Глава 4.
Воздушные Замки
Наблюдать со стороны за тем, как развиваются события, занятие не всегда полезное, но неизменно увлекательное. В зависимости от предполагаемой значимости действа меняется и число участников, и, тем более, болельщиков, и просто зевак, а уж когда дело доходит до евангелистов и проповедников, становится ясно, что происходит нечто незаурядное.
Появление первых продуктов нового беспроводного стандарта передачи данных, 802.11a, стало, пожалуй, одним из наиболее заметных (и незаурядных) событий прошлого года.
Впрочем, «новый» — понятие относительное, и слово это, если быть точным, относится здесь скорее не к стандарту, а к продуктам, его реализующим. Ведь спецификация.11a была принята в далёком уже 1999 году, и принятие её прошло тогда практически незамеченным. Она хоть и обещала, в сравнении с 802.11b (далее термин Wi-Fi, обозначающий устройства стандарта 802.11b, сертифицированные консорциумом WECA), впятеро большую скорость данных — до 54 Мбит/с (против максимальных для.11b 11 Мбит/с), но ценой несопоставимых вычислительных затрат и использования нового, пятигигагерцового частотного диапазона.
В силу перечисленных факторов, 802.11a (по аналогии с Wi-Fi, устройства этого стандарта, сертифицированные WECA, получили обозначение Wi-Fi5) засиделся на старте: основные силы были брошены на освоение и продвижение более привычного 802.11b, который стремительно, по сравнению с HomeRF и Bluetooth, набирал очки весь прошлый год.
HomeRF, скорее всего, через некоторое время просто сойдёт со сцены — в силу отказа фирмы Intel от поддержки этого стандарта и его несовместимости с Wi-Fi (HomeRF и Bluetooth используют модуляцию со скачками по частоте [FHSS], а Wi-Fi — с размазыванием по спектру путём умножения на кодовую последовательность [DSSS]). А вот после того, как рабочая группа 802.15 по персональным сетям (Personal Area Network, PAN) комитета IEEE, приняла спецификацию, оговаривающую порядок совместной работы в эфире технологий Bluetooth и Wi-Fi (и освобождение перекрывающихся диапазонов частот), можно было бы предположить, что оба стандарта будут сосуществовать долго и счастливо. Добавим сюда и общее падение цен, которое делает затраты на инсталляцию Wi-Fi-сетей сравнимыми с расходами на СКС.
В общем, дела для Wi-Fi складывались бы как нельзя лучше, если б не появление ещё более высокоскоростного беспроводного стандарта. Пятикратный перевес в скорости передачи данных при цене, сопоставимой с оборудованием предыдущего стандарта, — факт сам по себе достаточно примечательный, чтобы привлечь внимание к новой технологии.
Но её проповедники на этом не останавливаются и пускают в ход заведомо ложные или, выражаясь мягче, не совсем честные аргументы. Например, сравнивая с Wi-Fi, утверждают, что последняя допускает использование лишь трех неперекрывающихся частотных диапазонов — в отличие от Wi-Fi5, у которой таких диапазонов двенадцать, и тут же делают выводы, что у Wi-Fi могут возникнуть трудности с частотным планированием, тогда как у Wi-Fi5, наоборот, все просто замечательно.
Так вот, неперекрывающихся диапазонов у Wi-Fi действительно всего лишь три, зато перекрывающихся — аж тринадцать. Перекрытие рабочих диапазонов становится возможным вследствие широкополосных принципов передачи данных в 802.11 и корреляционных методов приёма. В зависимости от национальных особенностей регулирования частотного спектра число диапазонов, правда, меняется: так, например, в США их 11, а в России — столько, сколько сочтёт нужным выделить местный Госсвязьнадзор.
А у Wi-Fi5, наоборот, три поддиапазона, с максимальными мощностями излучения 10, 50 и 200 мВт и четырьмя рабочими частотами в каждом из них (итого, действительно, двенадцать).
В зависимости от мощности передатчика, очевидно, будет меняться и радиус соты. Соответственно, частотное планирование может превратиться в запутанную и неочевидную задачу, при решении которой не обойтись без специализированного ПО. А может быть, и наоборот, позволит размещать соты с большей мощностью в местах с наименьшей плотностью абонентов. Притом оставив, при регулярном покрытии, лишь четыре доступных частотных диапазона.
Далее: признавая меньшую дальность нового стандарта, его апологеты тут же пускаются во все тяжкие: да, на открытом пространстве дальность передачи будет меньше почти в два раза, но зато в реальных условиях, в помещениях, по расчётам наших теоретиков, разницы не будет — ну или почти не будет.
