Проблемы и области применения беспроводных локальных сетей

Беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN) в некоторых случаях являются предпочтительным по сравнению с проводной сетью решением, а иногда просто единственно возможным. В WLAN сигнал распространяется с помощью электромагнитных волн высокой частоты.

Преимущество беспроводных локальных сетей очевидно - их проще и дешевле разворачивать и модифицировать, так как вся громоздкая кабельная инфраструктура оказывается излишней. Еще одно преимущество - обеспечение мобильности пользователей. Однако основной проблемой является неустойчивая и непредсказуемая беспроводная среда, на пример, помехи от разнообразных бытовых приборов и других телекоммуникационных систем, атмосферные помехи и отражения сигнала.

Локальные сети - это, прежде всего, сети зданий, а распространение радиосигнала внутри здания еще сложнее, чем вне него.

Методы расширения спектра помогают снизить влияние помех на полезный сигнал, кроме того, в беспроводных сетях широко используются прямая коррекция ошибок (FEC) и протоколы с повторной передачей потерянных кадров.

Неравномерное распределение интенсивности сигнала приводит не только к битовым ошибкам передаваемой информации, но и к неопределенности зоны покрытия беспроводной локальной сети. В проводных локальных сетях такой проблемы нет. Беспроводная локальная сеть не имеет точной области покрытия. В действительности, сигнал может быть настолько ослаблен, что устройства, находящиеся в предполагаемых пределах зоны покрытия, вообще не могут принимать и передавать информацию.

На рис. 12.14а показана фрагментированная локальная сеть. Не полносвязность беспроводной сети порождает проблему доступа к разделяемой среде, известную под названием скрытого терминала. Проблема возникает в том случае, когда два узла находятся вне зон досягаемости друг друга (узлы А и С на рис. 12.14, а), и существует третий узел В, который принимает сигналы как от А, так и от С. Предположим, что в радиосети используется традиционный метод доступа, основанный на прослушивании несущей, например CSMA/CD. В данном случае коллизии будут возникать значительно чаще, чем в проводных сетях. Пусть, например, узел В занят обменом с узлом А. Узлу С сложно определить, что среда занята, он может посчитать ее свободной и начать передавать свой кадр. В результате сигналы в районе узла В исказятся, то есть произойдет коллизия, вероятность возникновения которой в проводной сети была бы неизмеримо ниже.

Распознавание коллизий затруднено в радиосети еще и потому, что сигнал собственного передатчика существенно подавляет сигнал удаленного передатчика, и распознать искажение сигнала чаще всего невозможно.

В методах доступа применяемых в беспроводных сетях, отказываются не только от прослушивания несущей, но и распознания коллизий. Вместо этого в них используют методы предотвращения коллизий, включая методы опроса.

Применение базовой станции может улучшить связность сети (рис. 12.14,б). Базовая станция обычно обладает большей мощностью, а ее антенна устанавливается так, чтобы более равномерно и беспрепятственно покрывать нужную территорию. В результате все узла беспроводной локальной сети получают возможность обмениваться данными с базовой станцией, которая транзитом передает данные между узлами.

Рис. 12.14. Связность беспроводной локальной сети: а - специализированная беспроводная сеть, б - беспроводная сеть с базовой станцией

Беспроводные локальные сети считаются перспективными для таких применений, в которых сложно или невозможно использовать проводные сети. Области применения беспроводных локальных сетей.

Домашние локальные сети. Когда в доме появляется несколько компьютеров, организация домашней локальной сети становится насущной проблемой.

Резидентный доступ альтернативных операторов связи, у которых нет проводного, доступа к клиентам, проживающим в многоквартирных домах,

Так называемый «кочевой» доступ в аэропортах, железнодорожных вокзалах и т. п.

Организация локальных сетей в зданиях, где нет возможности установить современную кабельную систему, например в исторических зданиях с оригинальным интерьером.

Организация временных локальных сетей, например, при проведении конференций.

Расширения локальных сетей. Иногда одно здание предприятия, например испытательная лаборатория или цех, может быть расположено отдельно от других. Небольшое число рабочих мест в таком здании делает крайне невыгодным прокладку к нему отдельного кабеля, поэтому беспроводная связь оказывается более рациональным вариантом.

Мобильные локальные сети. Если пользователь хочет получать услуги сети, перемещаясь из помещения в помещение или из здания в здание, то здесь конкурентов у беспроводной локальной сети просто нет. Классическим примером такого пользователя является врач, совершающий обход и пользующийся своим ноутбуком для связи с базой данных больницы.

Топологии локальных сетей стандарта 802.11

Стандарт 802.11 поддерживает два типа топологий локальных сетей: с базовым и с расширенным наборами услуг.

Сеть с базовым набором услуг (Basic Service Set, BSS) образуется отдельными станциями, базовая станция отсутствует, узлы взаимодействуют друг с другом непосредственно рис 12.15. для того чтобы войти в сеть BSS, станция должна выполнить процедуру присоединения.

Сети BSS не являются традиционными сотами в отношении зон покрытия, они могут находиться друг от друга на значительном расстоянии, а могут частично или полностью перекрываться - стандарт 802.11 оставляет здесь свободу для проектировщика сети.

