Каких же новых стандартов следует ожидать в ближайшее время?

После того как уже половина рабочих групп комитета прекратила свою деятельность, IEEE P802 теперь разделен на две части в соответствии с двумя важнейшими направлениями: Ethernet и радиотехнологии. Число групп, работающих над различными проектами по стандартизации, сократилось с 21 до 11. При этом, как видно из Рисунка 1, радиотехнологии преобладают (синий блок):

  • 802.11 — беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN);
  • 802.15 — беспроводные персональные сети (Wireless Personal Area Network, WPAN);
  • 802.16 — беспроводной широкополосный доступ (Broadband Wireless Access, BWA);
  • 802.18 — технико-консультативная группа по радиорегулированию (Radio Regulatory Technical Advisory Group, RRTAG);
  • 802.19 — технико-консультативная группа по сосуществованию (Coexistence Technical Advisory Group, CTAG);
  • 802.20 — мобильный широкополосный беспроводной доступ (Mobile Broadband Wireless Access, MBWA);
  • 802.21 — независимые от среды услуги эстафетной передачи соединения (Media Independent Handover Services, MIHS);
  • 802.22 — региональные беспроводные сети — использование телевизионных частотных диапазонов для передачи данных (Wireless Regional Area Network, WRAN).

Конечно, Ethernet (802.3 — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD), как и прежде, играет решающую роль, но занимает уже далеко не доминирующее положение, как это было в 90-е гг. Большинство проектов закончено или завершается в этом году. Новых крупных задач пока не просматривается.

Совершенно бессмысленной представляется деятельность группы 802.17 (эластичное пакетное кольцо — Resilient Packet Ring, RPR) — когда-то она была основана в качестве прибежища для оставшихся без работы нормировщиков Token Ring. После отказа IBM от поддержки этого стандарта едва ли найдется производитель, кто действительно в нем заинтересован. У каждого имеется собственное решение проблемы использования колец синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) для передачи Ethernet.

Напротив, высокую активность де-монстрирует рабочая группа 802.1 по высокоуровневым интерфейсам (Higher Level Interfaces, HILI). Учитывая с особой тщательностью интересы провайдеров, она тем самым выходит за рамки традиционных локальных и городских сетей.

РАДИОСЕТИ

В области радиосетей акцент смещается на сегмент локальных и городских сетей. В локальных сетях настоящий фурор произвел стандарт 802.11n, где определяются радиосети с производительностью 100 Мбит/с. В городских сетях основное внимание уделяется мобильным приложениям. Недавно утвержденный стандарт 802.16е способен оказать существенное влияние на образ жизни современного человека: в будущем доступ к Internet станет возможен отовсюду, в том числе в поездах и автомобилях, движущихся с высокой скоростью.

Необходимым условием для этого являются достижение результатов, на которые нацелена группа 802.21 (независимые от среды услуги эстафетной передачи соединения). Речь идет о передаче соединения не только между двумя радиосетями одного типа, но и между радиосетями, построенными на основе разных технологий.

Весьма интересна также деятельность группы 802.22 (региональные беспроводные сети). Цифровизация наземного телевидения (DVB-T) ведет к высвобождению частотных диапазонов, вследствие чего возникает естественное желание использовать их в будущем для передачи данных.

БЕСПРОВОДНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ

В сфере беспроводной связи, как и прежде, доминирующее положение занимает группа 802.11 (см. Рисунок 2), где недавно был подготовлен стандарт 802.11е для поддержки качества услуг (Quality of Service, QoS). Ввиду быстрого заполнения частотных диапазонов в нелицензируемых полосах 2,4 и 5,6 ГГц отрасль нуждается в скорейшем появлении этих функций, поскольку они насущно необходимы для предоставления качественных услуг, к примеру для передачи голоса по IP (Voice over IP, VoIP) по беспроводным сетям.

Самой горячей темой в области беспроводных сетей является технология передачи данных со скоростью 100 Мбит/с (802.11n). Хотя сегодня многочисленные производители и предлагают интерфейсы с соответствующей функциональностью, но речь, к сожалению, идет о решениях, не отвечающих стандартам. Между тем двум доселе непримиримым лагерям MIMO в Комитете по стандартизации (TGn Sync и WWISE) удалось все-таки достичь компромисса. Принятое сообща предложение наконец-то задаст направление для дальнейшей работы. А значит, есть надежда, что соответствующий стандарт все-таки появится — однако пока не ясно, произойдет ли это в текущем году.

