Без проводов

Несмотря на предшествующие трудности, беспроводные технологии для локальных сетей становятся жизнеспособным решением для организаций, где по тем или иным причинам прокладка кабелей невозможна.

Хотя благодаря обеспечиваемой ими мобильности беспроводные технологии давно используются на вертикальных рынках, беспроводные локальные сети не нашли пока широкого применения в корпоративных сетевых средах. Причины этого следующие — традиционно высокие цены на оборудование, ограничения на расстояние, проблемы производительности и отсутствие совместимости между продуктами.

Однако последние достижения в радиочастотных технологиях и прогресс в области стандартов помогли сделать беспроводные сетевые технологии куда более привлекательной опцией для связи локальных сетей внутри здания, а также в разных зданиях (причем здания могут отстоять друг от друга на расстояние до 40 км).

А со снижением цен на оборудование потенциал беспроводных технологий как экономичной альтернативы проводным сетям становится все более очевиден. Так, расчетный период окупаемости инвестиций для беспроводных локальных сетей снизился до полугода-года.

В этой статье мы рассмотрим ситуацию в области технологий, стандартов и на рынке. Мы также познакомимся с имеющимися типами систем и проследим тенденции развития технологий и рынка.

ИСТОРИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Основной стандарт на беспроводные продукты, 802.11, состоит, по сути, из трех отдельных стандартов — на технологию прямой модуляции (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), с псевдослучайным выбором частот (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) и на инфракрасную передачу.

После семи лет работы в 1997 году IEEE ратифицировал 802.11. Стандарт 802.11 содержит спецификации на физический и MAC-уровни для беспроводных локальных сетей в диапазоне частот 2,4 ГГц. Он определяет скорость передачи данных в 1 Мбит/с для FHSS, а также в 1 и 2 Мбит/с для DHSS. В настоящее время IEEE занимается разработкой стандарта с поддержкой более высоких скоростей передачи.

Джоэл Кметц, вице-президент по маркетингу в Solectek (http://www.solectek.com), говорит, что 802.11 остается единственной спецификацией, в соответствии с которой производители могут разрабатывать свои продукты. «Однако это не означает, что все тут же возьмут этот стандарт на вооружение», — подчеркивает он.

Марк Боссе, вице-президент RadioLAN (http://www.radiolan.com), соглашается с ним: «Свои собственные стандарты на беспроводные технологии предлагают около десятка групп и консорциумов. Однако следует помнить, что все эти беспроводные сети создавались для подключения к кабельным сетям и совместной с ними работы».

«Стандарты вряд ли смогут оказать непосредственное влияние на спрос, — добавляет Боссе. — Определяющее значение будет иметь то, какие преимущества для бизнеса даст применение данной конкретной технологии». Однако очевидно, что стандартизация имеет важное значение для пользователей, так как они вряд ли захотят приобретать оборудование без определенной степени уверенности в его совместимости.

Усилия в области стандартизации предпринимает также Wireless LAN Interoperability Forum (WLAN Forum, http://www.wlif.com). WLAN Forum — это консорциум производителей, созданный в 1996 году в целях обеспечения совместимости между их продуктами.

Форум предложил свой стандарт Open Air. Целью его принятия было обеспечение передачи данных, роуминга, защиты, конфигурирования и сосуществования (последнее определяется как способность продуктов взаимодействовать друг с другом, не создавая помех).

Bluetooth Special Interest Group (http://www.bluetooth.com) в настоящее время работает над спецификацией на беспроводную передачу данных для устройств на базе технологии передачи в размытом спектре на частотах 2,4 ГГц, таких, как сотовые телефоны и портативные компьютеры. Основной скоростью передачи данных для технологии, на которую Bluetooth делает свою ставку, является 1 Мбит/с, но цель группы состоит в увеличении ее в будущем до 2 Мбит/с.

Спецификация протокола разделяемого беспроводного доступа (Shared Wireless Access Protocol, SWAP) рабочей группы HomeRF (http://www.homerf.org) описывает беспроводную передачу данных и речи между устройствами в пределах дома пользователя, например между ПК и сотовыми телефонами. Среди прочих группа хочет ввести такие функции, как включение домашних электронных систем посредством подачи голосовых команд с беспроводной трубки при посредничестве ПК и интеллектуальный перевод телефонных звонков между несколькими беспроводными трубками и факс-аппаратами.

