В группе Ethernet основная деятельность комитета концентрируется вокруг 100-гигабитной технологии. Прошлым летом было принято решение поддержать не только этот уровень пропускной способности «Ethernet», но и более низкий — 40 Гбит/с. Таким образом, путь для стандарта оказался свободен, но одновременно появилось множество новых проблем. Из группы изучения высоких скоростей (Higher Speed Study Group, HSSG) теперь сформирована группа 802.3ba, 40/100 GbE (Gigabit Ethernet). Еще три темы из рассматриваемых в 802.3 на данный момент имеют особое значение:

  • 802.3av, 10-гигабитная пассивная оптическая сеть Ethernet (10 Gigabit Ethernet Passive Optical Network, 10GEPON); ключевая фраза: «волокно до дома» (Fiber to the Home);
  • 802.3az, энергосберегающий Ethernet (Energy Efficient Ethernet, EEE); ключевая фраза: «зеленые ИТ» (Green IT);
  • 802.3at, более мощное питание по Ethernet (Power over Ethernet Plus, PoEPlus) для высокопроизводительных конечных устройств.

В сфере беспроводных технологий самая важная тема — 802.11n, повышенная пропускная способность (Higher Throughput) — преодолевает сложный путь. На протяжении четырех лет рабочая группа пытается принять этот стандарт, но, к сожалению, до сих пор безуспешно. Сроки завершения снова перенесены почти на год — на июль 2009 г.

СТРУКТУРА Р802

Рисунок 1 достаточно ясно показывает смещение приоритетов от Ethernet в сторону беспроводных технологий (выделено синим цветом). Беспроводными технологиями занимаются восемь рабочих групп:

  • 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 (Wireless Broadband Access, WBA);
  • 802.18, техническая консультативная группа по радиочастотному регулированию (Radio Regulatory Technical Advisory Group, RRTAG);
  • 802.19, техническая консультативная группа по совместимости (Coexistence TAG, CTAG);
  • 802.20, беспроводной мобильный широкополосный доступ (Mobile Broadband Wireless Access, MBWA);
  • 802.21, эстафетная передача радиосоединений (Media Independent Handover, MIHS);
  • 802.22, беспроводные региональные сети (Wireless Regional Area Network, WRAN).

Рисунок 1. Структура проектной группы IEEE P802. 

Как и ранее, весьма спорным является само существование группы 802.20, поскольку, рассматривая MBWA, она занимается той же темой, что и рабочая группа 802.16е. А вот конкуренцию между 802.16 и 802.22 удалось урегулировать: 802.22 заимствует технологии 802.16, чтобы обслуживать интересующий многих диапазон телевизионных частот ниже 1 ГГц.

Естественно, Ethernet по-прежнему важен, но эта группа уже не доминирует в IEEE P802:

  • 802.3, множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD) — Ethernet.

Архитектурой и подобными темами сейчас активно занимаются всего две рабочие группы:

  • 802.1, высокоуровневые интерфейсы (HIgher Layer Interfaces, HILI), «мосты, безопасность и архитектура»;
  • 802.17, надежная кольцевая передача пакетов (Resilient Packet Ring, RPR) — «Ethernet по SONET/SDH».

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ IEEE 802.3

На данный момент техническое развитие Ethernet идет по четырем основным направлениям:

  • 802.3at, повышение мощности питания по Ethernet (DTE Power Enhancements). Хотя стандарт 802.3af, питание по Ethernet (DTE Power), был опубликован лишь в 2003 г., принытой в нем силы тока уже недостаточно. Поэтому группа занимается разработкой дополнений к 802.3af. Новый стандарт 802.3at PoEPlus должен быть совместим с существующим и предоставлять мощность 30 Вт. Завершение ратификации следует ожидать в этом году;
  • 802.3av, 10GEPON, расширение стандарта 802.3ah, Ethernet на первой миле (Ethernet in the First Mile, EFM). Последний стандарт, принятый в 2004 г., определяет технологию Gigabit EPON, которая, как ожидается, будет расширена до 10 Gigabit. Между центральной коммутационной станцией и сетью пользователя должна быть специфицирована распределительная сеть, способная обслуживать до 32 домов на скорости 10 Гбит/с по оптическому волокну. Эта разработка стимулируется появлением новых служб и приложений, требующих увеличения пропускной способности: телевидение высокой четкости (High Definition TV, HDTV) или широкоэкранное цифровое изображение (Large Screen Digital Imagery, LSDI). «Оптика до дома» (Fiber To The Home, FTTH) сейчас очень популярна, причем не только в США;
  • 802.az, энергосберегающий Ethernet (Energy Effiсient Ethernet). Рабочая группа 802.az, занимающаяся актуальными вопросами экономии энергии, создана совсем недавно. Взрывоподобно растущий рынок сетевых технологий может внести существенный вклад в экономию энергии. Основная суть предложения заключается в переключении канала в режим низкого потребления (Low Power), если необходимость передачи данных отсутствует. Этот режим реализуется путем снижения — вплоть до нуля — скорости передачи;
  • 802.3ba, группа изучения высоких скоростей (Higher Speed Study Group, HSSG). На осенней конференции в Атланте всеобщее внимание привлекла рабочая группа HSSG. Прошлым летом она пришла к решению, что помимо скорости Ethernet в 100 Гбит/с в стандарт должна быть включена также скорость 40 Гбит/с. Но был ли этот компромисс хорошим решением? С одной стороны, 40 Гбит/с можно достичь при помощи технологий мультиплексирования по длине волны (Wavelength Division Multiplexing, WDM), то есть стандартизация, по сути, не нужна. С другой, 40 Гбит/с приводит к усложнению стандарта, что неизбежно повлечет за собой задержки при ратификации. Маленькой сенсацией стало образование «медной» группы, предложившей передачу в 100 Гбит/с по медному кабелю. По крайней мере, предварительная разработка смогла подтвердить реализуемость такого решения на расстояние до 100 м.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ В СФЕРЕ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В области беспроводной связи восемь групп совместно работают над более чем 25 проектами (см. Рисунок 2). Наибольшая активность, как и ранее, наблюдается в отношении стандарта 802.11. Для него запланирован целый ряд общих расширений:

  • 802.11k, измерение радиоресурсов беспроводных локальных сетей (Radio Resource Measurements of WLANs). Группа должна предоставить пользователям методы, с помощью которых они могли бы точно планировать свои сети. В первую очередь следует определить необходимые для этого методы измерений;
  • 802.11u, взаимодействие с внеш-ними сетями (Interworking with External Networks). Группа ликвидирует пробел, важный для распространения беспроводных сетей. Так, до сих пор нет рекомендаций, касающихся взаимодействия 802.11 и 802.3. Разработки направлены не только на внутреннее взаимодействие, но и на взаимодействие со сторонними для 802 технологиями, в частности UMTS;
  • 802.11v, управление беспроводными сетями (Wireless Network Management). Очень часто сетевому управлению не уделяется должного внимания. Лишь недавно в сфере беспроводных технологий образовалась рабочая группа, занимающаяся этой крайне важной задачей;
  • 802.11y, эксплуатация сетей в диапазоне 3,5-3,7 ГГц в США: выход из бедственного положения с диапазоном 2,4 ГГц предвидится хотя бы у американцев. 802.11y определяет использование еще одной полосы в диапазоне 3,5-3,7 ГГц, которая должна разгрузить частоту 2,4 ГГц. Европе это решение не подходит: в Германии, например, полоса 3,5 ГГц занята WiMAX, а 3,7 ГГц уже рассматривается как соответствующее расширение.

Рисунок 2. 802.11: стандарты и проекты WLAN. 

Усовершенствованием физического интерфейса занимаются две рабочие группы:

  • 802.11n, высокая пропускная способность (High Throughput). Этот проект очень важен, его завершения ждут давно, и многие производители уже предлагают в своих беспроводных локальных сетях более высокую пропускную способность, чем, надо признать, усложняют процесс стандартизации. В 2005 г. казалось, что совершен прорыв, позволяющий ратифицировать стандарт до 2007 г., однако возникли новые препятствия. Количество возражений сократилось с 10 тыс. в проекте стандарта Draft 2.0 до 1 тыс. в варианте Draft 3.0, однако нерешенных задач еще много, поэтому принятие стандарта откладывается до июля 2009 г.;
  • 802.11p, беспроводной доступ из транспорта (Wireless Access for Vehicular Environments): группа занимается вопросами мобильности и исследует методы передачи данных из быстро двигающихся объектов. Речь идет о технологиях, составляющих конкуренцию UMTS, которая не вполне справляется с современными требованиями при использовании в автомобилях или поездах.

Следующие рабочие группы отвечают за расширение интерфейса MAC:

  • 802.11r, быстрый роуминг (Fast Roaming). Проект исследует способы быстрой эстафетной передачи между отдельными ячейками (базовыми станциями) и затрагивает также вопросы мобильности. Недостаточность UMTS здесь также оказывает свое косвенное влияние;
  • 802.11s, ячеистые сети (Meshed Networks). Здесь рассматриваются принципиально новые сетевые структуры. Типичная на сегодняшний день звездообразная структура в будущем исчезнет, а отдельные участники образуют одну большую сеть. В перспективе появятся новые возможности, не реализуемые в нынешних сетях, но требования к обеспечению безопасности возрастут;
  • 802.11Т, прогнозирование производительности беспроводного оборудования (Wireless Performance Prediction). Этот проект касается проблемы производительности в безлицензионных диапазонах и предусматривает для ее решения различные методы. Другие технологии передачи, к примеру, Bluetooth, конкурируют с 802.11 за одну полосу, и пока невозможно предвидеть, как отреагирует на это сеть WLAN.