Новых стандартов можно ожидать и от рабочих групп 802.11u и 802.11w. Перед обеими поставлены конкретные задачи, и сейчас идет подготовка первых проектов. Группа 802.11u (Wireless Interworking with External Networks) разрабатывает решения по совместной работе с внешними сетями стандарта 802, к примеру UMTS. 802.11v (Wireless Network Management) определяет функции сетевого управления для беспроводных сетей. Кроме того, в области управления группа 802.11w (Protection of Management Frames) занимается защитой управляющих соединений.

С 802.11 тесно сотрудничает группа 802.15 (Wireless Personal Area Networks), отвечающая за стандарт Bluetooth. Ее цель — расширение, а также сужение полосы пропускания. Последнее необходимо для того, чтобы понизить потребление энергии и тем самым повысить время работы устройств (к примеру, датчиков). В процессе подготовки находятся соответствующие расширения и улучшения стандарта 802.15.4 (ZigВee).

БЕСПРОВОДНЫЕ ГОРОДСКИЕ СЕТИ

Наряду с 802.11 в беспроводной области наибольшую активность проявляет группа 802.16 (широкополосный беспроводной доступ) (см. Рисунок 3). После того как в 2004 г. был утвержден необходимый режим работы в условиях отсутствия прямой видимости (non Line of Sight, nLoS), сегодня все вращается вокруг аспекта мобильности (802.16е).

Производители устройств стандарта 802.16 (базовых станций и оборудования для установки у клиента) продемонстрировали возможность взаимодействия своих устройств на форуме WiMAX, а в этом году можно рассчитывать на появление коммерческих сетей стандарта 802.16 и в Европе. Дальний Восток ушел уже гораздо дальше: там под лозунгом WiBro (Wireless Broadband — беспроводной широкополосный доступ) идет широкомасштабное развертывание технологии 802.16.

Однако центральная тема — мо-бильность — развивается не столь гладко, как хотелось бы, поскольку этим аспектом начала заниматься и группа 802.20 (мобильный широкополосный беспроводной доступ). Согласно уставу IEEE, рабочую группу 802.20 не следовало создавать вовсе, учитывая, что уже существовала 802.16е, которая к тому же успела представить практически готовый стандарт, в то время как 802.20 лишь начинает работу над своим. Есть подозрение, что группа 802.20 закончит так же, как и группа 802.12, которая так и не довела дело до конца.

Еще одна проблема дублирования возникла в отношениях между группами 802.16 и 802.22 (беспроводные региональные сети) — обе в большой мере заинтересованы в использовании потенциала освобождаемых телевизионных частотных диапазонов. В этой связи стоит, однако, учитывать, что на телевизионных каналах работают и другие устройства, к примеру беспроводные микрофоны. Их функционированию не должно мешать вновь появляющееся оборудование. Последнее означает, что для использования этих каналов технологию 802.16 необходимо заметно расширить. В качестве решения проблемы группа 802.16, чего доброго, оставит телевизионный частотный диапазон группе 802.22, которая применяет технологию, совместимую с 802.16.

Напоследок вспомним о фуроре, произведенном в IEEE 802 немецкими специалистами: под названием WIGWAM (Wireless Gigabit with Advanced Multimedia Support — беспроводная гигабитная передача с расширенной поддержкой мультимедиа) была представлена гигабитная технология, которая в 2010 г. может стать новой ступенью в развитии беспроводных технологий.

ОБЗОР РАДИОТЕХНОЛОГИЙ

При таком множестве самых разных технологий для повседневного использования в них можно легко запутаться. В Таблице 1 сравниваются важные параметры уже существующих и ожидаемых радиотехнологий.

Среди прочего в таблице отражены и технические проблемы, с которыми приходится бороться UMTS: по сравнению с современными технологиями так называемая спектральная эффективность оказывается менее одной десятой. Следующее поколение UMTS — высокоскоростной пакетный доступ (High Speed Packet Access, HSxPA) — отстает от уровня последующих разработок. В современных методах (ограниченный) эфир используется гораздо эффективнее, чем в UMTS. Техника уже в состоянии предложить 5 бит на 1 Гц. Как показывают стандарт 802.11n и WIGWAM, более высокая скорость передачи данных достигается не дальнейшим уплотнением — т. е. более умной кодировкой, а увеличением числа используемых каналов.