Станции могут использовать разделяемую среду для того, чтобы передавать данные:

непосредственно друг другу в пределах одной сети BSS;

в пределах одной сети BSS транзитом через точку доступа;

между разными сетями BSS через две точки доступа и распределенную систему;

между сетью BSS и проводной локальной сетью через точку доступа, распределенная систему и портал

Рис. 12.15. Сети с базовым набором услуг

В сетях, обладающих инфраструктурой, некоторые станции сети являются базовыми, или, в терминологии 802.11, точками доступа (Access Point, АР). Станция, которая выполняет функции АР, является членом какой-нибудь сети BSS (рис. 12.16). Все базовые станции сети связаны между собой с помощью распределенной системы (Distribution System, DS), в качестве которой может использоваться та же среда (то есть радио- или инфракрасные волны), что и среда взаимодействия между станциями, или же отличная от нее, например проводная. Точки доступа вместе с распределенной системой поддерживают службу распределенной системы (Distribution System Service, DSS). Задачей DSS является передача пакетов между станциями, которые по каким-то причинам не могут или не хотят взаимодействовать между собой непосредственно. Наиболее очевидной причиной использования DSS является принадлежность станций разным сетям BSS. В этом случае они передают 1кадр своей тачке доступа, которая через DS передает его точке доступа, обслуживающей сеть BSS со станцией назначения.

Рис. 12.16. Сеть с расширенным набором услуг

Сеть с расширенным набором услуг (Extended Service Set, ESS) состоит из нескольких сетей BSS, объединенных распределенной средой

Сеть ESS обеспечивает станциям мобильность - они мотут переходить из одной сети BSS в другую. Эти перемещения обеспечиваются функциями уровня MAC рабочих и базовых станций, потому они совершенно прозрачны для уровня LLC. Сеть ESS может также взаимодействовать с проводной локальной сетью. Для этого в распределенной системе должен присутствовать портал.

Мост как предшественник и функциональный аналог коммутатора

Логическая структуризация сетей и мосты

Мост локальной сети (LAN bridge), или просто мост, появился как средство построения крупных локальных сетей на разделяемой среде, так как невозможно построить достаточно крупную сеть на одной разделяемой среде

Использование единой разделяемой среды в сети Ethernet приводит к нескольким очень жестким ограничениям:

общий диаметр сети не может быть больше 2500 м;

количество узлов не может превышать 1024 (для сетей Ethernet на коаксиале это ограничение еще жестче).

На рис, 13.1 показана зависимость задержки доступа к среде передачи от загруженности сети, полученные для сетей Ethernet, Token Ring и FDDI путем имитационного моделирования.

Рис. 13.1. Задержки доступа к среде передачи данных для технологий Ethernet, Token Ring и FDDI

Как видно из рисунка, всем технологиям присуща качественно одинаковая картина экспо­ненциального роста величины задержек доступа при увеличении коэффициента использо­вания сети. Однако их отличает порог, при котором наступает резкий перелом в поведении сети, когда почти прямолинейная зависимость переходит в крутую экспоненциальную. Для всего семейства технологий Ethernet - это 30-50 % (сказывается эффект коллизий), для технологии Token Ring - 60 %, а для технологии FDDI - 70-80 %.

Ограничения, возникающие из-за использования единой разделяемой среды, можно преодолеть, выполнив логическую структуризацию сети, то есть, сегментировав единую разделяемую среду на несколько и соединив полученные сегменты сети некоторым коммуникационным устройством, которое не передает данные побитно, как повторитель, а базирует кадры и передает их затем в тот или иной сегмент в зависимости от адреса назначения кадра (рис 13.2)

Нужно отличать логическую структуризацию от физической. Концентраторы стандарта 10Base-T позволяют построить сеть, состоящую из нескольких сегментов кабеля на витой паре, но это - физическая структуризация, так как логически все эти сегменты представляют собой единую разделяемую среду.

Мост долгое время был основным типом устройств, которые использовались для логической структуризации локальных сетей. Сейчас, мосты заменили коммутаторы, но так как алгоритм их работы повторяет алгоритм работы моста, результаты их применения имеют ту же природу, они только усиливаются за счет гораздо более высокой производительности коммутаторов.

Помимо мостов/коммутаторов для структуризации локальных сетей можно использовать маршрутизаторы, но они являются более сложными и дорогими устройствами, к тому же всегда требующими ручного конфигурирования, поэтому их применение в локальных сетях ограничено.

Логическая структуризация локальной сети позволяет решить несколько задач, основные из которых - это повышение производительности, гибкости и безопасности, а также улучшение управляемости сети.

Рис. 13.2. Логическая структуризация сети

При построении сети как совокупности сегментов каждый из них может быть адаптирован к специфическим потребностям рабочей группы или отдела. Это означает повышение гибкости сети. Процесс разбиения сети на логические сегменты можно рассматривать и в обратном направлении, как процесс создания большой сети из уже имеющихся небольших сетей.

Устанавливая различные логические фильтры на мостах/коммутаторах, можно контролировать доступ пользователей к ресурсам других сегментов, чего не позволяют делать повторители. Так достигается повышение безопасности данных.

Побочным эффектом снижения трафика и повышения безопасности данных является упрощение управления сетью, то есть улучшение управляемости сети. Проблемы очень часто локализуются внутри сегмента. Сегменты образуют логические домены управления сетью.

Алгоритм прозрачного моста IEEE 802.1D

В локальных сетях 80-х и 90-х годов применялись мосты нескольких типов:

прозрачные мосты (для технологии Ethernet);

мосты с маршрутизацией от источника (для технологии Token Ring);

транслирующие мосты (для соединений технологии Ethernet и Token Ring).

Слово «прозрачный» в названии алгоритм прозрачного моста отражает тот факт, что мосты и коммутаторы в своей работе не учитывают существование в сети сетевых адаптеров конечных узлов, концентраторов и повторителей. В то же время и перечисленные сетевые устройства функционируют, «не замечая» присутствия в сети мостов и коммутаторов.

