Беспроводные компьютерные сети Wi-Fi

В прошлом выпуске была опубликована глава из книги с перечнем стандартов, используемых в сетях Wi-Fi. Там отсутствует описание перспективных стандартов, поэтому отложим книгу до следующего выпуска, а сегодня поговорим о стандартах 802.11n, технологиях MIMO и Mesh Networks.

Стандарт 802.11n

802.11n – спецификация беспроводных сетей, которая разрабатывается на базе предложений групп EWC, TGn Sync и WWiSE.

По замыслу разработчиков стандарта 802.11n скорость передачи полезных данных в беспроводных сетях должна превысить 100 Мбит/с (в одном из вариантов указана скорость 145 Мбит/с), а при реализации дополнительных условий скорость должна достигать 600 Мбит/с. Все предложенные варианты подразумевают использование технологии MIMO (multiple input, multiple output).

MIMO – способ организации радиоканала, при котором используются многоканальные антенные системы в устройствах на обоих концах канала. В каждом устройстве реализуются несколько автономных трактов приемопередачи и используется специальное многоканальное устройство для последующей цифровой обработки сигнала.

Рассматриваются различные изменения структуры пакетного обмена данными на MAC- и физическом уровне, которые помогут значительно уменьшить долю служебного трафика в беспроводной сети (в сетях 802.11b и 802.11g служебный трафик может занимать до половины полосы пропускания).

Группы разработчиков стандарта предлагают разные варианты использования радиочастотного спектра. Один из вариантов – использовать частоту 2,4 ГГц и каналы шириной 20 МГц, для совместимости с 802.11b и 802.11g. Второе предложение: увеличить ширину канала до 40 МГц и использовать диапазон 5 ГГц.

В ожидании ратификации стандарта 802.11n некоторые производители начали выпускать устройства «pre-n». Wi-Fi Alliance предупреждает, что данные устройства могут оказаться несовместимыми с окончательным вариантом стандарта.

Mesh Networks

Пока вы используете одну или две точки доступа, вы можете обойтись без прокладки проводов по помещению. Если же строится большая беспроводная сеть, в которой будет использоваться, например, 10 точек доступа, расположенных на разных этажах здания, то придется строить полномасштабную кабельную систему. Обычные точки доступа требуют проводного подключения к локальной сети.

И вы получаете все те проблемы, которых хотели избежать, когда задумались о беспроводном варианте. Придется устанавливать кабельные каналы, сверлить перекрытия и стены прокладывать кабель и т. д. Только количество портов будет меньшим, чем в обычном варианте построения СКС (структурированной кабельной системы), и на кабельных каналах можно немного сэкономить, если есть возможность установки точек доступа под подвесным потолком.

Получается такой парадокс: хотим сделать беспроводную сеть – приходится прокладывать много кабеля.

Принципиальное решение состоит в использовании технологии Mesh Networks (на русский переводится как «ячеистые» или «решетчатые сети»). Архитектура ячеистой сети состоит из некоторого количества узлов (node), которые образуют основу (backbone) сети, и клиентских устройств. Узлы могут связываться каждый с каждым и самостоятельно образовывать маршруты передачи данных. Узлы обнаруживают отключение соседних узлов и появление новых, и автоматически перестраивают маршруты.

Технология ячеистых сетей не является специфичной для беспроводных сетей, но в беспроводных сетях она приобретает новые свойства. При использовании беспроводных узлов топология сети может очень легко перестраиваться простым перемещением узлов, удалением или добавлением узлов. Прокладка кабелей между узлами не требуется. Теоретически можно накрыть mesh-сетью любую необходимую территорию: этаж, здание, район города, целый город... Вопрос только в количестве узлов и возможности обеспечить их электропитанием.

Беспроводные клиенты могут перемещаться в пределах зоны покрытия, узлы будут строить правильные маршруты и обеспечивать прозрачный роуминг.

Принцип действия узлов ячеистой сети схож с принципом работы маршрутизаторов интернет – данные передаются от одного маршрутизатора к другому до тех пор, пока не достигнут назначения. Каждое устройство ячеистой сети должно обеспечивать функции динамической маршрутизации в реальном времени, что накладывает определенные требования на вычислительную мощность узлов.

Сейчас оборудование для создания ячеистых сетей Wi-Fi нельзя назвать доступным, как по цене, так и количеству производителей и моделей. Но тенденция развития такова, что можно ожидать объединения технологией Mesh Networks с будущим стандартом 802.11n. Для этого уже образован соответствующий форум – Wi-Mesh, который будет продвигать самоорганизующиеся беспроводные сети.