2.2 Вимоги до безпроводових локальних мереж

Безпроводові мережі повинні задовольняти деяким вимогам, типовим для всіх локальних мереж, у тому числі: висока пропускна здатність, можливість охвату невеликих відстаней, зв'язок підключених станцій і можливість широкомовлення. Крім того, існує набір вимог, характерних тільки для безпроводових локальних мереж. Перелічимо найважливіші з них.

Продуктивність. Протокол керування доступом до середовища повинен максимально ефективно використовувати безпроводове середовище для максимізації пропускної здатності.

Число вузлів. Від безпроводових локальних мереж може вимагатися підтримка сотень вузлів з безлічі чарунків.

З'єднання з магістральною локальною мережею. У більшості випадків потрібен взаємозв'язок зі станціями магістральної локальної мережі. Для безпроводових локальних мереж, що мають внутрішню інфраструктуру, це вимога легко задовольняється за допомогою використання модулів керування, що приєднуються до локальних мереж обох типів. Може також знадобитися спеціальне приміщення для мобільних користувачів і організації епізодичних безпроводових мереж.

Площа, що обслуговується. Типова ділянка охвату безпроводової локальної мережі має діаметр 100-300 м.

Використання живлення від батарей. Мобільні співробітники використовують робочі станції з живленням від батарей, споживання якого не повинне бути більшим при використанні безпроводових адаптерів. Це робить непридатним протокол MAC, що вимагає, щоб мобільні вузли постійно стежили за точками доступу або часто зв'язувалися з основною станцією.

Стійкість передачі й безпека. Безпроводові мережі, якщо вони розроблені неправильно, можуть бути піддані інтерференції й легко прослуховуватися. Структура безпроводової локальної мережі повинна забезпечувати надійну передачу навіть в обстановці шуму, а також деякий рівень зашиті від прослуховування.

Спільна робота в мережі. З ростом популярності безпроводових мереж підвищилася ймовірність того, що дві або більше мережі будуть працювати в одній області або в декількох областях, що допускають інтерференцію різних локальних мереж. Така інтерференція може заважати нормальній роботі алгоритму MAC і сприяти несанкціонованому доступу до окремої локальної мережі.

Робота без ліцензії. Користувачі бажали б здобувати продукти ринку безпроводових локальних мереж і працювати з ними на смузі частот, що не ліцензується.

Переключення/роумінг. Протокол MAC, використовуваний у безпроводових локальних мережах, повинен дозволяти мобільним станціям переміщатися з одної чарунки в іншу.

Динамічна конфігурація. МАС-Адресація й мережне управління локальною мережою повинні дозволяти динамічне й автоматичне додавання, видалення й передислокацію кінцевих систем, не заподіюючи незручностей іншим користувачам.

2.3 Технології безпроводових локальних мереж

Безпроводові локальні мережі звичайно класифікуються відповідно до використаного в них технології передачі. Всі сучасні продукти ринку локальних мереж належать до однієї з наступних категорій.

Інфрачервоні (infrared - IR) локальні мережі. Окрема чарунка мережі, що використовує передачу в інфрачервоному діапазоні, обмежена розмірами однієї кімнати, оскільки інфрачервоне випромінювання не проходить крізь непрозорі стіни.

Локальні мережі з розширеним спектром. Даний тип локальних мереж використовує при передачі технологію розширеного спектра. У більшості випадків ці локальні мережі працюють на діапазонах ISM (Industrial, Scientific and Medical Radio Frequency Band - радіочастотні діапазони для промислового, наукового й медичного застосування), тому для їхнього використання в США не потрібна ліцензія FCC (Federal Communications Commission - Федеральна комісія із засобів зв'язку).

Вузькосмугова НВЧ-передача. Ці локальні мережі працюють на НВЧ, але не використовують розширений спектр. Деякі із цих продуктів працюють на частотах, що вимагає ліцензії FCC, інші використовують неліцензуємі частоти ISM.

По відношенню до фіксованих радіомереж, як телефонних, так і для передачі даних, слід безумовно визнати, що вони вирішують найважливішу проблему економічної інфраструктури – проблему телекомунікацій взагалі. Тобто їх хоч би мінімальної наявності і надійності; вирішують її на додаток до кабельних засобів (у містах) або замість них (у видалених пунктах); вирішують її швидко, надійно і відносно економічно.