Мост строит свою таблицу продвижения (адресную таблицу) на основании пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в подключенных к его портам сегментах. При этом мост учитывает адреса источников кадров данных, поступающих на его порты. По адресу источника кадра мост делает вывод о принадлежности узла-источника тому или иному сегменту сети,

Рассмотрим процесс автоматического создания таблицы продвижения моста и ее использования на примере простой сети, представленной на рис. 13.4.

Рис. 13.4. Принцип работы прозрачного моста/коммутатора

Мост соединяет два сетевых сегмента. Сегмент 1 составляют компьютеры, подключенные с помощью одного отрезка коаксиального кабеля к порту 1 моста, а сегмент 2 - компьютеры, подключенные с помощью другого отрезка коаксиального кабеля к порту 2 моста. В исходном состоянии мост не знает о том, компьютеры с какими МАС-адресами подключены к каждому из его портов. В этой ситуации мост просто передает любой захваченный и буферизованный кадр на все свои порты за исключением того порта, от которого этот кадр получен. В нашем примере у моста только два порта, поэтому он передает кадры с порта 1 на порт 2, и наоборот. Отличие работы моста в этом режиме от повторителя заключается в том, что он передает кадр, предварительно буферизуя его, а не бит за битом, как это делает повторитель. Буферизация разрывает логику работы всех сегментов как единой разделяемой среды.

Одновременно с передачей кадра на все порты мост изучает адрес источника кадра и делает запись о его принадлежности к тому или иному сегменту в своей адресной таблице. Эту таблицу также называют таблицей фильтрации, или продвижения. Например, получив на порт 1 кадр от компьютера 1, мост делает первую запись в своей адресной таблице:

МАС -адрес 1 - порт 1.

Эта запись означает, что компьютер, имеющий МАС-адрес 1, принадлежит сегменту, подключенному к порту 1 коммутатора. Если все четыре компьютера данной сети проявляют активность и посылают друг другу кадры, то скоро мост построит полную адресную таблицу сети, состоящую из 4-х записей - по одной записи на узел (см. рис. 13.4).

При каждом поступлении кадра па порт моста он, прежде всего, пытается найти адрес назначения кадра в адресной таблице. Продолжим рассмотрение действий моста на пример (см. рис. 13.4).

При получении кадра, направленного от компьютера 1 компьютеру 3, мост просматривает адресную таблицу на предмет совпадения адреса в какой-либо из се записей с адресом назначения - МАС-адресом 3. Запись с искомым адресом имеется в адресной таблице.

Мост выполняет второй этап анализа таблицы - проверяет, находятся ли компьютеры с адресами источника и назначения в одном сегменте. В примере компьютер 1 (МАС-адрес 1) и компьютер 3 (МАС-адрсс 3) находятся в разных сегментах. Следовательно, мост выполняет операцию продвижения (forwarding) кадра - передает кадр на порт 2, ведущий в сегмент получателя, получает доступ к сегменту и передаст туда кадр.

Если бы оказалось, что компьютеры принадлежали одному сегменту, то кадр просто был бы удален из буфера. Такая операция называется фильтрацией (fikering).

Если бы запись о МАС-адреес 3 отсутствовала в адресной таблице, то есть, другим и словами, адрес назначения был неизвестен мосту, то он передал бы кадр на все свои порты, кроме порта - источника кадра, как и на начальной стадии процесса обучения.

Процесс обучения моста никогда не заканчивается и происходит одновременно с продвижением и фильтрацией кадров. Мост постоянно следит за адресами источника буферизуемых кадров, чтобы автоматически приспосабливаться к изменениям, происходящим в сети, - перемещениям компьютеров из одного сегмента сети в другой, отключению и появлению новых компьютеров.

Входы адресной таблицы могут быть динамическими, создаваемыми в процессе самообучения моста, и статическими, создаваемыми вручную администратором сети. Статические записи, но имеют срока жизни, что дает администратору возможность влиять на работу моста, например, ограничивая передачу кадров с определенными адресами из одного сегмента в другой.

Динамические записи имеют срок жизни - при создании или обновлении записи в адресной таблице с ней связывается отметка времени. По истечении определенного тайм-аута запись помечается как недействительная, если за это время мост не принял ни одного кадра с данным адресом в поле адреса источника. Это дает возможность мосту автоматически реагировать на перемещения компьютера из сегмента в сегмент - при его отключении от старого сегмента запись о принадлежности компьютера к этому сегменту со временем вычеркивается из адресной таблицы. После подключения компьютера к другому сегменту его кадры начнут попадать в буфер моста через другой порт, и в адресной таблице появится новая запись, соответствующая текущему состоянию сети.

Кадры с широковещательными МАС-адресами, как и кадры с неизвестными адресами назначения, передаются мостом на все его порты. Такой режим распространения кадров называется затоплением сети (flooding). Наличие мостов в сети не препятствует распространению широковещательных кадров по всем сегментам сети. Однако это является достоинством только тогда, когда широковещательный адрес выработан корректно работающим узлом.

Нередко в результате каких-либо программных или аппаратных сбоев протокол верхнего уровня или сетевой адаптер начинает работать некорректно, а именно постоянно с высокой интенсивностью генерировать кадры с широковещательным адресом. Мост в соответствии со своим алгоритмом передает ошибочный трафик во все сегменты. Такая ситуация называется широковещательным штормом (broadcast, storm).

На рис. 13.5 показана типичная структура моста. Функции доступа к среде при приеме и передаче кадров выполняют микросхемы MAC, которые идентичны микросхемам сетевого адаптера.

Рис. 13.5. Структура моста/коммутатора

Протокол, реализующий алгоритм коммутатора, располагается между уровнями MAC HLLC.

На рис. 13.6 показана копия экрана терминала с адресной таблицей моста.