Меньшая дальность стандарта обусловлена тем, что используемый метод модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex — модуляция с ортогональным разделением каналов по частоте) делит рабочую полосу частот (20 МГц) на 52 канала передачи данных и, в свою очередь, использует в каждом из них модуляцию QAM, как известно, далеко не самую эффективную по соотношению сигнал/шум, и вдобавок проигрывает в мощности излучения. Свою лепту вносят и особенности распространения радиоволн 5-гигагерцового диапазона. К слову, в отличие от DMT (Discrete Multi Tone), очень похожего метода модуляции, нашедшего применение в стандарте ADSL и использующего в каждом из частотных канальцев оптимальный для фактического соотношения сиг нал/шум метод модуляции и, таким образом, обеспечивающего максимально достижимую скорость передачи данных в заданной полосе частот, OFDM стрижёт всех под одну гребёнку: метод модуляции один на все каналы, и при наличии узкополосных помех приходится либо жертвовать отдельными каналами, либо — во всех, разом, менять метод модуляции и, соответственно, уменьшать общую скорость передачи данных.
Как бы то ни было, стандарт 802.11a очень благожелательно был встречен рынком, о производстве чипсетов или о планах по их производству уже заявили, по крайней мере, восемь компаний (в то время как чипсеты для Wi-Fi производят лишь три компании — Intersil, Agere и Texas Instruments; хотя не исключено, что список уже не полон), а первые карточки этого стандарта, Harmony 802.11a компании Proxim, были даже отмечены наградой «Best of Show» в номинации беспроводного оборудования на недавней выставке «Comdex».
Уже в декабре «Гармонии» добрались до Москвы: пара таких карточек, вместе образующих набор FastWireless Networking Kit.
Несколько слов о карточках. «Гармонии» основаны на чипсете AR5000 компании Atheros Communications и в турборежиме могут использовать сразу два частотных диапазона, обеспечивая двухкратную, в сравнении со стандартом, скорость передачи данных — то есть, в пределе, до 108 Мбит/с. Карточки, входящие в комплект, позволяют строить только одноранговые, ad-hoc-сети.
Идущий в комплекте с карточками софт содержал драйверы для любых операционных систем, за исключением Windows XP. Попытка установить ПО через программу инсталляции (setup.exe) под Windows XP закончилась неудачей. Но тем не менее, драйверы были успешно «скушаны» этой операционной системой через процедуру установки нового оборудования, правда, с некоторыми странностями. Так, я некоторое время с удовольствием наблюдал забавную картину: по неработающему беспроводному интерфейсу (Wireless connection unavailable) со скоростью 1,9 Мбайт/с бегали данные. Причём эта скорость обеспечивалась, даже несмотря на высокие потери в канале (доходящие до 10-25 %) и работу «планировщика качества обслуживания» (QoS Sheduler). И ещё одна загадка: после отключения планировщика потерь пакетов стало значительно меньше.
В дальнейшем, во избежание таких вот непонятностей, эксперименты на ноутбуке проводились под Windows 98, для определения скорости передачи данных использовался протокол FTP и установленный на десктопе FTP-сервер.
Максимальная достигнутая скорость — 2,3 Мбайт/с — на расстояниях до шести метров (или почти 20 Мбит/с — вчетверо больше, чем у Wi-Fi). Правда, в режиме Turbo скорость увеличилась, к сожалению, не в два раза, — до 3,3 Мбайт/с, или 26,4 Мбит/с! Однако увеличение скорости передачи данных почему-то привело к потере чувствительности. Либо не справляется математика и переходит на более простые алгоритмы модуляции, либо одно из двух…
А теперь о странностях, позволяющих предположить некоторую «сырость» софта, входящего в комплект поставки. Скорость передачи данных, отображаемая на встроенном индикаторе, менялась в очень широких пределах — до 50 процентов от среднего значения, причём от отсчёта к отсчёту, перманентно. Создавалось ощущение, что драйвер никак не может определиться с выбором оптимальной скорости, хотя видимых источников излучения этого диапазона в квартире обнаружено не было, да и не могло их быть. Разве что шальной радар с расположенного неподалёку «Внукова» или ЗРК СС-300…
Ещё один минус: после потери связи, вызванной разнесением адаптеров на относительно большое расстояние, скорость передачи данных не вернулась к прежним значениям, а встроенный индикатор застыл на отметке 24/12 Мбит/с. Вывести карточки из клинча не удалось даже совмещением антенн обоих адаптеров!
