5.3. Сетевая технология Radio Ethernet

Использование беспроводных технологий целесообразно в тех случаях, когда сопряженные с развертыванием сети кабельные работы либо затруднены технически, либо невыгодны экономически, либо невозможны по организационным или иным соображениям. К этому перечню следует доба­вить установку беспроводных сетей с целью обеспечения свободы передвижения мобильным пользователям.

Области применения беспроводных сетей можно разделить на две большие группы:

0. использование радиоволн для объединения в сеть пользователей, находящихся в пределах одного здания;

1. организация связи между разными зданиями.

В первом случае речь идет об организации обычной компьютерной сети, как правило, Ethernet или точнее Radio Ethernet (существует оборудование для организации и беспроводных сетей типа Token Ring), где в качестве физической среды используется не кабельная проводка, а радиоволны эфира. Такие сети можно разделить на две группы: сети стационарных пользователей и сети мо­бильных пользователей.

Сети стационарных пользователей практически ничем не отличаются от кабельных сетей. Они применяются, например, в промышленных помещениях с бетонным полом, где нет возможности проложить кабельную сеть; в зданиях, где прокладка кабелей просто запрещена (например в исторических зданиях, крупных библиотеках, арендованных помещениях, где кабельные работы невозможны по условиям договора аренды и т.д.); кроме того, беспроводные технологии очень удобны для развертывания временных сетей на различных выставках или краткосрочных семинарах.

Сети мобильных пользователей, перемещающихся в пределах одного зда­ния, также можно подразделить на две разновидности. Во-первых, это сети, где взаимодействие всех мобильных пользователей с кабельной сетью происходит через одну точку входа в сеть. Примерами тут могут служить, например, брокеры в биржевом зале, чьи ноутбуки снабжены беспроводными адаптерами, находящимися в зоне видимости одной антенны, или складские работники, перемещающиеся по большому хранилищу и отправляющие сообщения о выполнении нарядов на подбор товаров центральному складскому компьютеру. Во-вторых, в здании может быть установлена сотовая сеть из нескольких точек входа, что обеспечит пользователям возможность передвижения из одного помещения в другое, не теряя связи с сетью. Примером такого применения служит больничная сеть: медсестры перемещаются из одной палаты в другую, обращаясь к электронным историям болезни при помощи беспроводной сети и внося сведения о проведенных процедурах и результатах обследований прямо у постели больного.

Что же касается применения беспроводных технологий для организации связи между разными зданиями, то здесь речь идет, как правило, об объединении нескольких кабельных сегментов беспроводными мостами. Такие мосты помогают избежать проведения дорогостоящих кабельных работ.

Топология беспроводных сетей бывает довольно сложной, тем не менее элементарные топологические фрагменты можно перечислить и определить, в какой ситуации предпочтительно использовать ту или иную топологию и как можно комбинировать топологические элементы беспроводных сетей между собой и с кабельными сетями.

Наиболее простым воплощением технологии Radio Ethernet является беспроводная сеть конфигурации «все-со-всеми». При работе по такой схеме в каждый из компьютеров, объединенных в беспроводную сеть, устанавливается беспроводной сетевой адаптер, обычно снабженный всенаправленной антенной. При этом в помещении, где развернута беспроводная сеть, формируется как бы единая среда обмена информацией, которая фактически лежит в основе самой идеологии Radio Ethernet. При этом механизм обработки коллизий работает примерно так же, как и в кабельной сети, а сама работа беспроводной сети в такой конфигурации мало чем отличается от работы кабельной сети. Радиус действия беспроводной сети в данной конфигурации обычно весьма невелик — чаще всего все рабочие станции располагаются в пределах одного помещения. Между станциями (точнее, их сетевыми адаптерами), объединенными в беспроводную сеть такого класса, не должно быть значительных препятствий для распространения радиоволн (прямой видимости, впрочем, не требуется).