Рис. 13.6. Адресная таблица коммутатора

Из выводимой на экран адресной таблицы видно, что сеть состоит из двух сегментов - LAN А и LAN В. В сегменте LAN А имеются, по крайней мере, 3 станции, а в сегменте LAN В - 2 станции. Четыре адреса, помеченные звездочками, являются статическими, то есть назначенными администратором вручную. Адрес, помеченный плюсом, является динамическим адресом с истекшим сроком жизни.

Таблица имеет поле Dispn - «disposition» (это «распоряжение» мосту о том, какую операцию нужно проделать с кадром, имеющим данный адрес назначения). Обычно при автоматическом составлении таблицы в этом поле ставится условное обозначение порта на­значения, но при ручном задании адреса в это поле можно внести нестандартную операцию обработки кадра. Например, операция Flood (затопление) заставляет мост распространять кадр в широковещательном режиме, несмотря на то, что его адрес назначения не является широковещательным. Операция Discard (отбросить) говорит мосту, что кадр с таким адресом не нужно передавать на порт назначения. Вообще говоря, операции, задаваемые в поле Dispn, определяют особые условия фильтрации кадров, дополняющие стандартные условия их распространения. Такие условия обычно называют пользовательскими фильтрами.

Топологические ограничения при применении мостов в локальных сетях

Рассмотрим это ограничение на примере сети, показанной на рис. 13.7.

Рис. 13.7. Влияние замкнутых маршрутов на работу коммутаторов

Два сегмента Ethernet параллельно соединены двумя мостами, так что образовалась петля. Пусть новая станция с МАС-адресом 123 впервые начинает работу в данной сети. Обычно начало работы любой операционной системы сопровождается рассылкой широковещательных кадров, в которых станция заявляет о своем существовании и одновременно ищет серверы сети.

На этапе 1 станция посылает первый кадр с широковещательным адресом назначения и адресом источника 123 в свой сегмент. Кадр попадает как в мост 1, так и в мост 2. В обоих мостах новый адрес источника 123 заносится в адресную таблицу с пометкой о его принадлежности сегменту 1, то есть создается новая запись вида:

МАС-адрес 123 - Порт 1.

Так как адрес назначения широковещательный, то каждый мост должен передать кадр на сегмент 2. Эта передача происходит поочередно в соответствии с методом случайного доступа технологии Ethernet. Пусть первым доступ к сегменту 2 получает мост 1 (этап 2 на рис. 13.7), При появлении кадра на сегменте 2 мост 2 принимает его в свой буфер и обрабатывает. Он видит, что адрес 123 уже есть в его адресной таблице, но пришедший кадр является более свежим, и он решает, что адрес 123 принадлежит сегменту 2, а не 1. Поэтому мост 2 корректирует содержимое базы и делает запись о том, что адрес 123 принадлежит сегменту 2:

МАС-адрес 123 - Порт 2.

Аналогично поступает мост 1, когда мост 2 передает свою копию кадра на сегмент 2. Далее перечислены последствия наличия петли в сети.

«Размножение» кадра, то есть появление нескольких его копий (в данном случае - двух, но если бы сегменты были соединены тремя мостами - то трех и т. д.).

Бесконечная циркуляция обеих копий кадра по петле в противоположных направле­ниях, а значит, засорение сети ненужным трафиком.

Постоянная перестройка мостами своих адресных таблиц, так как кадр с адресом источника 123 будет появляться то на одном порту, то на другом.

В целях исключения всех этих нежелательных эффектов мосты/коммутаторы нужно применять так, чтобы между логическими сегментами не было петель, то есть строить с помощью коммутаторов только древовидные структуры, гарантирующие наличие единственного пути между любыми двумя сегментами. Тогда кадры от каждой станции будут поступать на мост/коммутатор всегда с одного и того же порта, и коммутатор сможет правильно решать задачу выбора рационального маршрута в сети.

Возможна и другая причина возникновения петель. Так, для повышения надежности желательно иметь между мостами/коммутаторами резервные связи, которые не участвуют в нормальной работе основных связей по передаче информационных кадров станций, но при отказе какой-либо основной связи образуют новую связную рабочую конфигурации без петель.

Избыточные связи необходимо блокировать, то есть переводить их в неактивное состояние. В сетях с простой топологией эта задача решается вручную путем блокирования соответствующих портов мостов/коммутаторов. В больших сетях со сложными связями используются алгоритмы, которые позволяют решать задачу обнаружения петель автоматически.

Беспроводная сетевая технология используется для соединения двух или более устройств и обеспечивает связь через точки доступа для передачи сигналов. — это не что иное, как сеть, которая объединяет несколько компьютеров для отправления и получения данных. Компьютеры при этом должны иметь беспроводные сетевые адаптеры, чтобы связаться с точками доступа. Настройка беспроводной сети обеспечивает передачу данных, которая осуществляется через радиоэфир, а объединение устройств происходит без использования кабельных соединений. Термин «беспроводной» охватывает не только многократно рассмотренный уже на данном сайте Wi-Fi, но и все виды беспроводных технологий и устройств, в том числе сотовую связь и BlueTooth. Объединить все устройства, снабженные беспроводным модулем — компьютеры с беспроводными адаптерами, компьютерные аксессуары (беспроводные мыши, беспроводная клавиатура, пульты дистанционного управления, беспроводные маршрутизаторы, беспроводные сетевые карты), телевизор, планшет, ноутбук, смартфон, веб-камера и т.д.

Беспроводные соединения осуществляются по воздуху с помощью электромагнитных волн (радиочастоты, инфракрасные, спутниковые). Все современные устройства, работающие с популярными операционными системами, такими как Windows XP, Windows 7, Mac OS, Linux, работают с беспроводными сетями.

