Локальные беспроводные сети WLAN

Эта категория беспроводной сети предназначена для связи между собой различных устройств, подобно LAN на основе витой пары или оптоволокна, и при этом характеризуется высокой скоростью передачи данных на относительно небольшие расстояния. Взаимодействие устройств описывается семейством стандартов IEEE 802.11, включающим в себя более 20 спецификаций. Отметим, что под термином Wi-Fi понимается торговая марка, которая показывает, что конкретное устройство отвечает спецификациям 802.11 a, 802.11. b, 802.11. g.

В настоящее время семейство IEEE 802.11 можно разделить на три класса – 802.11 a, 802.11 b, 802.11 i/e/.../w.

IEEE 802.11 a – один из стандартов беспроводных локальных сетей, описывающий принципы функционирования устройств в частотном диапазоне ISM (полоса частот 5,15–5,825 ГГц) по принципу OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам). Полоса подразделяется на три рабочие зоны шириной 100 МГц, и для каждой зоны определена максимальная излучаемая мощность – 50 мВт, 250 мВт, 1 Вт. Предполагается, что последняя зона частот используется для организации каналов связи между зданиями или наружными объектами, а две другие зоны - внутри них. Редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три обязательных скорости – 6, 12 и 24 Мбит/с и пять необязательных – 9, 18, 36, 48 и 54 Мбит/с. Имеющиеся проблемы, вследствие использования части этого диапазона ведомственными структурами, могут быть решены с помощью спецификации 802.11 h. Она дополнена алгоритмами эффективного выбора частот для беспроводных сетей, а также средствами управления использованием спектра, контроля над излучаемой мощностью, а также генерации соответствующих отчетов.

Радиус действия устройств в закрытых помещениях составляет около 12 метров на скорости 54 Мбит/с, и до 90 метров при скорости 6 Мб/с, в открытых помещениях или в зоне прямой видимости – около 30 метров (54 Мбит/с), и до 300 метров при 6 Мбит/с. Некоторые производители внедряют в свои устройства технологии ускорения, благодаря которым возможен обмен данными в Turbo 802.11а на скоростях до 108 Мбит/с.

IEEE 802.11b – первый стандарт, получивший широкое распространение (именно он первоначально носил торговую марку Wi-Fi) и позволивший создавать беспроводные локальные сети в офисах, домах, квартирах.

Эта спецификация описывает принципы взаимодействия устройств в диапазоне 2,4 ГГц (2,4–2,4835 ГГц), разделенном на три неперекрывающихся канала по технологии DSSS (Direct-Sequence Spread-Spectrum, широкополосная модуляция с прямым расширением спектра) и, дополнительно, PBCC (Packet Binary Convolutional Coding, двоичное сверточное кодирование). Согласно этой технологии модуляции, производится генерирование избыточного набора битов на каждый переданный бит полезной информации, благодаря этому осуществляется более высокая вероятность восстановления переданной информации и лучшая помехозащищенность (шумы и помехи идентифицируются как сигнал с неодинаковым набором битов и потому отфильтровываются).

Стандартом определены четыре обязательные скорости – 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с. Возможный радиус взаимодействия устройств составляет в закрытых помещениях около 30 метров на скорости 11 Мбит/с, и до 90 метров при скорости 1 Мбит/с, в открытых помещениях или в зоне прямой видимости – около 120 метров (11 Мбит/с), и до 460 метров при 1 Мбит/с.

В условиях постоянно увеличивающихся потоков данных эта спецификация исчерпала себя, и на смену ей пришел стандарт IEEE 802.11g.

IEEE 802.11g – стандарт беспроводной сети, явившийся логическим развитием 802.11b, то есть, использует тот же частотный диапазон и предполагает обратную совместимость с устройствами, отвечающими стандарту 802.11b (обязательна совместимость 802.11g -оборудования с более старой спецификацией 802.11b).

Основной принцип модуляции позаимствован у 802.11a – OFDM совместно с технологией CCK (Complementary Code Keying, кодирование комплементарным кодом), а дополнительно предусмотрено использование технологии PBCC. Благодаря этому, в стандарте предусмотрены шесть обязательных скоростей – 1, 2, 5,5, 6, 11, 12, 24 Мбит/с, и четыре дополнительных – 33, 36, 48 и 54 Мбит/с. Радиус зоны действия увеличен в закрытых помещениях до 30 метров (54 Мбит/с), и до 91 метра при скорости 1 Мбит/с, в пределах же прямой видимости связь доступна на расстоянии 120 метров со скоростью 54 Мбит/с, а при удалении на 460 метров возможна работа со скоростью 1 Мбит/с.

Спецификации 802.11 i/e/.../w предназначены для описания функционирования различных служебных компонент и разработки новых технологий и стандартов беспроводной связи. К примеру, работы беспроводных мостов, требований к физическим параметрам каналов (мощность излучения, диапазоны частот), спецификаций, ориентированных на различные категории пользователей.

Из группы этих спецификаций следует выделить интерфейс I EEE 802.11n, в котором предусмотрена обратная совместимость IEEE с 802.11a/b/g, а скорость передачи данных регламентируется до 600 Мбит/с., что позволяет использовать его в задачах, где использование Wi-Fi ограничивалось недостаточной скоростью. Эксперты утверждают, что в ближайшее время технологию беспроводных сетей IEEE 802.11n станут поддерживать не только ноутбуки, но и многие бытовые электронные приборы и она будет использоваться всеми основными корпоративными и домашними приложениями. В качестве перспективы развития беспроводных локальных и персональных сетей называются устройства Cognitive Radios, которые способны работать в разных диапазонах по различным протоколам, а также могут определять, в каком географическом районе они находятся и как там можно работать, подстраиваясь под местные требования.