Для связи подобного беспроводного сегмента с остальной (кабельной) частью компьютерной сети применяются так называемые устройства входа (точки доступа). В качестве такого устройства может использоваться либо специализированная электроника, либо просто обычный компьютер (с соответствующим программным обеспечением), в котором установлены два сетевых адаптера — кабельный и беспроводной. В задачу устройства обычно входит отбор из общего трафика в беспроводном сегменте тех пакетов, которые предназначены для передачи в остальную (кабельную) часть сети.

Рис. 5.7. Использование беспроводного моста конфигурации “точка - точка”

Как уже было сказано, через устройства входа происходит обмен информацией между беспроводной и кабельной частями сети. Снабдив каждое из устройств входа направленной антенной и направив эти антенны друг на друга, мы получим беспроводную топологию типа «точка-точка» (point-to-point), которая показана на рис. 5.7. Именно такая топология обычно применяется для организации беспроводных мостов между кабельными сегментами. Дальность связи в подобных мостах может достигать нескольких десятков километров, но для ус­пешного функционирования моста необходима прямая видимость между связываемыми точками. Требование прямой видимости, также как и ограничение на расстояние между кабельными сегментами, можно довольно легко обойти, установив на линии распространения сигнала репитеры (повторители).

Рис. 5.8. Беспроводной мост конфигурации “звезда”

Беспроводные мосты Ethernet могут быть организованы и по более сложной конфигурации, имеющей топологию «звезда» (рис. 5.8). Такая схема очень удобна для реализации корпоративной сети с большим числом филиалов. Реализовать ее можно как на программном, так и на аппаратном уровне. В первом случае схема представляет собой просто совокупность необходимого числа беспроводных мостов, реализованных по схеме «точка-точка»; второй путь реализации предполагает использование специальных устройств, которые «жестко» ориентированы на данную топологию.

В настоящее время существуют два больших семейства технологий, используемых в беспроводных устройствах. Это радиочастотные технологии с применением размытого спектра (spread spectrum) и технологии, основанные на использовании инфракрасного излучения.

Радиочастотные технологии работают на частотах в 900 МГц, 2.4 ГГц, 5.7 ГГц и обеспечивают большую дальность связи (до 100 км) при относительно невысокой скорости обмена данными (как правило, не выше 2 Мбит/с). Следует отметить, что радиочастотная передача данных уязвима для всевозможных индустриальных помех.

Что такое размытый спектр? Это определенная методика кодирования данных при передаче, повышающая помехоустойчивость данных и обеспе­чивающая защиту передаваемых данных. Само по себе словосочетание «размытый спектр» означает, что для кодирования сигнала используется более широкий частотный диапазон чем тот, что требовался бы при прямой передаче информации.

Передача данных в инфракрасном диапазоне (чаще всего используется длина волны в районе 820 нм) характеризуется высокими скоростями передачи данных (до 155 Мбит/с) и высокой устойчивостью ко всевозможным помехам. Недостатком, существенно ограничивающим применение технологий передачи информации с помощью инфракрасного излучения, являются малый радиус действия (как правило, менее километра) и очень жесткое требование прямой видимости (даже простой лист бумаги, случайно оказавшийся между передатчиком и приемником, может полностью блокировать информационный обмен).

Компания Xircom разработала технологию создания беспроводной ЛКС под названием Netwave, предназначенную для использования уже существующих приложений и сетевых операционных систем. Она включает физический уровень, использующий радио, и распределенный протокол управления доступом к среде MAC (Media Access Control). Система Netwave аналогична сетям Ethernet и Token Ring и реализует два нижних уровня семиуровневой эталонной модели OSI. Для работы с Netwave нет необходимости модифицировать прикладное ПО, работающее с существующими ЛКС.

Приемопередатчик, выполняющий функции физического уровня системы Netwave, работает на частоте 2,4 ГГц с перестройкой рабочей частоты и расширением спектра сигнала. Это позволяет осуществлять передачу радиосигналов с низким потреблением мощности через стены обычного учрежде­ния. Радиоустановки системы Netwave фирмы Xircom обеспечивают скорость передачи данных порядка 1 Мбит/с.