Существуют различные способы настройки беспроводной сети, называемые «топологией» или «архитектурой» и четыре основных типа стандартов радиочастот для беспроводных сетей: 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g. Основные различия между ними — скорость соединения (802.11 и 802.11b являются самыми медленными в 1-2 Мбит и 5,5-11 Мбит в секунду соответственно). Фактическая скорость передачи данных зависит от количества и размера физических барьеров внутри сети и возможных помех при радиопередачах.

По масштабам охватываемой территории беспроводные сети подразделяются на четыре основных типа.

Беспроводные персональные сети (PAN) .
Это маленькие сети, как правило соединяющие между собой два устройства, например, два смартфона, телефон и гарнитуру или смартфон и ноутбук. Примером является Bluetooth.

Беспроводные локальные сети (WLAN).
WLAN обеспечивают беспроводную связь на относительно небольшой территории или в небольшой группе зданий (предприятия) с помощью радиоволн или инфракрасных сигналов. Сети подключают и связывают неограниченное количество компьютеров и ноутбуков, а это связывает людей, использующих эти компьютеры. Лица внутри рабочей группы соединены через локальные сети. Примером такой сети является Wi-Fi, обеспечивающая доступ в Интернет. Существуют беспроводные локальные сети, узлы которых находятся на расстояния более 12500 км (космические станции и орбитальные центры). Эти сети также относят к локальным.

Беспроводные городские сети (MAN)
Это уже не одна, а целый ряд локальных сетей, связанных вместе). Примером MAN являются Wimax (Yota). Многие локальные сети в связаны между собой в

Глобальные сети WAN (Wide Area Network), которые облегчают общение между людьми посредством электронной почты. Сегодня электронная почта стала самым простым, дешевым способом передачи информации между пользователями. Беспроводные глобальные сети связи охватывает большие географические зоны (самая популярная — Интернет.

Развитие wifi сетей является уникальным и выдающимся в мире технологий. Они легко устанавливаются и имеют низкую стоимость, настройка беспроводной сети не занимает много времени, зато с их помощью можно пользоваться Интернетом через компьютеры и мобильные телефоны (при наличии роутеров). Основным и наиболее важным их преимуществом является отсутствие проводов. Недостатком беспроводных сетей является угроза информационной безопасности, т.к. сигналы радиочастот передаются в пределах, которые вольно или невольно могут быть перехвачены.

Как настроить беспроводные локальные сети и интернет на своем ноутбуке или компьютере с Windows 7 или XP я подробно рассказываю в статьях на данном блоге, поэтому читайте и подписывайтесь на новости блога — вас ждет много интересного!

Отсутствие проводов и, как следствие, привязки к какому-то конкретному месту всегда было значимо для мобильных пользователей, которым оперативный доступ к информации нужен постоянно, независимо от места их нахождения.

Сегодня вариантов беспроводного доступа несколько: мобильная сотовая связь и беспроводные сети передачи данных стандарта 802.11b. Сотовая связь имеет более глобальный охват, но по скоростным характеристикам абсолютно не удовлетворяет современным требованиям по работе с корпоративными приложениями. И в мире все более заметную роль начинают играть беспроводные сети Radio-Ethernet, которые отдельными аналитиками рассматриваются как конкуренты подвижных сетей третьего поколения. Сегодня развитие технологии RadioEthernet достигло очередного рубежа в области скорости передачи данных, частотного ресурса и предоставляемых услуг. Стандарт беспроводных сетей IEEE 802.11b обеспечивает скорость передачи данных до 11 Мбит/с, что вполне достаточно для соединения с корпоративной сетью и навигации по Интернету. Кроме того, все большему их распространению способствует сегодняшняя ситуация на мировом рынке, характеризующаяся снижением цен на беспроводные комплекты (PCMCIA-карты, точки доступа). Сейчас, например, на московском рынке (по данным http://www.price.ru/) можно купить PCMCIA-карту беспроводного доступа по цене от 130 долл.

Изначально технологии беспроводного доступа к сети использовались в качестве дополнения к традиционному проводному, а также в тех местах, куда было невозможно дотянуться кабелем или это было нецелесообразно. Исходя из этого сложился узкий круг областей, в которых беспроводные локальные сети являлись наиболее предпочтительным решением. Речь идет о подключении пользователей в складских помещениях, создании временных линий связи, локальных сетей в музеях, больницах и торговых центрах. Действительно, в ряде случаев невозможно прокладывать проводные коммуникации. например, в торговых центрах, где площади сдаются в аренду и каждый продавец организует павильон в соответствии с собственным дизайном, стационарная розетка проводных коммуникаций становится неудобной (необходимость конфигурировать помещение исходя из местоположения розеток). Другой пример: создание сетей в исторических зданиях, где недопустимо нарушение архитектуры и дизайна. Но все же наиболее популярным применением являются складские и производственные помещения, где зачастую случается, что доступ к данным корпоративной сети есть, но проводного соединения нет или оно недосягаемо. В таких случаях в помещении устанавливают точку радиодоступа, с которой соединяется абонентское устройство, например ноутбук с установленной радиокартой. Однако сегодня отмечается бурный рост пользовательского интереса к беспроводному доступу не только на рабочем месте или в пределах корпорации, но и в дороге, в другом городе, в залах ожидания, в гостиницах и т.д. И если истинная мобильность (доступ к сети в движении) пока достигается только посредством использования сотовых сетей, пусть более медленных, но зато с более широким охватом таких, например, как сети CDPD (Cellular Digital Packet Data), популярные в США, то фиксированный мобильный доступ легко реализуется с помощью стандарта беспроводной связи IEEE 802.11b. Чем не преминули воспользоваться расторопные операторы - сети беспроводного доступа были развернуты в аэропортах, залах ожидания вокзалов и других публичных местах. Сегодня «белым воротничкам» - работающим в пути бизнесменам - доступны несколько публичных беспроводных сетей доступа, к которым они могут подключиться, например ожидая рейс, со своим оборудованием или взять карту беспроводного доступа напрокат. По данным WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), сейчас в аэропортах, центрах проведения конференций и других публичных местах развертываются общедоступные беспроводные локальные сети, которые в будущем смогут образовать своего рода глобальную беспроводную сеть, состоящую из «горячих точек» доступа к беспроводной среде передачи данных. Сегодня через эти точки мобильные пользователи могут подключаться к службам Интернета и к корпоративным сетям со скоростью 11 Мбит/с, используя персональные компьютеры (ноутбуки или PDA) с поддержкой стандарта 802.11b.