Инициативы, подобные Bluetooth и SWAP, нацелены главным образом на индивидуальных пользователей, а не на корпоративные локальные сети, и касаются систем, предназначенных для использования в малых/домашних офисах. Они служат лишним подтверждением того, какое влияние быстро развивающийся рынок SOHO оказывает на беспроводные технологии.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Для понимания сегодняшнего уровня и места беспроводной технологии полезно рассмотреть ее основы. При технологии FHSS данные посылаются короткими пакетами с переходом с одной частоты на другую в соответствии с заранее заданным шаблоном. Последовательность переходов должна быть синхронизирована передатчиком и приемником, так как при отсутствии должной синхронизации данные могут оказаться потеряны. Расстояние, на которое сигнал может передаваться без искажений, зависит от конструкции стен и полов, через которые сигналу придется проникать.

Системы FHSS считаются менее подверженными помехам вследствие постоянного изменения частоты, что к тому же затрудняет перехват передачи. Другое преимущество пониженной интерференции в системах FHSS состоит в том, что в пределах одной и той же физической области может быть введено несколько последовательностей перехода и, таким образом, увеличена суммарная доступная ширина полосы.

В больших зданиях, особенно в многоэтажных, антенны или точки доступа требуется размещать так, чтобы зоны их действия перекрывались. Это позволяет обеспечить надежную связь с беспроводными устройствами при их переносе из одной ячейки в другую.

Пользователи могут перемещаться между точками доступа со сменой каналов, что делает технологию FHSS более гибкой с позиций роуминга, чем DSSS.

DSSS — это высокоскоростная технология с разнесением сигнала по широкому диапазону. Для передачи каждый бит данных преобразуется в избыточный битовый шаблон (так называемый микрокадр — chip). Если при передаче один или более битов окажутся искажены, то исходные данные могут быть тем не менее восстановлены без повторной передачи. Такая встроенная самозащита в определенных ситуациях позволяет значительно увеличить эффективность процесса передачи данных.

DSSS может использоваться вместо выделенных или оптических линий в качестве моста между сегментами локальной сети в разных зданиях в конфигурациях «точка-точка» и «точка-группа». В DSSS роуминг между различными точками доступа возможен только на том же канале, поэтому с этой позиции DSSS менее эффективна, чем FHSS.

В случае прямых соединений системы DSSS способны осуществлять передачу со скоростями до 11 Мбит/с на расстояние до 40 км. В случае же нескольких получателей, когда сигнал передается в широком секторе, дальность устойчивого приема сигнала может оказаться много меньше 40 км — все зависит от числа получателей и расстояний между ними. Таким образом, выбор микроволновых передающих и принимающих антенн приобретает решающее значение. При отсутствии должного баланса между сетевыми компонентами ближайшие к антенне точки могут монополизировать всю доступную пропускную способность, а удаленные точки, соответственно, будут испытывать жесточайший недостаток пропускной способности.

Другая характерная для DSSS проблема — затухание сигнала. Ее влияние может быть ослаблено за счет применения таких устройств, как усилители и антенны с большим коэффициентом усиления.

Наряду с использованием технологии DSSS для организации связи между зданиями в территориальной сети некоторые компании рассматривают беспроводную связь как средство для решения задач архивирования или дублирования данных в удаленных узлах на случай аварии.

ОБЗОР РЫНКА

Одним из игроков на рынке DSSS является компания Solectek. Среди ее продуктов — беспроводные мосты/маршрутизаторы Ethernet MP1100-E (11 Мбит/с), MP550-E (5,5 Мбит/с) и MP200-E (2 Мбит/с). В случае прямых соединений устройства серии MP способны осуществлять передачу на расстояние до 40 км в диапазоне 2,4 ГГц. Они легко модернизируются на месте.

Компания предлагает несколько антенн с переменным и высоким коэффициентом усиления, а также антенны с многолепестковой диаграммой направленности, способные передавать данные на 24 подстанции. Для увеличения протяженности канала связи несколько систем могут быть установлены одна за другой.

