутствие вообще какой-либо инфраструктуры. Для того чтобы обеспечить связь с небольшим поселком или, скажем, буровой вышкой, нецелесообразно прокладывать кабельную линию. Куда удобнее установить радиомост и "прокачивать" данные по нему. Подчеркнем, что справедливость этого соображения не напрямую зависит от уровня развития экономики страны - в любом случае, тянуть кабельную линию на десять километров для обслуживания дюжины человек экономически неоправданно. В ряде крупных городов России уже развернуты опорные сети с беспроводным доступом. Они, во-первых, расширяют возможности использования крупных информационных ресурсов и Internet, а во-вторых, позволяют организовывать корпоративные сети примерно так же, как это делается с помощью кабельных сетей. В тех городах (а таких пока большинство), где нет городских опорных сетей, организация может создать свою собственную беспроводную сеть, объединив радиомостом две удаленные друг от друга ЛС. Обратимся к технологиям передачи данных на радиочастотах. Для полноты картины скажем, что беспроводную связь можно организовать и в инфракрасном диапазоне (соответствующее оборудование выпускает, например, компания Transformation Techniques). При этом обеспечивается очень высокая скорость обмена данными (до 155 Мбит/с), однако дистанция связи ограничена пределами прямой видимости; к тому же на работу в данном диапазоне частот оказывают очень сильное влияние различные атмосферные явления (в дождь и снег канал связи может вообще перестать работать). Дальность такой связи не слишком высока, а цены на оборудование (особенно скоростное и "дальнобойное") могут составлять более сотни тысяч долларов. Поэтому в дальнейшем мы сосредоточимся на технологиях передачи данных в СВЧ-диапазоне. Широкополосная модуляция сигнала Все способы передачи данных по беспроводным (как, впрочем, и по кабельным) сетям можно разделить на две большие группы - с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. В первом случае между обменивающимися информацией устройствами устанавливается постоянное соединение, поддерживаемое в течение всего сеанса связи независимо от того, передаются данные или нет. В результате пропускная способность канала связи расходуется довольно неэкономно, но зато прием и передача информации происходят практически синхронно (с поправкой на время распространения сигнала по каналу). Напротив, при передаче информации с коммутацией пакетов канал связи загружается только в тот момент, когда есть что передавать. Данные упаковываются в пакеты, в заголовках которых указывается адрес назначения, а коммутационная аппаратура сети обеспечивает доставку пакетов по адресу. Поскольку адрес присутствует в каждом пакете, то можно использовать один и тот же канал для передачи пакетов с разными пунктами назначения. Таким образом достигается значительная экономия пропускной способности канала, но зато передача и прием информации происходят неодновременно, причем разные фрагменты одного и того же массива данных могут достигать адресата с неодинаковыми по величине задержками. Специфически "беспроводной" характеристикой технологии передачи данных является то, в какой полосе радиоспектра передается сигнал. Обычный "узкополосный" сигнал передается в узкой полосе радиоспектра, окружающего его несущую частоту. Недостаток этого метода заключается в том, что узкополосный сигнал должен обладать значительной энергией, поэтому он становится довольно сильным источником помех и, наоборот, сам оказывается уязвимым для внешних шумов. Эти проблемы удается решать, используя широкополосный сигнал (ШПС, в английской литературе именуется "spread spectrum"). Под данным термином подразумеваются две достаточно далекие друг от друга технологии, общим свойстаом которых является то, что сигнал занимает значительно более широкий, по сравнению со своим узкополосным собратом, спектр частот. Обе технологии используя псевдослучайное (или, как его еще называют, шумоподобное) кодирование сигнала позволяют многим передатчикам, применяющим ортогональное кодирование, работать в одной полосе радиоспектра, не мешая друг другу. Кроме того, эти технологии позволяют значительно повысить помехоустойчивость. В настоящее время они используются в основном в трех диапазонах частот - 913 Мгц, 2,4 и 5,7 Ггц. Пропускная способность - от 1 до 4 Мбит./с. Одним из способов формирования широкополосного сигнала является метод частотных скачков (frequency hopping spread spectrum - FHSS). В упрощенном виде (рис. 7) его можно представить следующим образом: каждый из последующих бит информации "перескакивает" на другую несущую частоту (одну из 79, определенных стандартом 802.11 для FHSS). Порядок чередования поднесущих определяется псевдослучайной последовательностью. Ясно, что не зная ее, принять передачу невозможно. Каждая пара приемник-передатчик работает с одной и той же последовательностью. Очевидно, что если в непосредственной близости друг от друга работают несколько таких пар, использующих разные последовательности скачков частоты, то они друг другу не мешают. Если же в некоторый момент чьи-то несущие случайно совпадут и соответствующие данные будут испорчены, то эту ошибку можно выявить |
|