Подобные примеры есть и в нашей стране - в середине сентября на конференции АДЭ «Итоги и перспективы развития Интернет в России» в пансионате «Ватутинки» компанией CompTek была организована беспроводная локальная сеть, а участникам конференции раздавались PCMCIA-карты, с помощью которых ноутбук соединялся с WLAN. Результат налицо - быстро, удобно и никаких проводов.

Перемещение без проблем, или Роуминг в беспроводных сетях

С точки зрения пользователя все довольно просто (правда, пока не совсем удобно) - подключился, поработал, оплатил услуги и все. Но с точки зрения операторов все не так прозаично - сейчас провайдеры беспроводных сетей очень серьезно озабочены уточнением технических и экономических деталей межсетевого роуминга, реализация которого позволит пользователям беспроводных локальных сетей подключаться к системам практически любых провайдеров беспроводного доступа, по аналогии с роумингом сотовых сетей. Проблема заключается в тарификации, выписках счетов и авторизации «гостевых» пользователей в беспроводных сетях. Действительно, при отсутствии роуминговых соглашений между операторами пользователю каждый раз по прибытии в новое место необходимо будет заключить договор на обслуживание, авторизоваться и оплатить услуги. В итоге на «официальные мероприятия» тратится масса времени, которое можно было бы использовать «по делу». Также пользователю неудобно получать в конце месяца счета от десятка провайдеров за пользование услугами беспроводного доступа. Именно поэтому ассоциация WECA, в которую вошли компании 3Com, Cisco Systems, IBM, Intel, Microsoft, разрабатывает общесетевые стандарты, необходимые для поддержки роуминга. Эта инициатива ставит своей целью обеспечить совместный доступ к данным о подключениях абонентов и биллинговой информации, так что сколько бы Интернет-провайдеров ни использовал абонент, мотаясь по командировкам, в итоге он получит счет только от одного «домашнего» провайдера. А кроме того, отпадает необходимость сложной авторизации мобильных пользователей в новой сети - достаточно будет только ввести свои учетные данные, и система самостоятельно определит, пользователь какого провайдера оказался в «гостевой» сети.

Этим летом уже была представлена предварительная версия межсетевого роуминга, разработанная группой WISPR (Wireless Internet Service Provider Roaming), входящей в состав WECA. Основной задачей данной группы является разработка решения, предоставляющего абоненту возможность использовать единый идентификатор и пароль для доступа в Интернет через сеть любого оператора. Также группа работает над дополнением протокола RADIUS специальными атрибутами, такими как имя пользователя, время работы в Сети, принятые или переданные байты и т.д. Туда же будет включена информация о местонахождении пользователя, что позволит предоставлять клиенту дополнительные информационные услуги.

Несмотря на, казалось бы, простую задачу роуминга, здесь есть ряд подводных камней, например довольно сложно определить метод проведения транзакций между провайдерами при обработке Интернет-сессий пользователей. У группы WISPR нет точного графика выполнения работы, поэтому сейчас трудно сказать, когда роуминг 802.11b станет реальностью. Однако, по мнению некоторых фирм-участников, WISPR подготовит заключительный документ уже к концу этого года. Пользователи же смогут рассчитывать на массовое внедрение роуминга в течение последующих двух лет. Хотя можно ожидать и более сжатых сроков налаживания роуминговых отношений. Во-первых, темпы реализации должны расти по мере того, как к проекту будут присоединяться все новые телекоммуникационные компании-операторы и производители оборудования. Во-вторых, согласно отчету Cahners In-Stat, рынок 802.11b будет продолжать расти стремительными темпами. И в 2005 году, по этим оценкам, на оборудование беспроводных локальных сетей будет израсходовано около 6,4 млрд. долл. А согласно отчету Allied Business Intelligence, Inc. (ABI), рынок беспроводных локальных сетей вырастет с 969 млн. долл. в 2000 году до 4,5 млрд. долл. в 2006-м. В соответствии с этим источником наибольший рост WLAN (Wireless Local Area Network) ожидается в местах общего пользования, кафе, здравоохранительных учреждениях, академических городках и в домашних системах. А количество установленных точек беспроводного доступа возрастет с 4,9 млн. в 2000 году до 55,9 млн. в 2006-м. По мнению аналитиков ABI, стандарт 802,11b (или как его еще называют - Wi-Fi) в настоящее время является доминирующим в секторе беспроводных систем передачи данных, но в ближайшем будущем его потеснит новая версия - 802,11a. Продукты, основанные на стандарте 802,11a, которые появятся в 2002 году, уже к 2005 году отвоюют 50% рынка у своего «младшего брата» - 802,11b. В связи с этим большинство участников рынка очень рассчитывают на скорое появление устройств, работающих в стандарте 802.11а, который обеспечивает передачу данных со скоростями до 54 Мбит/с. Эдакий FastEthernet для радиоканала. Во-первых, эти устройства не только более скоростные, они функционируют в новом диапазоне 5,5 ГГц, вполне свободном для работы БСПД. Кроме того, в новом диапазоне появится возможность сделать частотное разнесение для Indoor- и Outdoor-систем.