Solectek сотрудничает с компанией Sosinc (http://www.sosinet.com), среди предложений которой имеются IP-шлюзы. Система Sovereign Voice over IP от Sosinc позволяет подключить до 96 голосовых портов к устройствам серии MP для передачи трафика данных, голоса и факсов. Дополнительные сервисы включают Caller ID, сокращенный набор номера и постановку вызова на ожидание.

SpeedLAN 10ptp от Speedcom (http://www.speedlan.com) представляет собой систему DSSS на 10 Мбит/с, функционирующую в диапазоне 2,4 ГГц. Радиус ее действия составляет 15 км и более. SpeedLAN 10ptp может использоваться совместно с другими продуктами Speedcom, такими, как SpeedLAN ISP (эта система предназначена для рынка провайдеров Internet) и беспроводным модемом Speedcom E-1/T-1 для создания беспроводных городских сетей. Кроме того, Speedcom предлагает такие продукты, как SpeedLAN 10 с различными комбинациями портов на 2 и 10 Мбит/с и SpeedLAN Plus с максимум тремя портами на 2 Мбит/с.

Lucent Technologies наделала много шума на рынке беспроводных локальных сетей своим недавним приобретением линии продуктов WaveLAN (http://www.wavelan.com).

Система WaveLAN/IEEE представляет собой продукт на базе технологии DSSS и осуществляет передачу со скоростью 2 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц. Вспомогательные продукты включают беспроводной мост WavePoint II, адаптеры для шины ISA и PC Card, точки доступа и антенны. Кроме того, Lucent предлагает в помощь администратору программное обеспечение для установки и конфигурации WaveManager.

WaveLAN/IEEE Turbo работает со скоростью 10 Мбит/с. По информации Lucent, продукт имеет функцию автоматического выбора оптимального режима работы в конкретной среде.

Кроме того, Lucent недавно представила WaveLAN Ethernet Converter (Wave LAN/EC), с помощью которого такие устройства, как сетевые принтеры, настольные компьютеры и кассовые аппараты, могут взаимодействовать с сетью WaveLAN. WaveLAN/EC предназначен для устройств, имеющих только интерфейс Ethernet, а WaveLAN/EC-S — для устройств с последовательным интерфейсом и платой Ethernet.

Proxim (http://www.proxim.com) имеет несколько линий продуктов с псевдослучайным выбором частоты. RangeLAN2, главный продукт компании, состоит из мостов/маршрутизаторов со скоростью передачи данных 1,6 Мбит/с по одному каналу. В одном и том же физическом пространстве система может одновременно поддерживать до пятнадцати каналов, таким образом, общая пропускная способность составляет 24 Мбит/с.

Кроме того, Proxim предлагает адаптеры RangeLAN2 PCMCIA для переносимых устройств. Эти адаптеры имеют сменные антенны малой мощности.

Новый комплект продуктов Proxim под названием Symphony Cordless Networking Suite предназначен для рынка SOHO и позволяет организовать одноранговую сеть со скоростью передачи 1,6 Мбит/с. Полная система содержит беспроводную плату для шины ISA и беспроводную PC Card для организации сети из настольных и портативных компьютеров с возможностью их свободного перемещения. Symphony Cordless Ethernet Bridge подключается через порт Ethernet к маршрутизаторам ISDN, модемным шлюзам DSL и кабельным модемам. Система имеет инструментарий настройки Installation Wizard — полезное дополнение для малоопытных пользователей.

В конце 1998 года Proxim собирается представить адаптер для шины USB для организации беспроводной сети из настольных компьютеров с Windows 95.

Линия продуктов BreezeCom (http://www.breeze.com) содержит точки доступа, мосты Ethernet, адаптеры для рабочих станций и адаптеры PCMCIA. Серия BreezeNet Pro.11 базируется на технологии FHSS для диапазона 2,4 ГГц и предназначена для связи X-терминалов, хостов UNIX и рабочих станций таких производителей, как Sun Microsystems, Hewlett-Packard, Digital Equipment и IBM.

По информации BreezeCom, ее BreezeNet Pro.11 имеет максимальную скорость передачи 3 Мбит/с и при необходимости автоматически переходит на скорость 1 или 2 Мбит/с. Объединение пятнадцати ячеек позволяет достичь совокупной пропускной способности в 15 Мбит/с.

Кроме того, серия BreezeNet Pro.11 содержит точку доступа AP-10, мост для рабочих групп WB-10, PC Card-адаптер SA-PCR, а также одно- и четырехпортовые адаптеры станций.