Таблиця 2.1

Порівняльні характеристики безпроводових локальних мереж

Параметри	Інфрачервоне (ІЧ ) випромінювання			Розширений спектр		Радіо
	Розсіяне ІЧ випроміню-вання	ІЧ випроміню-вання зі спрямованим променем		Перебудова частоти	Пряма послі-довність	Вузькосмугова НВЧ-Передача
Швидкість передачі даних	1-4 Мбіт/с	1-10 Мбіт/с		1-3 Мбіт/с	2-20 Мбіт/с	10-20 Мбіт/с
Мобільність	Стаціонар/ мобільні	Стаціонарні в межах лінії прямої видимості		Мобільні		Стаціонарні / мобільні
Діапазон (м)	15-60	25		30-100	30-250	10-40
Можливість виявлення	Незначна			Мала		Деяка
Довжина хвилі / частота	λ: 800-900 нм			902-928 МГц 2, 4-2,4835 ГГц 5, 725-5,85 ГГц		902-928 МГц 5, 2-5,775 ГГц 18, 825-19,205 ГГц
Схема модуляції	ASK			FSK	QPSK	FS/QPSK
Випроміню-вана потужність	―			< 1 Вт		25 мВт
Схема доступу	CSMA		Token Ring, CSMA	CSMA		ALOHA з резервуванням, CSMA
Необхід-ність ліцензії	Не потрібно			Не потрібно		Тільки поза частотами ISM

Безпроводові мережі орієнтовані на наступні призначені для користувача сегменти (рис.2.1):

• безпроводові мережі персонального радіусу дії (WPAN);

• безпроводові мережі локального радіусу дії (WLAN – Wireless Local Area Network);

• безпроводові мережі міського радіусу дії (WMAN – Wireless Metropolitan Area Network);

• безпроводові мережі міжміського і міжнародного радіусу дії (WWAN – Wireless Wide Area Network)

Рис 2.1. Типи безпроводових мереж залежно від радіусу дії

Мережі WWAN дозволяють користувачам встановлювати безпроводові мережеві з'єднання поверх видалених загальних або приватних мереж. Такі з'єднання можуть обслуговуватися на значній території (наприклад, міста або країни) за допомогою мережі станцій підключення або супутників, що належать постачальникам послуг беспроводовому зв'язку. Використовувані в даний час технології WWAN називаються мережами другого покоління (2G). Основу їх складають мережі стільникового зв'язку Global System for Mobile Communications (GSM), Cellular Digital Packet Data (CDPD) і Code Division Multiple Access (CDMA). В даний момент зусилля направлені на перехід від мереж 2G, деякі з яких мають обмежені можливості роумінга і несумісні один з одним, до мереж третього покоління (3G), відповідних загальному стандарту і що надає можливості роумінга по всьому світу. Стандарт мереж 3G активно просувається Міжнародним Телекомунікаційним Союзом ITU.

Мережі WMAN дозволяють встановлювати безпроводові мережеві з'єднання між різними крапками в межах великого міста (наприклад, між двома офісними будівлями в місті або на території університету) без дорогої прокладки оптоволоконних або мідних кабелів або оренди каналів зв'язку. Крім того, вони можуть служити резервними каналами для дротяних з'єднань, якщо основні кабельні канали виходять з ладу. Для передачі даних в мережах WMAN використовуються як радіохвилі, так і інфрачервоне випромінювання. Попит на послуги безпроводових мереж, що надають користувачам високошвидкісний доступ до мережі Інтернет, постійно збільшується. Оскільки використовуються різні технології, такі як multichannel multipoint distribution service (MMDS) і local multipoint distribution services (LMDS), робоча група IEEE 802.16 по стандартах широкосмугового безпроводового доступу продовжує розробку специфікацій для стандартизації даних технологій.

Мережі WLAN дозволяють встановлювати безпроводові мережеві з'єднання на обмеженій території (наприклад, усередині офісної або університетської будівлі або в таких суспільних місцях, як аеропорти). Вони можуть використовуватися в тимчасових офісах або в інших місцях, де прокладка розгалуженої кабельної системи неможлива, а також як доповнення до наявної дротяної локальної мережі, покликане забезпечити користувачам можливість працювати, переміщаючись по будівлі. Існують два способи створення мереж WLAN. У інфраструктурних мережах WLAN безпроводові станції (пристрої, обладнані адаптерами радіомережі або зовнішніми модемами), підключаються до точок безпроводового доступу, що виконують функцію моста між станціями і існуючою магістральною мережею. У однорангових (в даному випадку) мережах WLAN декілька користувачів на обмеженій території (наприклад, в кімнаті для переговорів) формують тимчасову мережу без використання точок доступу, якщо не потрібний доступ до зовнішніх мережевих ресурсів.

Мережі WPAN дозволяють встановлювати безпроводові мережеві з'єднання з пристроями (наприклад, PDA, стільниковими телефонами або переносними комп'ютерами), використовувані усередині особистого робочого простору (personal operating space, POS). Під особистим робочим простором розуміється простір, що оточує користувача, радіусом 10 метрів. Зараз основними технологіями мереж WPAN є Bluetooth і інфрачервоне випромінювання. Bluetooth – це безпроводова технологія, що використовує радіохвилі для передачі даних на відстань до 9 м. При використанні цієї технології стіни, одяг або портфель перешкодами не є. Розвитком технології Bluetooth займається робоча група Bluetooth Special Interest Group (SIG), у 1999 році що опублікувала версію 1.0 стандарту Bluetooth. Крім того, для підключення пристроїв на надкоротких відстанях (менше 1 м) використовується інфрачервоне з'єднання.