Россия идет своим путем

Мировые тенденции развития публичных сетей беспроводного доступа вполне могут внушать оптимизм, однако для нашей страны картина не столь радужная. Специфика России - в использовании стандарта беспроводной связи 802.11b для построения беспроводных сетей передачи данных (БСПД) масштаба города или района. По словам Петра Кочегарова, технического директора CompTek и руководителя рабочей группы АДЭ по беспроводным сетям, в России 95% построенных сетей - городские. Основная задача, которую решают беспроводные сети, - организация «последней мили» в условиях сложной топографической обстановки, полного отсутствия проложенных кабельных каналов. другими словами, RadioEthernet - единственный способ организации связи при невозможности использования кабельных систем. А в нашей стране подобных задач довольно много.

Что же касается локальных беспроводных сетей, то здесь ситуация несколько сложнее западной. И дело не только в высокой цене на адаптеры для беспроводной связи, стоимость которых практически на порядок выше популярных сетевых адаптеров, но и в обязательном лицензировании частотного диапазона. При этом не делается различий, где покупатель будет использовать беспроводное оборудование - в помещении (у себя в офисе, на складе, в торговом центре) или на улице (организация «последней мили»), лицензирование обязательно.

С одной стороны, на сегодняшний день практически не возникает проблем получения частоты и разрешения и почти все операторы постоянно «варятся в этой каше», а с другой - есть абсолютно понятное желание существенно упростить процедуру. А для локального использования (indoor-решения) - вообще отменить лицензирование.

В этом отношении уже есть сдвиги - на прошедшей в начале июня 6-й конференции «БЕСЕДА» (Беспроводные сети передачи данных), организованной московской компанией CompTek, стало ясно, что у государства есть понимание сложившейся ситуации и несовершенства процедуры получения разрешений. И в скором времени можно ожидать существенных упрощений в получении разрешений на использование беспроводных систем передачи данных, а для внутренних решений (локальные беспроводные сети без выхода на улицы) даже станет возможным использование беспроводного оборудования в уведомительном порядке (купил и используй, только поставь в известность соответствующие органы).

На сегодняшний день многие производители (см., например, статью «Сетевое оборудование LG. Часть 2» в этом номере) добавили в линейки своего сетевого оборудования комплекты для организации локальных беспроводных сетей. Основной особенностью этих решений помимо сравнительно низкой цены стало снижение мощности сигнала со 100 до 30 мВт, что вполне достаточно для внутреннего использования, но не мешает и уличным системам. Так что, возможно, уже к концу этого года распространение будет осуществляться в уведомительном лицензионном порядке - естественно, при выполнении некоторых ограничений на использование (по мощности сигнала, например). Прогноз этот абсолютно реален, поскольку на сегодняшний день уже существуют прецеденты отмены необходимости лицензирования оборудования (например, DECT-телефоны, сотовые телефоны и некоторые другие).

«Беспровода» становятся доступнее

В заключение нашего обзора отметим, что беспроводные системы становятся доступнее не только благодаря сетевым вендорам, которые расширяют свои линейки за счет оборудования беспроводного доступа. Причем большую часть этого оборудования составляют устройства для организации именно локальных беспроводных сетей. Кроме того, появление на рынке недорогих беспроводных комплектов от D-Link, Compex LynkSys и LG опустило планку вступления в «беспроводное братство» ниже 150 долл. за карту, а если пересчитать в минимальной конфигурации (2 карты и точка доступа), то, по данным http://www.price.ru/ , минимальная стоимость подключения одного порта на 20.09.2001 составит всего 180 долл. (при использовании точки доступа Compex Waveport WP11 и 2 PCMCIA-карт COMPEX WL11-E).

Стоит отметить и движение в этом направлении и производителей переносных компьютеров. Так, например, компания Dell еще в прошлом году выпустила на рынок модель Latitude со встроенной в корпус антенной и интегрированной картой беспроводного доступа. Антенна в этой модели связана с отсеком MiniPCI, что дает возможность организовывать беспроводной доступ к локальной сети по стандарту 802,11b.

Компания Compaq, в свою очередь, выпустила на рынок серию Compaq Evo, некоторые модели которой (например Evo N400c) оснащены новым интерфейсом MultiPort. Модуль, подключаемый к этому интерфейсу, расположенному на внешней стороне экранной панели, обеспечивает функции беспроводной связи все по тому же стандарту 802,11b.

Как видим, примеров много. И это позволяет надеяться на светлое беспроводное будущее.

КомпьютерПресс 10"2001

Беспроводная локальная сеть (Wireless LAN - WLAN) обеспечивает выполнение всех функций и сохранение всех преимуществ традиционных технологий локальных сетей LAN, таких, как Ethernet, без ограничений на длину провода или кабеля. Типичными устройствами беспроводной локальной сети являются беспроводные сетевые адаптеры NIC, беспроводные точки доступа и беспроводные мосты.

В данном примере мы используем соединения устройств, как с помощью Ethernet технологий, так и группу стандартов IEEE 802.11, - базовый стандарт для WLAN, известен пользователям более по названию Wi-Fi.

