34. Беспроводные вычислительные сети. Технология WiMax.
Основанная на стандарте беспроводной связи IEEE 802.16-2004 технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) на сегодняшний день развивается стремительными темпами и, вероятно, будет играть ключевую роль в создании т.н. MAN (metropolitan area networks) в самом ближайшем будущем [10].
Данный стандарт (в редакции, относящейся к фиксированному местоположению передатчиков) уже представляет собой выгодную альтернативу проводным соединениям и технологии DSL. Одобренные недавно поправки 802.16e дополняют стандарт в том, что касается поддержки мобильности – возможности перемещаться в процессе работы в рамках беспроводного соединения.
Рис.2.1. Топология сети WiMAX
Интерфейс мобильной беспроводной связи WiMAX основывается на использовании модуляции OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), в то время как технология 802.16e применяет масштабируемую модуляцию OFDMA (SOFDMA) с целью поддержки изменяемой ширины канала – от 1.25 до 20 МГц. В версии Release-1 Mobile WiMAX работа идет с использованием каналов пропускной способностью 5, 7, 8.75 и 10 МГц на лицензируемых частотах 2.3, 2.5 и 3.5 ГГц.
Использование антенных технологий MIMO, гибкой схемы работы с каналами, а также ACM (Advanced Coding and Modulation) позволяет добиться скорости приема данных 63 МБит\c, а передачи – 28 МБит\c на сектор в канале 10 МГц.
Фундаментальной особенносью архитектуры МАС-уровня (Media Access Control) 802.16 является QoS (Quality of Service), который может быть ориентирован на соединение или на сервис.Алгоритмы и схемы распределения каналов обеспечивают гибкий механизм оптимального распределения ресурсов времени, частот и пространства для беспроводного соединения.
Зона распространения радиосвязи c применением технологии WiMAX составляет до 50 км. Таким образом данный способ передачи данных представляет собой потенциально удобную реализацию соединения «последней мили». В отличие от любой другой методики организации локальных беспроводных сетей, зона охвата которых в лучшем случае составляет десятки или сотни метров в приложении к одной точке доступа, WiMAX позволяет не только значительно увеличить расстояние между передатчиками, но и повысить мобильность соединения. Благодаря редакции стандарта 802.16e передатчику позволяется изменять свое положение в пространстве в определенных рамках, связывающих скорость перемещения и скорость обмена данными, не разрывая соединения.
Чрезвычайно интересной представляется технология локального позиционирования – обеспечивающая функции широко известной GPS. Отличие этих двух технологий заключается в том, что локальное позиционирование осуществляется не по сигналам трёх и более спутников, а по данным точек доступа WiMAX.
35. Беспроводные вычислительные сети. Технология передачи изображений высокого качества.
С появлением сетевых мультимедийных центров (к примеру, iCube Play@TV NMP-4000: сетевой мультимедийный плеер) возникают такие задачи, как передача по беспроводной сети потока DVD. Поэтому Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) одобрил создание рабочей группы 802.11n. Целью группы стала разработка нового физического уровня (PHY) и уровня доступа к среде передачи (MAC), которые позволили бы достичь реальной скорости передачи данных, как минимум, в 100 Мбит/с. То есть увеличить её в сравнении с существующими сегодня решениями примерно в четыре раза (мы имеем в виду реальную пропускную способность). Всё это, вместе с обратной совместимостью с существующими стандартами, должно будет не только сделать работу в беспроводных сетях более комфортной, но и обеспечить достаточный запас скорости на ближайшее будущее.
Сравнение скорости различных стандартов
Стандарт беспроводной связи Скорость работы Реальная скорость передачи данных
802.11b 11 Мбит/с 5 Мбит/с
802.11g 54 Мбит/с 25 Мбит/с
802.11a 54 Мбит/с 25 Мбит/с
802.11n 200+ Мбит/с 100 Мбит/с
Самое непосредственное участие в разработке и процессе развития стандарта принимает компания Intel, которая возглавила комитет, разрабатывающий основу для реализации стандарта. В сферу деятельности компании входит также разработка уровней MAC и PHY и другие аспекты. Безусловно, Intel сегодня является технологическим лидером в этой области, однако для разработки окончательных спецификаций стандарта необходимы усилия многих компаний.
В разработке стандарта 802.11n Intel предлагает пойти эволюционным путём, используя уже проверенные технологии, добавив к ним новые разработки, позволяющие достичь высоких скоростей передачи данных. Например, в 802.11n предлагается использовать такие "наследственные" технологии, как OFDM (ортогональное частотное мультиплексирование) и QAM (квадратурная амплитудная модуляция). Подобный подход не только обеспечит обратную совместимость, но и снизит стоимость разработки. Перед инженерами стоит нелёгкая задача, ведь новый стандарт не должен мешать работе старых устройств 11a/g, и в то же время, он должен поддерживать высокую скорость работы. Многие читатели знакомы со снижением скорости работы сетей 802.11g при одновременном использовании устройств 11b.
Технология Intel Wireless Display
На проходящей в Лас Вегасе выставке Consumer Electronics Show 2010 компания Intel показала интересную технологию под названием Intel Wireless Display (WiDi). Эта технология позволяет подключать ноутбуки (специально разработанные модели на основе новейших процессоров Intel) к устройствам вывода изображения HDTV, используя передачу сжатой графической информации по беспроводному Wi-Fi соединению.
Со стороны это выглядит так - для того, чтобы передать изображение на большой экран, пользователю нужно просто нажать на ноутбуке специальную "горячую" или отдельную клавишу, и через несколько секунд ноутбук установит соединение со специальным приёмником, соединённым кабелем HDMI с телевизором высокого разрешения, и изображение появится на экране телевизора.
Естественно, для потоковой трансляции качественного аудио и видео в формате HD нужна высокая скорость передачи данных, поэтому WiDi требует поддержки стандарта 802.11n. Содержание экрана ноутбука приводится к стандартному формату 720p (1280x720), далее сжимается по специальному алгоритму процессором Intel Core i3, i5 или i7, оснащенным интегрированной графикой, и передаётся по Wi-Fi.
Для распаковки данных со стороны телевизора потребуется специальная приставка с декодирующим чипом и выходом HDMI, стоимостью менее $100. Первые подобные устройства (ноутбуки и приставки) с поддержкой технологии WiDi должны появиться в продаже уже в январе. На данный момент известен один подобный адаптер Netgear Push2TV PTV1000, а технология поддерживается несколькими моделями ноутбуков от Sony, Dell, Toshiba и других производителей.
Представленная технология кажется довольно привлекательной для домашних пользователей, так как она позволит использовать вывод с ноутбука на большой телевизор без лишних проводов, прямо с дивана или удобного кресла. Мощности мобильных процессоров Core i5 вполне хватает на кодирование видеоданных такого объёма, при этом остаётся достаточно мощи и для основных задач. Кстати, невооружённым взглядом не видно никаких артефактов сжатия.
К сожалению, на данный момент у технологии есть свои ограничения. Во-первых, беспроводной канал не поддерживает HDCP, так что посмотреть защищенное видео с Blu-ray диска таким образом не удастся. Также, пока что не поддерживается разрешение FullHD (1920x1080), а только 1280x720. В будущем эти ограничения планируется убрать, добавив и поддержку 1080p, и HDCP. Но в любом случае технология Wireless Display выглядит многообещающе.