И наконец, капитальная стена толщиной около 40 см (по опыту, весьма и весьма твёрдая) оказалась для 802.11a и вовсе непреодолимым препятствием…
Ещё один минус: после потери связи, вызванной разнесением адаптеров на относительно большое расстояние, скорость передачи данных не вернулась к прежним значениям, а встроенный индикатор застыл на отметке 24/12 Мбит/с. Вывести карточки из клинча не удалось даже совмещением антенн обоих адаптеров!
И наконец, капитальная стена толщиной около 40 см (по опыту, весьма и весьма твёрдая) оказалась для 802.11a и вовсе непреодолимым препятствием…
Поэтому в небольшой городской квартире, изобилующей стенками и капиталками, связь возможна в пределах максимум десяти-пятнадцати метров, при этом существуют зоны, где связь отсутствует вовсе.
Впрочем, сложившаяся ситуация могла объясняться и сыростью драйверов, и неудачным расположением одной из карточек — десктоп по квартире особенно не подвигаешь, с точкой доступа свободы было бы значительно больше.
А вот оборудование стандарта Wi-Fi, выпестованное Agere, на удивление, показывало чудеса стабильности: при фиксированном положении приёмника и передатчика скорость передачи данных менялась лишь в третьем знаке, в пределах нескольких процентов. Максимальная дальность передачи, в отсутствие прямой видимости и капитальных стен, достигала 30 метров. Капитальная стена, ставшая для «Гармоний» непреодолимым препятствием, осталась почти незамеченной — скорость передачи данных по FTP упала с максимальных для комплекта 595 Кбайт/с до 590 Кбайт/с! Видимо, радиоволны нашли более короткую дорогу.
Диапазон частот, ГГц = Макс. вых. мощность, мВт
5,15-5,25 = 10
5,25-5,35 = 50
5,725-5,825 = 200
Гораздо нагляднее и интерфейс прикладных программ, предоставляющий информацию и о соотношении сигнал/шум на обоих концах линии, и о запасе по мощности, и о скорости передачи данных.
Часть 4. Путеводитель по стандартам на беспроводные ЛВС
Глава 1. Тенденции рынка
Cегодня беспроводные ЛВС можно встретить в офисах компаний, в университетах, жилых домах и в общественных местах, включая аэропорты, гостиницы и рестораны. Некоторые некоммерческие организации даже пытаются охватить ими целые городские районы и на их основе предоставить пользователям бесплатный доступ в Интернет. Все ведущие производители блокнотных ПК предлагают беспроводные интерфейсы для своих продуктов. Столь высокий уровень популярности этих сетей объясняется тем, что они стали стабильными в работе, хорошо известными (сетевым специалистам и пользователям) и недорогими. Использование оборудования для беспроводных ЛВС — это неплохой вариант построения компьютерной сети.
Специалисты в области сотовой связи уже давно «дразнят» нас её потенциальными возможностями по обеспечению высокоскоростного доступа к данным в любое время и в любом месте (где бы ни находился пользователь), но, видя все более широкое распространение беспроводных ЛВС, можно предположить, что быстрее такой доступ будет реализован на основе последних. Вас беспокоит, что пропускной способности этих сетей не хватит для нормальной работы ваших приложений? Если скорости передачи 11 Мбит/с не достаточно для этого, то скоро на рынке появятся беспроводные средства с пропускной способностью до 54 Мбит/с, по цене ненамного дороже выпускаемого сейчас оборудования для беспроводных ЛВС.
При всей своей привлекательности внедрение беспроводных ЛВС ставит перед менеджерами по ИТ сложные проблемы. Одна из них заключается в том, как развернуть сеть сегодня, чтобы можно было легко модернизировать её завтра. Другая проблема связана с обеспечением высокого уровня защиты данных. Межсетевой экран стоимостью несколько тысяч долларов может оказаться полностью скомпрометирован при наличии одной неправильно сконфигурированной точки доступа (даже если она находится за кирпичной стеной здания). Кроме того, как это ни странно, но беспроводные ЛВС могут стать жертвой своего же собственного успеха: средства, основанные на разных беспроводных технологиях, включая Bluetooth, способны создавать сильные взаимные помехи. Имеются также проблемы с IP-адресацией, которые делают невозможным роуминг между установленными в разных подсетях точками доступа без использования специального связующего ПО.
