Radio-Ethernet - вездеход для информационного бездорожья

Наступление беспроводных сетей на российский рынок началось в конце 1994 г. В первых публикациях в прессе подробно излагались основы технологии и приводились многочисленные примеры использования беспроводных вычислительных сетей.

Примеры черпались из зарубежной литературы (своих еще не было) и рассказывали преимущественно о временных сетях, исторических зданиях, промышленных помещениях и прочих местах, где кабельную проводку прокладывать неудобно или дорого. Впрочем, затем обычно говорилось, что в условиях российского "информационного бездорожья" беспроводные сети могут оказаться единственным способом построения корпоративной сети организации с удаленными филиалами или организации доступа к информационным ресурсам.

Прошло три года. Уже никто (или почти никто) не спрашивает, что такое беспроводные компьютерные сети и зачем они нужны. Жизнь показала, что Radio-Ethernet (или, более строго, технология беспроводной передачи данных по стандарту IEEE 802.11) используется в России в основном как замена проводных линий связи для передачи данных на расстояния от нескольких сотен метров или нескольких десятков километров. Если расстояние меньше, можно найти кабельное решение, если больше - не хватает дальности связи и трудно удовлетворить требованию прямой видимости между передающей и приемной станциями. (Насколько нам известно, рекорд дальности связи на устройствах ARLAN 640 от Aironet с усилителями HyperAmp и параболическими антеннами составляет 89 км и принадлежит компании Элис из Ессентуков. Данные взяты нами на Web-сервере компании CompTek International по адресу http://www.comptek.ru/radioethernet/records.html; по этому же адресу можно найти целый ряд интересных сведений из жизни беспроводных технологий в России.)

Идея использования технологии беспроводных компьютерных сетей в качестве альтернативы кабельным сетям (особенно для решения так называемой проблемы "последней мили") стала весьма популярной. Radio-Ethernet применяется не только в корпоративных решениях, но и для организации городских опорных сетей.

Соты, да не те

Как правило, городские опорные сети с беспроводным доступом имеют архитектуру обычной сотовой сети. В центре соты находится точка доступа (чаще всего, это устройство семейства ARLAN от Aironet) со всенаправленной антенной, реже - несколькими секторными антеннами. Радиус соты составляет несколько километров (как правило, до десяти).

Принято считать, что в одной соте могут работать до 40-50 пользователей (по некоторым оценкам, значительно меньше - не более 10-15). При большем числе пользователей на скорости работы начинают заметно сказываться коллизии - Ethernet все-таки, хоть и Radio. Впрочем, в последнее время появились и даже были реализованы способы заметного смягчения такого ограничения.

Точки доступа разных сот, если их несколько (поскольку радиус соты достаточно велик, не слишком крупный город можно охватить даже одной сотой), связаны между собой каналами связи (чаще всего - тоже беспроводными, хотя в ряде проектов используется и волоконная оптика). Иногда на точках доступа устанавливаются еще и маршрутизаторы, управляющие передачей сообщений в опорной сети; на одной из точек монтируется оборудование для доступа в кабельную сеть общего пользования (например, X.25 или Internet). У клиента устанавливается устройство, обеспечивающее передачу данных по Radio-Ethernet с направленной антенной, а иногда еще и маршрутизатор. Использование маршрутизаторов позволяет организовать свой сегмент Ethernet на каждой соте; в менее крупных проектах вся сеть представляет собой один сегмент Ethernet.

Официоз

Популярность технологии Radio-Ethernet в качестве средства беспроводного доступа объясняется следующим. Во-первых, она обеспечивает высокую скорость радиообмена (наиболее распространенные устройства работают на скорости 2 Мбит/с). Во-вторых, необходимое оборудование стоит относительно недорого (по сравнению с другими беспроводными решениями) легко устанавливается.

Конечно, как и при использовании любой другой технологии, связанной с радиообменом, необходимо получать разрешения в Госкомитете по радиочастотам и Госсвязьнадзоре. В настоящее время эти органы буквально завалены однотипными заявками от компаний, желающих развернуть беспроводную связь. Скорее всего, это заставит госчиновников пойти навстречу реалиям рынка. Вскоре ожидаются положительные сдвиги в нормативном регулировании беспроводной связи по технологии Radio-Ethernet; во всяком случае, процедура получения разрешения будет заметно упрощена.

Операторы беспроводных сетей объединились в Ассоциацию беспроводных сетей передачи данных (БЕСЕДА), цель которой - распространять передовой опыт как в технологической, так и в нормативной областях. Комитет с аналогичным названием образован и в Ассоциации документальной электросвязи. На последнем заседании комитета, прошедшем в декабре 1997 г., как раз и шел разговор о грядущих послаблениях в области нормативного регулирования деятельности операторов беспроводных сетей.