Aironet Wireless Communications (http://www.aironet.com) предлагает продукты на базе как FHSS, так и DSSS. Продукты серии Aironet 3500 на базе FHSS включают точки доступа, адаптеры PCMCIA, адаптеры для шин ISA и PCI и другое оборудование.

Aironet выпускает также ряд систем DSSS. Недавно предложенная AP4800 Turbo DS представляет собой систему беспроводного доступа со скоростью 11 Мбит/с. По информации компании, продукт может взаимодействовать с 802.11-совместимыми устройствами других производителей на скорости 1 или 2 Мбит/с.

AP4800 поддерживает множество средств управления, в том числе управление с консоли, из браузера Web, по ftp или telnet, с помощью SNMP. Кроме того, он имеет функцию автоматического распределения нагрузки. Aironet предлагает также работающий на частоте 900 МГц по технологии DSSS многоточечный мост BR1000-E.

Продукты компании RadioLAN используют иную, нежели до сих пор рассматриваемые системы, технологию: микроволновую передачу в узком диапазоне. Технология 10BaseRadio позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 10 Мбит/с на расстояние свыше 90 м на открытом воздухе. Системы RadioLAN работают на частотах 5 ГГц.

Предназначенные для использования внутри зданий продукты RadioLAN включают беспроводной BackboneLink на 10 Мбит/с, ISA CardLink для настольных ПК, PC CardLink и MobileLink для портативных компьютеров и беспроводной трансивер DockLink для таких устройств, как принтеры и рабочие станции Macintosh и UNIX.

Для организации связи между зданиями RadioLAN предлагает Campus BridgeLink 347 на 10 Мбит/с с радиусом действия около 1,5 км, а также Campus Bridge Link 357 на 10 Мбит/с с наполовину меньшим радиусом действия.

НА ПЕРЕДНЕМ КРАЕ

Как и в случае других сетевых технологий, беспроводные технологии развиваются в направлении повышения скорости и улучшения совместимости продуктов.

Как указывася в февральском отчете Лори Ф. Пасмуидж, аналитика-исследователя из International Data Corporation (IDC, http://www.idc.com), многие компании беспроводной отрасли объявили о своей поддержке нового набора микросхем Prism II, недавно представленного Harris Semiconductor (http://www.semi.harris.com).

С помощью набора микросхем Prism II системы DSSS могут передавать данные со скоростью 11 Мбит/с. По сравнению со своим предшественником, Prism II содержит всего четыре интегральных микросхемы вместо восьми. Кроме того, он создан на основе кремниево-германиевой технологии, которая, как ожидается, должна позволить сократить потребляемую платой энергию и ее потери на нагревание.

Harris Semiconductor предоставляет производителям беспроводного оборудования принципиальную схему своего набора микросхем. По данным IDC, схема Harris реализована в беспроводных продуктах для локальных сетей таких компаний, как Samsung, Zoom и InTalk. Другие партнеры Harris, в частности No Wires Needed, Aironet и ShareWave, взяли ее радиокомпонент и разработали собственные принципиальные схемы, добавив другие компоненты таких поставщиков, как Lucent и AMD.

Набор микросхем Prism II предназначен для следующих типов беспроводных устройств: адаптеры рабочих станций для шин ISA/PCI, платы PCMCIA и концентраторы. Создававшаяся для организации высокоскоростной беспроводной связи между домашними ПК технология Osprey компании ShareWave представляет собой усовершенствование принципиальной схемы Harris и предназначена для беспроводной передачи мультимедийных данных, видео и аудио между ПК и с ПК на телевизор. Это позволит беспроводному рынку занять «неподконтрольные территории» мира связи и развлечений.

Среди других компаний, собирающихся использовать Prism II, — Cyrix, Nortel Networks и Solectek.

Один из наиболее быстро растущих секторов рынка высокоскоростных средств соединения для глобальных сетей в США — это образование. «Internet стал буквально доминирующим фактором на этом рынке», — говорит Пасмуидж из IDC. Из-за ограниченного финансирования школьные округа не всегда имеют средства, чтобы заплатить за выделенные линии для подключения шести, восьми и более школ. В случае же беспроводной технологии им будет достаточно одной выделенной линии для организации соединений Internet между управлением и школьными зданиями за счет использования возможностей широковещания технологии прямой модуляции.