К счастью, большинство названных проблем имеют решения. Кроме того, многие недостатки сегодняшних сетей будут преодолены в новых стандартах. Беспроводные ЛВС хорошо работают уже сейчас, но со временем станут работать ещё лучше. Однако, чтобы успешно использовать эти сети, нужно знать присущие им ограничения и перспективы их развития.
Нет никакого сомнения в том, что сегодня рынок беспроводных ЛВС испытывает самый настоящий бум. По данным компании IDC, в прошлом году мировой объём продаж оборудования для беспроводных ЛВС вырос на 80% и составил около 1 млрд долл., предполагается, что к концу 2005 г. он достигнет 3,2 млрд долл. Традиционно самым большим спросом эти сети пользуются на вертикальных рынках — в лечебных учреждениях, на больших складах и т. д., поскольку медицинские, складские и другие специализированные приложения позволяют быстро окупить значительные затраты на приобретение радиооборудования и развёртывание сети. Однако с прошлого года беспроводные ЛВС стали довольно популярными и на горизонтальных рынках — их используют теперь компании самого разного профиля, службы эксплуатации жилых зданий и образовательные учреждения.
Самые большие средства затрачивают на строительство беспроводной инфраструктуры те компании, которые работают в сфере высоких технологий и/или имеют большое число сотрудников, оснащённых блокнотными ПК. Например, корпорация Microsoft развернула у себя около 2 тыс. точек доступа, обслуживающих примерно 10 тыс. пользователей. Многие компании устанавливают точки доступа в комнатах для переговоров, в конференц-залах, кафетериях и учебных классах. Для небольшой фирмы беспроводная ЛВС привлекательна тем, что её можно развернуть в арендуемом недорого помещении, где отсутствует структурированная кабельная система, а затем, когда фирма станет крупнее, можно будет легко переместить эту сеть в новый офис. Пользователи домашних ПК все чаще прибегают к беспроводным ЛВС для совместного использования (с членами своей семьи, а иногда и с соседями) периферийного оборудования и широкополосных каналов доступа в Интернет.
Благодаря усилиям компаний MobileStar Network и Wayport, лидирующих на рынке услуг сетей доступа, основанных на технологии беспроводных ЛВС, число последних растёт в аэропортах, отелях, конгресс-центрах и крупных магазинах. Людей весьма привлекает возможность использовать (для удалённого доступа к данным) свой блокнотный или карманный ПК с беспроводным интерфейсом и на работе, и дома, и в поездке.
Хотя большинство крупных беспроводных ЛВС начали работать совсем недавно, многие рыночные аналитики уже утверждают, что они гораздо лучше подходят для организации широкополосных соединений общего пользования, например в аэропортах, чем сети третьего поколения (3G), которые получат широкое распространение только через несколько лет. Благодаря более низкой стоимости оборудования и его работе в нелицензируемом (в США и ряде других стран) частотном диапазоне передача данных по беспроводным ЛВС может быть в десять и более раз дешевле, чем по сотовым сетям. Сегодня перед операторами сотовой связи стоит дилемма: использовать технологии беспроводных ЛВС наряду с технологией сотовой связи или попытаться конкурировать с первыми.
Некоторые европейские операторы сотовой связи, в том числе финская фирма Sonera и шведская компания Telia, уже предоставляют своим абонентам дополнительные услуги на базе средств беспроводных ЛВС, но операторы Северной Америки пока ещё не готовы идти по этому пути. Вы можете спросить, почему операторы тратят десятки миллиардов долларов на развёртывание сотовых сетей 3G, если сегодняшние технологии сотовой связи в сочетании с технологиями беспроводных ЛВС способны предоставить пользователям примерно тот же сервис, но при гораздо меньших капиталовложениях? Дело в том, что в настоящее время поддержка технологий беспроводных ЛВС не входит в генеральные планы развития сетей большинства операторов, и, чтобы включить её в эти планы, им придётся не только проделать огромную техническую работу, но и пересмотреть своё отношение к рынку беспроводных услуг вообще.
Оборудование для беспроводных ЛВС становится все более привлекательным по ценам. Сегодня сетевой радиоадаптер PC Card стоит дешевле 100 долл., а всего несколько лет назад подобная плата стоила около 500 долл. (при этом её пропускная способность была меньше). Совсем недавно точки доступа покупали примерно за 1500 долл.; сейчас беспроводные шлюзы с функциями маршрутизатора и межсетевого экрана, предназначенные для небольших и домашних офисов, продаются по цене около 200 долл. Впрочем, точка доступа с поддержкой роуминга, расширенными функциями защиты данных, большой дальностью действия и мощными средствами управления стоит дороже.