По словам председателя комитета БЕСЕДА Аркадия Воложа (CompTek International), для развертывания городской опорной сети с беспроводным доступом приходится решать две группы задач. Во-первых, это нормативные задачи (получение лицензии и разрешения на использование частоты, разработка формального проекта, утверждение его в различных инстанциях и оформление разрешений на эксплуатацию), а во-вторых, технические (собственно развертывание сети).

Практика показывает, что далеко не всегда данными задачами занимается одна и та же компания. Часто бывает, что сначала какая-либо техническая команда устанавливает небольшую полулегальную сеть (или даже не сеть, а точку доступа). Затем, убедившись в работоспособности технологии и дееспособности инженеров-связистов, относительно крупная компания "пробивает" лицензию, получает разрешение на частоту и берет техников под свое крыло.

Потом они начинают бороться с "подснежниками" - нелегальными установщиками Radio-Ethernet, которые являются, с одной стороны, их конкурентами, а с другой - источниками помех. С этой целью, в частности, екатеринбургская компания "Парад", построившая городскую опорную сеть SkyMAN, выпустила анализатор радиочастотного спектра, позволяющий выявлять все работающие в эфире устройства Radio-Ethernet.

Жизненная практика

В России на разных этапах становления имеются в общей сложности около 30 городских сетей с беспроводным доступом. В таблице можно найти краткие сведения обо всех известных нам действующих проектах, а сейчас - чуть подробнее о наиболее крупных из них.

Наиболее давний проект - Екатеринбургская сеть SkyMAN (Sky Metropolitan Area Network). Ее развертывание началось в 1995 г., и сейчас к SkyMAN подключены 25 локальных сетей. Максимальная пропускная способность соты - 2 Мбит/с, средняя программная скорость на абонента - 200 кбит/с, радиус соты - от 500 м до десятков километров.

В точках доступа установлены радиомаршрутизаторы на базе устройств ARLAN 655, оснащенных либо всенаправленными, либо несколькими секторными антеннами. Между собой точки доступа соединены радиоканалами связи на устройствах WaveLAN (Lucent Technologies), образующими кольцо, и радиальными каналами на устройствах HyperLAN (оборудование собственной разработки, в значительной степени аналогичное радиорелейному), позволяющими при необходимости спрямлять пути передачи сообщений по сети и избегать заторов. Именно этой сети принадлежит рекорд плотности использования частотного спектра в одной точке - два устройства WaveLAN с направленными антеннами и три ARLAN-655 (шесть секторных антенн по 67 градусов). По словам генерального директора компании "Парад" Александра Раппопорта, в ближайшее время предполагается установить в этой точке еще три ARLAN.

Для маршрутизации сообщений используются маршрутизаторы Callisto, разработанные и выпускаемые екатеринбургской компанией Aqua Project Group. Они поддерживают протокол TCP/IP с инкапсуляцией сообщений под IPX/SPX, X.25, NetBIOS; протокол маршрутизации OSPF. Для доступа к сети у клиента устанавливается маршрутизатор Callisto с устройством радиодоступа ARLAN-655; выбор антенны обуславливается конкретной топографией подключения.

Клиенты сети SkyMAN могут получать следующие услуги: объединение удаленных сегментов локальных сетей, доступ к услугам информационных сетей общего пользования, вынос абонентских телефонных линий от офисных АТС и обеспечение каналов с гарантированной пропускной способностью для организации видеоконференций. Возможно также установление между абонентами сети прямых "туннелей", где данные передаются со сжатием.

Наиболее масштабная по числу сот и покрываемой территории сеть развертывается в Москве по лицензии компании "НЕОКОМ-Р". Собственно, здесь под лицензией одной компании устанавливаются несколько сетей (помните то, что мы говорили о технарях и держателях лицензий?). Крупнейшие из них - сети компаний Art Communications и "Транс-ТС".

Сеть компании Art Communications насчитывает 10 точек доступа; ее клиентами являются 80 компаний, а всего к ней подключено около 120 локальных сетей. На точках доступа установлены устройства ARLAN-640 с маршрутизаторами Cisco младших и средних моделей (до 3700 включительно). Связь между точками доступа осуществляется либо по радиоканалам, либо по волоконной оптике. Радиодоступ возможен практически из любой точки на территории Москвы.