Федеральные гранты на подключение пригородных и сельских школ к Internet часто оказываются вполне достаточны для покрытия расходов на беспроводное сетевое оборудование, так как в этом случае округу приходится платить только за одну выделенную линию. В старых школьных зданиях, где проводка отсутствует, беспроводные сети могут оказаться вообще единственным способом подключения к управлению округа.

Как отмечалось выше, другая область, где наблюдается рост, — рынок SOHO. Такие производители, как Proxim и RadioLAN, всерьез вознамерились вывести беспроводные технологии на рынок домашних офисов и небольших компаний. По прогнозам IDC, в 1999 году рынок дешевого высокоскоростного беспроводного оборудования может составить несколько сотен миллионов долларов. «В малых компаниях и небольших офисах беспроводная технология может заменить локальную сеть», — утверждает Пасмуидж.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Как и спутниковые сети, беспроводные наземные сети выходят за пределы своих нишевых рынков на широкую дорогу коммерческих приложений. Последние достижения в области беспроводных технологий должны привести, например, к более широкому развертыванию видеоконференций внутри зданий и на корпоративной территории в обход перегруженных сетевых магистралей.

Функционирующие в том же диапазоне частот 902—928 МГц, что и некоторые беспроводные сетевые продукты малой мощности, портативные телефоны также приобретают популярность на рабочих местах. Link Wireless Telephone System компании SpectraLink (http://www.spectralink.com) придает неожиданный поворот данной концепции. Опирающаяся на технологию FHSS, эта система способна обслужить тысячи пользователей в комплексе офисов цифровыми портативными телефонными трубками с подключением через базовые станции, главные управляющие устройства и УАТС. При этом беспроводные сети в разных зданиях могут быть связаны друг с другом с помощью стандартных или неполных линий Т-1, волоконно-оптических сетей и других цифровых сетевых технологий для территориальных и глобальных сетей.

Система Link включает также MessageLink компании OnSite Communications (http://www.onsite.com) — Windows-совместимую систему обмена сообщениями и оповещения на базе локальной сети. Среди возможностей MessageLink — отправка текстовых сообщений с сетевых ПК, передача сообщений из Internet, Intranet или локальной сети, и доставка электронной почты на любой внутренний беспроводной телефон в системе.

WaveSpan (http://www.wavespan.com) является показательным примером компаний, добившихся значительных достижений в технической области. Ее Stratum 100 способен осуществлять передачу со скоростью 10 Мбит/с в полнодуплексном режиме в диапазоне 5,8 ГГц и со скоростью 100 Мбит/с в недавно выделенном в США для безлицензионного использования диапазоне U-NII. Это диапазон охватывает частоты с 5,15 ГГц до 5,25 ГГц, с 5,25 ГГц до 5,35 ГГц и с 5,75 ГГц до 5,85 ГГц.

Продукты, подобные Stratum 100, должны помочь в создании сверхвысокоскоростных городских сетей для доступа по Internet или Intranet к централизованным паркам серверов и реализации других требующих высоких скоростей приложений.

ВЫБОР ПО РАЗМЕРУ

При выборе продуктов для организации беспроводных локальных сетей о совместимости необходимо помнить всегда, потому что с расширением и усложнением вашей сети вопрос о ее наличии неизбежно встанет на повестку дня.

Кроме того, вы должны помнить, что продукты для беспроводных локальных сетей значительно различаются как по своим ценам, так и по характеристикам, например максимальной дальности. Прежде чем что-нибудь приобретать, мы советовали бы проверить утверждения поставщика относительно возможностей продукта, так как в реальной обстановке продукты часто не достигают заявленной пропускной способности.

Рассматриваемые продукты

Ресурсы Internet

Детали о спецификации 802.11 можно узнать на узле рабочей группы IEEE P802.11: http://grouper.ieee.org/groups/802/11/index.html.

Информация об отчете под названием «Отдача от инвестиций в беспроводные локальные сети/анализ окупаемости» приведена на сервере Wireless LAN Alliance: http//www.wlana.com.

Статья под названием «Исследование совместимости беспроводных локальных сетей» размещена на сервере Wireless LAN Interoperability Forum: http://www.wlif.com.