Точка доступа (Access Point - AP) , называемая также базовой станцией, представляет собой беспроводной приемопередатчик локальной сети LAN, который выполняет функции концентратора, т.е. центральной точки отдельной беспроводной сети, или функции моста - точки соединения проводной и беспроводной сетей. Использование нескольких точек AP позволяет обеспечить выполнение функций роуминга (roaming), что предоставляет пользователям беспроводного доступа свободный доступ в пределах некоторой области,
поддерживая при этом непрерывную связь с сетью.

Беспроводной мост, - обеспечивает высокоскоростные (11 Мбит/с) беспроводные соединения большой дальности в пределах видимости (до 25 миль), подразумевается видимость в радиотехническом понимании, - зона покрытия антенны, между сетями Ethernet. В беспроводных сетя любая точка доступа может быть использована в качестве повторителя (точки расширения).

Преимущества от выделенной ЛВС:

Материалы и инструменты: Важным условием качественной работы Wi-Fi сети является правильный выбор антенны, соединительного кабеля,а так же правильной подборки активного сетевого беспроводного оборудования. Опыт установки и использования Wi-Fi оборудования показывает, что на качество связи влияют все компоненты сети: выходная мощность и чувствительность передатчика, качество антенн, соединительных кабелей и разъёмов. В реальных условиях, качество любого приемного устройства определяется способностью определять полезный сигнал на фоне помех от соседних точек доступа, атмосферных и промышленных шумов.

Последовательность при монтаже безпроводной ЛВС.

Прокладываем витую пару. Какой кабель выбрать.

Витая пара подразделяется на категории в зависимости от диапазона рабочих частот и, соответственно, пропускной способности. Большинство организующихся на сегодняшний день локальных сетей в качестве канала передачи используют UTP категории 5е. Этот кабель вполне обеспечивает достаточную для дома и офиса пропускную способность до 100 Мбит/с. Однако для офиса с серьезным внутренним информационным трафиком больше подойдет витая пара категории 6 или 6а, на которой строятся сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

Какая должна быть жила у кабеля витая пара, достоинства и недостатки.

* Основное различие категорий витой пары – это частота передаваемого сигнала, что, в свою очередь, определяет качество и скорость передачи данных. Категории 5 и 5е работают в полосе частот до 100 МГц. С использованием кабеля категории 5е скорость передачи данных, при этом, может составлять до 1 ГБит/с, поэтому Кабель этой категории, в данный момент, является наиболее распространенным для прокладки компьютерных сетей.

Роутер , - мозг всей сети! Основной узел управления локальной сети. Так же, на нем совершаются настройки по распределению доступа к тем или иным ресурсам сети. Плюс ко всему прочему, за стабильную работу канала отвечает только он, - маршрутизатор (ну иногда ещё провайдер). Первым делом

Подробное описание

Беспроводная локальная сеть (WLAN) представляет собой беспроводную компьютерную сеть , которая связывает два или более устройств с помощью метода беспроводного распределения (часто с расширенным спектром или OFDM) в пределах ограниченной области, таких как дома, школы, компьютерной лаборатории или офисного здания. Это дает пользователям возможность передвигаться в пределах локальной зоны покрытия и по-прежнему быть подключенными к сети , а также может обеспечить подключение к Интернету . Большинство современных беспроводных локальных сетей основаны на стандартах IEEE 802.11, продаваемые под торговой маркой Wi-Fi .

Беспроводные локальные сети стали популярными в быту, благодаря простоте установки и использования, а также в коммерческих комплексах, предлагающих беспроводный доступ к своим клиентам, часто бесплатно.

А знаете ли Вы, что... Нью-Йорк, к примеру, начал пилотную программу по предоставлению городским рабочим во всех районах города беспроводного доступа в Интернет.

Изначально аппаратные средства WLAN (Wireless Local Area Network) использовались только в качестве альтернативы кабельной сети , где использование кабелей было труднодоступным или невозможным вовсе.

СТАНЦИИ
Все компоненты, которые могут быть соединены в беспроводную среду в сети, называются станциями . Все станции оснащены беспроводными контроллерами сетевого интерфейса (WNICs) . Беспроводные станции попадают в одну из двух категорий: точки беспроводного доступа и клиентов . Точки доступа , как правило, беспроводные маршрутизаторы являются базовыми станциями для беспроводной сети . Они передают и принимают радиочастоты для беспроводных устройств с поддержкой для связи с другими. Беспроводными клиентами могут быть мобильные устройства, такие как ноутбуки, карманные персональные компьютеры, IP-телефоны и другие смартфоны или стационарные устройства, такие как настольные компьютеры и рабочие станции, которые оснащены беспроводным сетевым интерфейсом .

БАЗОВЫЙ КОМПЛЕКТ
Базовый набор обслуживания представляет собой совокупность всех станций, которые могут взаимодействовать друг с другом на физическом уровне. Каждый набор имеет идентификационный номер и называется BSSID , который является MAC-адресом точки доступа , обслуживающей базовый сервис.

Есть два типа базового набора обслуживания : Независимый BSS (IBSS) и инфраструктура BSS . Независимый BSS (IBSS) представляет собой специальную сеть, которая не содержит точек доступа , что означает, что они не могут подключаться к любым другим основынм службам.

РАСШИРЕННЫЙ НАБОР УСЛУГ
Расширенный набор обслуживания (ESS) представляет собой набор связных BSS , точки доступа в котором соединены системой распределения. Каждая ESS имеет идентификатор, называемый идентификатор SSID , который является 32-байтовой строкой символов.

СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Система распределения (DS) соединяет все точки доступа в Расширенном наборе услуг . DS может использоваться для увеличения зоны покрытия сети через роуминг между ячейками.

Также, DS может быть проводной или беспроводной . Современные беспроводные системы распределения в основном базируются на WDS или сетчатых протоколах, однако используются и другие системы.