8.4. 10 Gigabit Ethernet

Новым скачком в развитии технологий высокоскоростной передачи данных стал стандарт IEEE 802.3ае —10 Gigabit Ethernet (10 GbE), одобренный в июне 2002 г. С его появлением область использования Ethernet расширилась до масштабов городских (MAN) и глобальных (WAN) сетей.

В стандарте описано несколько спецификаций, определяющих использование в качестве среды передачи данных одно- и многомодовые оптоволокна, методы кодирования, применяемые длины волн и т. д.

9. Беспроводные локальные сети

9.1. Классификация беспроводных локальных сетей

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

• По дальности действия:

  • Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.

  • Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.

  • Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.

  • Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.

Классификация по дальности действия

• По топологии:

  • «Точка-точка».

  • «Точка-многоточка».

• По области применения:

  • Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.

  • Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

9.2. Wireless Ethernet стандарт ieee 802.11

Часто возникают ситуации, когда прокладка кабельной системы затруднена или экономически нецелесообразна. Причиной тому, например, могут быть естественные преграды, образованные особенностями рельефа местности: реки, озера, горы или необходимость создания временной локальной сети, которую придется демонтировать. В таких случаях для организации сети без прокладки дополнительных линий связи используют беспроводные локальные сети (Wireless LAN — WLAN), позволяющие объединить в единую информационную систему разрозненные локальные сети и компьютеры для обеспечения доступа всех пользователей этих сетей к единым информационным ресурсам.

Кроме того, необходимость построения беспроводных сетей диктуется удешевлением, а значит, и ростом популярности мобильных устройств, таких, как портативные ноутбуки, карманные компьютеры и т. д. С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая необходимость в оперативном осуществлении коммуникаций между ними, в обмене данными, в быстром получении информации.

В основе технологий беспроводных сетей лежит принцип радиосвязи между узлами сети. В качестве узла сети может выступать как отдельный компьютер или ноутбук, так и специальное устройство «точка доступа» (Access Point), обеспечивающее доступ к кабельному сегменту какой-либо сети или другому компьютеру.

В 1990 г. комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.П. В 1997 г. была утверждена первая спецификация для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Мбит/с. Новая технология передачи данных, многое перенявшая из технологии Ethernet, получила соответствующее название Radio Ethernet.

Однако к тому времени скорость передачи данных 1—2 Мбит/с в беспроводной сети уже не удовлетворяла потребности пользователей. Чтобы сделать технологию беспроводных сетей популярной, дешевой и удовлетворяющей современным требованиям, разработчики были вынуждены создать новый стандарт.

В сентябре 1999 г. утверждается новый стандарт IEEE 802.1 lb (или 802.11 High rate), который позволяет обеспечивать скорость передачи данных в 11 Мбит/с. В стандарте для модуляции сигнала применяется метод широкополосной модуляции с прямым расширением спектра (Direct Sequence Spread Spectrum — DSSS). При этом весь рабочий диапазон делится на 14 каналов, частоты которых разнесены на 25 МГц для исключения взаимных помех. Данные передаются по одному из этих каналов без переключения на другие. Возможно одновременное использование всего трех каналов. Скорость передачи данных может автоматически меняться в зависимости от уровня помех и расстояния между передатчиком и приемником.

Очень часто беспроводные сети называют сетями Wi-Fi или просто Wi-Fi. Этот термин происходит от названия независимой международной организации Wireless Fidelity Alliance (Wi-Fi Alliance). Эта организация была создана в 1999 г. лидерами индустрии беспроводной связи и изначально называлась Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Задачей организации является сертификация совместимости с технологией WLAN продуктов различных производителей. Эта организация объединяет практически всех ведущих производителей — Cisco, Lucent, 3Com, IBM, Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony, AMD и др.

Еще одной спецификацией WLAN является стандарт IEEE 802.1 1а, основной особенностью которого является метод модуляции сигнала, называемый мультиплексированием с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — OFDM). Метод предполагает параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким частотам диапазона. В результате повышается пропускная способность канала и качество сигнала.

В отличие от стандарта 802.11, ориентированного на область частот 2,4 ГГц, спецификациями 802.11а предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц. В стандарте определены три обязательные скорости передачи данных (6, 12 и 24 Мбит/с) и пять дополнительных (9, 18, 24, 48 и 54 Мбит/с). Сети, построенные на основе этого стандарта, имеют 12 неперекрывающихся каналов.

Таблица 1.5. Характеристики спецификаций Radio Ethernet

Характеристики	Спецификации
	IEEE 802.11b	IEEE 802.11g	IEEE 802.11a	IEEE 802.11n
Скорость передачи данных, Мбит/с	11	До 54	До 54	до 300 Мбит/с
Число каналов	3	3	12	12
Расстояние передачи данных, м: в закрытых помещениях в открытых помещениях в пределах прямой видимости	30(11 Мбит/с), 91 (1 Мбит/с) 120(11 Мбит/с), 460(1 Мбит/с)	30 (54 Мбит/с), 91 (1 Мбит/с) 120(54 Мбит/с), 460(1 Мбит/с)	12 (54 Мбит/с), 91 (6 Мбит/с) 30 (54 Мбит/с), 305 (6 Мбит/с)
Схема модуляции	DSSS	OFDM	OFDM	OFDM\DSSS
Рабочая частота, ГГц	2,4 (2,4-2,4835)	2,4 (2,4-2,4835)	5(5,15-5,350 и 5,725—5,825)	2,4—2,5 или 5,0 ГГц

В 2003 г. был утвержден стандарт IEEE 802.1lg, являющийся развитием спецификации IEEE 802.1 lb. Стандарт предусматривает использование диапазона 2,4 ГГц и OFDM-метод модуляции сигнала. При этом скорость передачи данных увеличена до 54 Мбит/с (табл. 1.5).

При использовании для передачи данных излучения в инфракрасном диапазоне передаваемый сигнал излучается в потолок, отразившись от которого может быть получен приемниками. Радиус, на котором работает такая сеть, не превышает 10 м при скорости передачи данных в 1—2 Мбит/с.

Источники:

1. Виснадул Б.Д., Лунин С.А., Сидоров С.В., Чумаченко П.Ю. Основы компьютерных сетей: учеб. пособие / Под ред. Л. Г. Гагариной. М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 272 е.: ил. - (Профессиональное образование). (стр. 30-44)

Контрольные вопросы:

1. Какие ограничения устанавливает «правило 5—4—3»?

2. Для чего используются «терминаторы» в сетях на основе коаксиального кабеля?

3. Поясните принцип работы концентраторов в технологии Token Ring.

4. Как обеспечивается высокая отказоустойчивость в сетях FDDI?

5. Можно ли использовать UTP кабель 5 категории для реализации Gigabit Ethernet?

6. Какую роль играет «точка доступа» в сетях WLAN?

7. Поясните метод модуляции OFDM для стандарта IEEE 802.11.