У клиента устанавливается либо радиомост ARLAN-640 (в данном случае связь обеспивается вне зависимости от того, какой протокол используется в локальной сети клиента, - IPX/SPX, TCP/IP, NetBIOS и т. д.), либо радиоадаптер ARLAN-655. Последнее подключение применяется для отдельного компьютера под MS-DOS, Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, OS/2, OS/Warp или небольшой локальной сети с ПК-сервером под Windows NT или OS/2 (при этом сервер должен обеспечивать маршрутизацию соообщений). По словам директора Art Communications Александра Охотникова, его компания начала предлагать также подключение с помощью устройства UC-2000, представляющего собой конвертор интерфейсов "кабельная сеть - Radio-Ethernet". Если подсоединить такое устройство к маршрутизатору, можно организовать беспроводной обмен данными с локальными сетями - независимо от того, какой протокол в них применяется.

Сеть Art Communications используется в основном для доступа в Internet. Оператор сети заключил ряд соглашений с Internet-провайдерами (в частности, "Гласнет", Corbina Telecom, "Демос", ORC, RELARN), которые теперь способны предоставлять своим клиентам возможность постоянного подключения без использования кабельной сети.

Сеть Art Communications изначально строилась как городская опорная сеть с беспроводным доступом. Несколько по иному пути шла компания "Транс-ТС", являющаяся провайдером Internet (ISP) и эксплуатирующая собственную универсальную кабельную IP-сеть в Москве. Как указывает президент "Транс-ТС" Дмитрий Костачев, компания прибегает к Radio-Ethernet исключительно для решения проблемы "последней мили" в тех случаях, когда кабельное подключение клиента либо невозможно (в условиях Москвы - чаще всего из-за отсутствия свободных мест в существующей кабельной подводке к абоненту), либо невыгодно (например, если клиенту через некоторое время предстоит переезд).

Беспроводная сеть доступа "Транс-ТС" насчитывает 10 базовых станций, число клиентов на беспроводном подключении - около 30. Для подключения к сети используются производимые самой "Транс-ТС" маршрутизаторы, в которые устанавливаются сетевые радиоадаптеры WaveLAN.

"Транс-ТС" модифицировала программное обеспечение этих адаптеров, и теперь обмену данными между клиентом и базовой станцией способствует несколько иной протокол канального уровня, нежели предусмотренный стандартом 802.11. В применяемой "Транс-ТС" версии протокола используется принцип временного разделения ресурса канала. Клиенты поочередно получают от базовой станции маркер, разрешающий передачу данных; пока одна станция передает данные, все остальные молчат. Такая схема позволяет избегать коллизий, обеспечивает организацию каналов с гарантированной пропускной способностью (она определяется временем, на которое клиентская станция получила маркер) и дает возможность управлять трафиком.

Не так давно начала работать сеть с беспроводным доступом в Санкт-Петербурге. Для доступа к сети используются все те же устройства ARLAN, работающие в составе радиомаршрутизаторов петербургской компании Solaris. Между собой точки связаны также с помощью ARLAN, расстояние между ними составляет 10 км.

Как утверждает генеральный директор компании Quantum Communications Виктор Достов, даже на таких больших расстояниях и в условиях крупного города связь обеспечивается вполне устойчиво. Кстати, именно этой компании принадлежит рекорд дальности связи без применения дополнительных усилителей - 32 км на ARLAN-640 с параболическими антеннами с коэффициентом усиления 24 dBi.

К петербургской сети клиенты подключаются по специальному протоколу, разработанному в фирме Solaris и позволяющему организовывать каналы с фиксированной пропускной способностью в сегменте Radio-Ethernet. Таким образом удается гарантировать всем клиентам некоторую полосу пропускания и избежать коллизий.

Назначение проекта - организация наложенных сетей и доступ в Internet. Для связи с Internet используется кабельный канал пропускной способностью 512 кбит/с, уходящий "наружу" с одной из точек доступа.

Заслуживает отдельного упоминания и тольяттинская сеть TAIN. Здесь оператором сети выступает одна из крупнейших телекоммуникационных компаний города, имеющая собственную волоконно-оптическую сеть FDDI масштаба города. Для нее радиодоступ стал дополнительной возможностью решения проблемы "последней мили", которая в Тольятти стоит довольно остро.Точки доступа организованы в узлах волоконно-оптической сети, где установлены ARLAN-640. Маршрутизация сообщений "наружу" осуществляется с помощью маршрутизатора Cisco 4000, соединенного каналом E-1 с городской сетью Самары.

Все только начинается

Значительное число российских беспроводных сетей только-только развертывается или находится в состоянии "опытной эксплуатации" (читай: радиообмен есть, но нормативное оформление еще не завершено). Вокруг беспроводных сетей на базе Radio-Ethernet возникло свое сообщество; многие компании занимаются не только установкой готовых решений но и разработкой своего оборудования. Можно рассчитывать, что активность в этой области будет нарастать, особенно если, как ожидается, процедура выдачи разрешений на использование частот упростится.