Кое-чего удалось достигнуть и в плане увеличения радиуса действия: если для метода 802.11 (а также UMTS) типичный радиус ячейки составляет 100 м, то методы в 802.16 обеспечивают размер ячейки до 1,5 км. При этом необходимо учитывать, что широкой полосы пропускания (пиковых значений скорости передачи данных) можно достичь лишь при идеальных условиях, т. е. в случае минимальных расстояний. Другими словами, при больших расстояниях пропускная способность заметно падает.

Однако важное отличие между технологиями 802.11 и 802.16 заключается в том, что 802.11 используется в локальных сетях, а 802.16 — в городских. 802.16 предлагает хорошие функции обеспечения безопасности и качества услуг, благодаря которым провайдер в состоянии предоставить гарантированные сетевые услуги.

ETHERNET 802.3

Важные работы в области Ethernet завершены. Стандарт 10 Gigabit Ethernet готов и вышел на рынок. Пожалуй, пропускная способность в 10 Гбит/с — самое большое, что нужно потребителю сегодня. Поэтому постановки более амбициозных задач для 802.3 пока не предвидится.

Действующий стандарт стоит на пяти столпах, два из которых представляют собой исключительно американские стандарты: 10 Gigabit Ethernet и Ethernet на первой миле (Ethernet in the First Mile, EFM). Международные стандарты пока заметно отстают. Группа 802.3ае лишь недавно завершила проект 10GBaseT (10 Gigabit Ethernet по кабелям Категорий 6/7). Таким образом, теперь в составе 802.3 пять рабочих групп, занятых следующими проектами (см. Рисунок 4):

  • 802.3ар — 10GBaseK, 10 Гбит/с (или 1 Гбит/с) в качестве объединительной панели Ethernet;
  • 802.3aq — 10GBaseLRM, 10 Gigabit Ethernet по классической многомодовой проводке;
  • 802.3ar — управление перегрузками;
  • 802.3as — расширение формата кадра;
  • 802.3at — увеличение мощности питания для терминального оборудования.

Исследовательская группа Resi-den-tal Ethernet, судя по всему, перейдет в 802.1, в рамках которой и доведет свое дело до конца. Единственное предложение, способное дать проекту новую жизнь, — медный интерфейс 10 Гбит/с для небольших расстояний (30 м) не понравился ее членам. 10GBaseT пришлось бы конкурировать с этой короткодействующей технологией.

802.3ар — Ethernet для объединительной платы: эта группа получила задачу на стандартизацию летом 2004 г. и работает над спецификацией объединительной платы Ethernet со следующими условиями:

  • использование формата кадров Ethernet и 802.3 в клиентском сервисном интерфейсе МАС (MAC Client Service Interface);
  • сохранение минимальной и максимальной длины кадра существующего стандарта 802.3;
  • поддержка независимого от среды интерфейса (Media Independent Interface, MDI);
  • система функционирует по медным проводам длиной до 1 м (максимум через два разъема) со скоростью 1 Гбит/с или 10 Гбит/с;
  • автосогласование обеспечивает автоматическую подстройку скорости передачи;
  • уровень ошибок должен быть не выше 10-12.

При этом определены три интерфейса:

  • 1000BaseKX — 1 Гбит/с, последовательный порт (зависящий от физической среды — Physical Medium Dependent, PMD);
  • 10GBaseKX4 — 10 Гбит/с, четырехканальный порт;
  • 10GBaseKR — 10 Гбит/с, последовательный порт.

Работы должны завершиться в сентябре 2006 г.

802.3aq — 10 Гбит/с по классической многомодовой проводке: с 2004 г. группа занимается недорогим волоконно-оптическим интерфейсом 10 Гбит/с (10GBaseLRM). Работы должны завершиться в середине года.

802.3ar — управление перегрузками: задание на стандартизацию получено в ноябре 2004 г. В настоящее время идет подготовка спецификации метода, применение которого обеспечивало бы распространение информации о заторах в сети и одновременно позволило ограничивать трафик на участках Ethernet без каких-либо изменений интерфейса MAC/PLS (сигнализация на физическом уровне — Physical Layer Signalling, PLS) или отрицательного влияния на пропускную способность неперегруженных областей. Готовый стандарт обещают представить к декабрю 2006 г., что, безусловно, можно считать весьма амбициозным намерением.

