Бездротові мережі

Донедавна бездротовий зв’язок у локальних мережах практично не застосовувався. Однак з кінця 90-х років 20 століття спостерігається бум бездротових локальних мереж (WLAN – Wireless LAN). Це зв’язано в першу чергу з успіхами технології й з тими зручностями, які здатні надати бездротові мережі. За прогнозами 80% всіх мобільних комп’ютерів будуть оснащені убудованими засобами доступу до таких мереж.

В 1997 році був прийнятий стандарт для бездротових мереж IEEE 802.11. Зараз цей стандарт активно розвивається й містить у собі вже кілька розділів, у тому числі три локальні мережі (802.11a, 802.11b й 802.11g). Стандарт містить наступні специфікації:

• 802.11 – первісний стандарт WLAN. Підтримує передачу даних зі швидкостями від 1 до 2 Мбіт/с.
• 802.11a – високошвидкісний стандарт WLAN для частоти 5 Ггц. Підтримує швидкість передачі даних 54 Мбіт/с.
• 802.11b – стандарт WLAN для частоти 2,4 Ггц. Підтримує швидкість передачі даних 11 Мбіт/с.
• 802.11e – установлює вимоги якості запиту, необхідні для всіх радіо інтерфейсів IEEE WLAN.
• 802.11f – описує порядок зв’язку між рівнозначними крапками доступу.
• 802.11g – установлює додаткову техніку модуляції для частоти 2,4 Ггц. Призначений для забезпечення швидкостей передачі даних до 54 Мбіт/с.
• v802.11h – описує керування спектром частоти 5 Ггц для використання в Європі й Азії.
• 802.11i – виправляє існуючі проблеми безпеки в областях аутентифікації й протоколів шифрування.

Розробкою й підтримкою стандарту IEEE 802.11 займається комітет Wi-Fi Alliance. Термін Wi-Fi (wireless fidelity) використовується як загальне ім’я для стандартів 802.11a й 802.11b, а також всіх наступних, що відносяться до бездротових локальних мереж (WLAN).

Устаткування бездротових мереж містить у собі точки бездротового доступу (Access Point) і бездротові адаптери для кожного абонента.

Крапки доступу виконують роль концентраторів, що забезпечують зв’язок між абонентами й між собою, а також функцію мостів, що здійснюють зв’язок з кабельною локальною мережею й з Інтернет. Декілька близькорозташованих точок доступу утворяють зону доступу Wi-Fi, у межах якої всі абоненти, обладнані бездротовими адаптерами, одержують доступ до мережі. Такі зони доступу (Hotspot) створюються в місцях масового скупчення людей: в аеропортах, студентських городках, бібліотеках, магазинах, бізнесах-центрах і т.д.

Кожна точка доступу може обслуговувати декілька абонентів, але чим більше абонентів, тим менша ефективна швидкість передачі для кожного з них. Метод доступу до мережі – CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Мережа будується по стільниковому принципі. У мережі передбачений механізм роумінгу, тобто підтримується автоматичне підключення до точки доступу й перемикання між точками доступу при переміщенні абонентів, хоча строгих правил роумінгу стандарт не встановлює.

Оскільки радіоканал не забезпечує високого ступеню захисту від прослуховування, у мережі Wi-Fi використовується спеціальний убудований механізм захисту інформації. Він включає засоби й процедури аутентифікації для протидії несанкціонованому доступу до мережі й шифрування для запобігання перехоплення інформації.

Стандарт IEEE 802.11b був прийнятий в 1999 р. і завдяки орієнтації на освоєний діапазон 2,4 Ггц завоював найбільшу популярність у виробників устаткування. У якості базової радіотехнології в ньому використовується метод DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), що відрізняється високою стійкістю даних. Оскільки встаткування 802.11b, що працює на максимальній швидкості 11 Мбіт/с, має менший радіус дії, чим на більш низьких швидкостях, то стандартом 802.11b передбачене автоматичне зниження швидкості при погіршенні якості сигналу. Пропускна здатність (теоретична 11 Мбіт/с, реальна – від 1 до 6 Мбіт/с) відповідає вимогам більшості додатків. Відстань – до 300 метрів, але звичайно – до 160 метрів.

Стандарт IEEE 802.11a розрахований на роботу в частотному діапазоні 5 Ггц. Швидкість передачі даних до 54 Мбіт/с, тобто приблизно в п’ять разів швидше мереж 802.11b. Це найбільш широкополосний із сімейства стандартів 802.11. Визначено три обов’язкові швидкості – 6, 12 й 24 Мбіт/с і п’ять необов’язкових – 9, 18, 36, 48 й 54 Мбіт/с.

Стандарт IEEE 802.11g є новим стандартом, що регламентує метод побудови WLAN, що функціонують у нелицензуємому частотному діапазоні 2,4 Ггц. Завдяки застосуванню технології ортогонального частотного мультиплексування (OFDM) максимальна швидкість передачі даних у бездротових мережах IEEE 802.11g становить 54 Мбіт/с. Устаткування, що підтримує стандарт IEEE 802.11g, наприклад точки доступу бездротових мереж, забезпечує одночасне підключення до мережі бездротових пристроїв стандартів IEEE 802.11g й IEEE 802.11b. Стандарт 802.11g являє собою розвиток 802.11b. Теоретично 802.11g має достоїнства двох своїх попередників. У числі переваг 802.11g треба відзначити низьку споживану потужність, більші відстані (до 300 м) і високу проникаючу здатність сигналу.

Специфікація IEEE 802.11d. установлює універсальні вимоги до фізичного рівня (процедури формування каналів, псевдовипадкові послідовності частот і т.д.). Стандарт 802.11d поки перебуває в стадії розробки.

Специфікація IEEE 802.11e дозволить створювати мультисервісні бездротові мережі для корпорацій й індивідуальних споживачів. При збереженні повної сумісності з діючими стандартами 802.11а й b вона розширить їхню функціональність за рахунок обслуговування потокових мультимедіа-даних і гарантованої якості послуг. Поки затверджений попередній варіант специфікацій 802.11е.

Специфікація IEEE 802.11f описує протокол обміну службовою інформацією між крапками доступу (Inter-Access Point Protocol, IAPP), що необхідно для побудови розподілених бездротових мереж передачі даних. Перебуває в стадії розробки.

Специфікація IEEE 802.11h передбачає можливість доповнення діючими алгоритмами ефективного вибору частот для офісних і вуличних бездротових мереж, а також засобами керування використанням спектра, контролю випромінюваної потужності й генерації відповідних звітів. Перебуває в стадії розробки.

Таким чином, бездротові мережі досить перспективні. Незважаючи на свої недоліки, головний з яких – незахищеність середовища передачі, вони забезпечують просте підключення абонентів, не потребуючих кабелів, мобільність, гнучкість і масштабованість мережі. До того ж, від користувачів не потрібно знання мережних технологій.