Созданы две исследовательские группы, то есть группы, занимающиеся подготовкой проекта стандарта, но еще не получившие такое задание:

  • 802.11VHT SG, очень высокая пропускная способность (Very High Throughput). Проект привлекает повышенное внимание, начинает активно развиваться и может даже обогнать группу 802.11n. Основная цель — предоставление беспроводного Gigabit Ethernet;
  • 802.11VTS SG, потоковая передача видео (Video Transmission Streams). Передача видеопотоков по WLAN рассматривается в тесном сотрудничестве с 802.1. Между тем, технология будет работоспособна только при наличии соответствующих функций обеспечения качества сервиса (Quality of Service, QoS), но 802.11 не испытывает к этой теме особого интереса.

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ БЕСПРОВОДНОЙ ДОСТУП (ГОРОДСКИЕ СЕТИ MAN)

802.16, BWA, стандартизирует широкополосные технологии доступа в городских сетях (см. Рисунок 3). Базовый стандарт 802.16 на беспроводные городские сети (Wireless MANs) был принят еще в 2001 г. как американская норма. Он фокусировался на технологиях направленной радиосвязи и никогда не был особо успешен. Стандарт 802.16-2004 интегрировал технологии радиосвязи при отсутствии прямой видимости (Non Line of Sight, NLOS) для применения в городских сетях. Таким образом, его можно описать как «беспроводной DSL».

Рисунок 3. Широкополосный беспроводной доступ.

Третий этап наступил в 2006 г.после опубликования «мобильной» версии 802.16е под названием 802.16е-2005. Поскольку такие компании, как Intel, активно продвигают этот вариант, создалось впечатление, что 802.16е — главный стандарт BWA. Но, скорее всего, обоим вариантам суждено равноправное существование, поскольку для каждого предусматриваются разные частоты: 2,5 ГГц для мобильного и 3,5 ГГц для стационарного вариантов.

Между тем, наиболее важное решение для 802.16 было принято еще до конференции IEEE в Атланте: комитет 802.16 подал заявку на то, чтобы его технология была включена в модель «международных мобильных коммуникаций» (International Mobile Communications, IMC) Международного союза электросвязи ITU. ITU принял эту заявку в октябре 2007 г., и теперь провайдеры телекоммуникационных услуг по всему миру уже не смогут игнорировать эту технологию, как это делала раньше, например, немецкая компания Deutsche Telekom.

  • 802.16g и 802.16i, управление. Вслед за недавней ратификацией стандарта 802.16f для базы управляющей информации (Management Information Base, MIB) близок к завершению и 802.16g. Проект стандарта Draft D9, ратифицированный в сентябре 2007 г., ожидает своей публикации. Мобильный вариант, т. е. управление для 802.16е, тоже продвинулся достаточно далеко: его публикация ожидается уже в нынешнем году;
  • 802.16h, безлицензионное сосуществование (Licensed Exempt Coexistence). Эта рабочая группа занимается проблемами сосуществования в безлицензионных диапазонах. 802.16 использует полосу 5 ГГц для безлицензионной передачи (беспроводная высокоскоростная нелицензированная городская сеть — Highspeed Unlicensed MAN). Но в этом диапазоне работает и 802.11а, поэтому вопрос требует согласования;
  • 802.16j, взаимодействие (Interworking). После того как в августе 2007 г. был ратифицирован стандарт 802.16k, ожидается выход мобильного варианта. 802.16j разрабатывает технологии для мобильной ретрансляции, чтобы участники диалога могли связаться друг с другом через несколько станций;
  • 802.16m, физический уровень (Physical Layer). Сенсаций следует ожидать прежде всего от рабочей группы 802.16m из комитета 802.16. Она ведет разработки на физическом уровне и исследует вопрос увеличения скорости передачи в воздушной среде. Название ее темы — «усовершенствованный воздушный интерфейс» (Advanced Air Interface), а цель — разработка стандарта со скоростью передачи до 1000 Мбит/с. При скорости движения 250 км/ч скорость передачи данных должна составлять, по крайней мере, 100 Мбит/с. Нынешняя технология доступа на основе ортогонального частотного мультиплексирования (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) должна стать основой для возможной реализация ячеек с диаметром до 30 км. Решающий момент — повышение принятой ныне плотности битов 1:5. В случае 802.16m речь идет о плотности битов 1:8. Кроме того, важная роль отводится концепции антенн. Ключевая фраза — «множественный ввод/вывод» (Multiple Input Multiple Output, MIMO). Появление беспроводной гигабитной технологии Gigabit ожидается в 2010 г.

Ханс Лакнер — член американского комитета по стандартизации IEEE 802.3 с правом голоса с 1990 г. В консультационном агентстве Qoscom он отвечает за развитие бизнеса в области корпоративных сетей, городских сетей и технологии WiMAX.

© AWi Verlag