802.3as — расширение формата кадра: задача этой рабочей группы, также поставленная перед ней в ноябре 2004 г., заключается в нахождении решения для увеличения кадра, что необходимо, к примеру, для виртуальных локальных сетей. Пакет Ethernet должен помещаться в конверт переменной длины, чтобы им могли пользоваться и вновь создаваемые приложения. Речь идет не о кадрах Jumbo Frame, а лишь о небольшом удлинении до 2000 байт. Завершение работы над стандартом запланировано на конец 2006 г.

802.3at — увеличение мощности питания терминального оборудования: рабочая группа 802.3at получила свое задание на стандартизацию в сентябре 2005 г. Речь в случае Power over Ethernet Plus (PoE Plus) идет большей частью об увеличении мощности, которую можно передать по кабелям класса D, — минимум до 30 Вт. В рассмотрении находятся самые разные методы, однако совместимость с предыдущим стандартом является обязательным условием.

Перспективы Ethernet. С учетом доступной сегодня пропускной способности в Ethernet можно утверждать, что скорость в более чем 10 Гбит/с пока никому не нужна, причем 10-гигабитная линия способна обеспечить телефонной связью крупный город. Поэтому одно лишь повышение пропускной способности — уже не единственный путь развития Ethernet, как это было ранее. Выход стандартов 10 Gigabit Ethernet или EFM за пределы локальных сетей требует большего. В стандарте 802.3ar (управление перегрузками) описывается путь, который раньше был немыслим: это направление называется «качество услуг». Лишь с его применением Ethernet становится конкурентоспособной технологией на телекоммуникационном рынке. Однако QoS дело не ограничивается. Избыточность, управление и безопасность являются для провайдерских сетей обязательными функциями. В этой области также кое-что происходит — в рабочей группе 802.1.

АРХИТЕКТУРА 802.1

Группа 802.1 занимается вопросами архитектуры и организацией мостов (см. Рисунок 5). Самый известный ее труд — стандарт 802.1D (мосты МАС), где описывается функционирование моста с относящимся к нему алгоритмом обеспечения избыточности под названием «связующее дерево» (Spanning Tree).

На международном уровне утверждено всего несколько стандартов, представленных этой группой. Даже мосты МАС больше несовместимы, поскольку IEEE P802 в 2004 г. заменила старый алгоритм «связующее дерево» на новый «быстрое связующее дерево» (Rapid Spanning Tree). Деятельность группы охватывает три тематические области:

  • безопасность;
  • обеспечение межсетевого взаимодействия;
  • домашние сети (Residential Net-works).

Самая активная работа происходит в области обеспечения межсетевого взаимодействия, где объединены разработки в отношении мостов. Наряду с требованием «провайдерских мостов» и «провайдерских магистральных мостов», за которые отвечают стандарты 802.1ad и 802.1ah, к сфере межсетевого взаимодействия относятся избыточные структуры, которые также применяются в провайдерских сетях. Этой до сих пор крайне необходимой функцией занимается группа 802.1aq (построение мостов по кратчайшему пути). Наряду с 2-Port MAC Relay, который провайдерам нужен прежде всего для терминирования сети (определенного в 802.1aj), еще одну область деятельности группы составляют функции управления. Сфера интересов 802.1ag — ошибки доступа (управление ошибками соединения), а 802.1ap определяет базы управляющей информации (Management Information Base, MIB) для мостов в виртуальных сетях.

Группа «безопасности» взяла на себя задачу, с которой не справилась группа 802.10 (безопасность в локальных сетях — Security in LAN Systems, SILS). При этом 802.1ае специфицирует функции безопасности на уровне МАС, 802.1af отвечает за управление ключами, а 802.1ar определяет методы надежной идентификации задействованных устройств. Третье направление деятельности группы 802.1, которое было открыто совсем недавно, — Ethernet в доме: вновь созданная исследовательская группа занимается определением мостов в домовых сетях. Кроме того, этот вопрос будет рассматриваться и в группе 802.3 Residential Ethernet.

Ханс Лакнер — основатель Qoscom, консалтинговой компании в области ИТ, а с 1990 г. — член американской комиссии по стандартизации IEEE 802 с правом голоса.

? AWi Verlag