Перспективы развития технологии Wi-Fi с учетом новых стандартов передачи данных

Перспективы развития технологии WI-FI с учетом новых стандартов передачи данных

Антонников ДО., Смирнов Н.И., МТУСИ

С каждым годом требования к сетям передачи данных растут. Компьютеры все больше погружаются в море мультимедиа, видеоконференц-связь становится все более необходимой. Прямо пропорционально растет требование к скорости передачи данных и мобильности пользователей.

Cisco сделала важный шаг по выходу на рынок базовьх высокопроизводительных беспроводных сетей, анонсировав новую беспроводную точку доступа — Cisco Aironet 1140, работающую по стандарту 802.11n, который предназначен для высокопроизводительных беспроводных сетей.

Компания также объявила ряд революционных технологий, призванных упростить внедрение стандарта 802.11n, пропускная способность которого почти в девять раз превышает пропускную способность существующих сетей Wi-Fi 802.11a/b/g.

Уместно напомнить, что в мае 2008 г. с целью развития мобильности на предприятиях Cisco объявила инициативу Cisco Motion, выпустив на рынок продукт для поддержки мобильных услуг — Mobility Services Engine, который представляет собой отсутствовавшее прежде звено, необходимое для подключения беспроводных сетей к корпоративным вычислительным системам. До этого корпоративная беспроводная сеть обычно была изолирована от остальных сетей. Она имела свои собственные системы доступа и безопасности, отдельные протоколы управления и терминалы, на которых работали несовместимые приложения. Между тем, бурное распространение беспроводных и мобильных устройств — смартфонов, мобильных компьютеров и КПК — на потребительском рынке создает предпосылки для роста спроса на мобильные функции и в корпоративной среде. Со временем мобильность должна стать неотъемлемой частью корпоративной информационно-технологической инфраструктуры. Чтобы эта идея стала реальностью, по мнению специалистов Cisco, традиционные несовместимые архитектуры проводных и беспроводных сетей должны уступить место единой унифицированной сетевой архитектуре, которая предоставит сотрудникам безопасный доступ к критически важным деловым приложениям, включая базы данных с информацией о заказчиках и системы управления инвентарными запасами, в любом месте и в любое время. Такой переход от беспроводных технологий к мобильности, поясняет вицепрезидент по маркетингу беспроводных сетей Cisco Мациеж Кранц (Maciej Kranz), лежит в основе технологии Cisco Motion, а в центре всей этой системы находится то, что там и было всегда, т. е. сеть. Однако, говорит Кранц, если корпорации хотят воспользоваться всеми преимуществами мобильности — более высокой производительностью труда, повышением сплоченности коллективов и т.д., — то они прежде всего должны построить более надежную и высокопроизводительную беспроводную инфраструктуру, способную поддержать не только существующие мобильные приложения, но и приложения, которые появятся на рынке в ближайшие годы. Для этого-то и предназначены точки доступа Cisco Aironet 1140 и технология Cisco M-Drive. Разработанная для офисной среды точка доступа Cisco Aironet 1140 представляет собой компактное, простое в установке и энергетически эффективное устройство. Его реальная пропускная способность, по словам Кранца, превышает 130 Мбит/с. Cisco Aironet

1140 поддерживает обратную совместимость с существующими сетями и устройствами стандарта 802.11a/b/g и тем самым, подчеркивает вице-президент по маркетингу беспроводных сетей Cisco, защищает инвестиции заказчиков. Технология же Cisco M-Drive предоставляется заказчикам унифицированных беспроводных сетей Cisco в виде программного обновления. Она упрощает внедрение стандарта 802.11 n, позволяя ИТ-специалистам разворачивать и эксплуатировать высокопроизводительные беспроводные сети без глубокой специализации в области управления радиочастотным спектром. Мациеж Кранц особо отмечает одну из функций Cisco M-Drive под названием ClientLink. Она продлевает жизненный цикл старых клиентских устройств 802.11a/b/g, увеличивая их пропускную способность, а кроме того, автоматически распознает и ликвидирует пробелы в беспроводных зонах покрытия. ClientLink можно рассматривать в качестве своеобразной "виртуальной трубы" между точкой доступа и клиентским устройством, которая увеличивает передающую мощность, фокусируя луч на клиенте с учетом его перемещений в пространстве. "По мере роста значения беспроводных сетей заказчики требуют от них все большей предсказуемости, надежности и производительности, — говорит М. Кранц. — Наши новые решения означают большой шаг вперед в этом направлении". По словам представителей Cisco, стратегия перехода от беспроводных технологий к мобильности состоит их трех этапов: миграции, интеграции и инновации. На первом этапе компания модернизирует беспроводные сети для поддержки стандарта 802.11n и создания необходимого фундамента для мобильности. На втором этапе заказчик устанавливает систему Mobility Services Engine, которая позволяет воспользоваться такими преимуществами, как безопасность и многосетевой роуминг. На третьем этапе создаются новаторские методы применения мобильности с помощью установки в Mobility Services Engine необходимых отраслевых приложений.

Скотт Лэпхем (Scott Lapham), сетевой инженер, проводивший испытания точки доступа Cisco Aironet 1140 в одном из медицинских центров в штате Алабама, утверждает, что в будущем этот центр сможет использовать сеть 802.11n как критически важное средство, в частности, для просмотра диагностических изображений с высоким разрешением. Такой просмотр требует очень большой пропускной способности и поэтому в настоящее время используется только в проводных сетях с настольными компьютерами. По мнению Лэпхе-ма, предоставление новых услуг с высоким уровнем безопасности в удаленном режиме для ноутбуков и других мобильных устройств способно повысить производительность труда врачей и удовлетворенность пациентов, особенно, если врач получает беспрепятственный доступ к нужной информации, перемещаясь между сетью медицинского центра и сетью сотовой связи: "Стандарт 802.11 a/b/g был хорош для вчерашних и сегодняшних технологий, а стандарт 802.11n отлично подходит как для сегодняшних технологий, так и для завтрашних". Cisco стала бесспорным лидером рынка корпоративной сетевой инфраструктуры со стандартом 802.11. Сегодня объем этого рынка составляет 1,7 млрд долларов, а через 3-4 года удвоится. По мнению многих аналитиков, у Cisco больше возможностей стать доминирующей силой на базовом рынке 802.11n, чем у других компаний [7].

Отандарт 802.11 n

Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практи-

чески вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11 n способен обеспечить скорость передачи данных до 480-600 Мбит/с.

Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4-2,5 или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

• наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;

• смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;

• "чистом" режиме — 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n поддерживают многие современные сетевые устройства.

Особенности стандарта 802.11 n

Два частотных диапазона.

Устройства стандарта 802.11n могут работать в одном из двух диапазонов — 2,4 или 5 ГГц. Это намного повышает гибкость их применения, позволяя отстраиваться от источников радиочастотных помех. При выборе подходящей системы ИТ-специалистам следует иметь в виду, что практически все клиенты 802.11 n на основе CardBus и ExpressCard пока рассчитаны только на диапазон 2,4 ГГц, но несколько встраиваемых адаптеров и плат типоразмера mini-PCI способны поддерживать оба.

Каналы шириной 40 MHz

Спецификация 802.11 n предусматривает использование как стандартных каналов шириной 20 МГц, так и широкополосных — на 40 МГц с более высокой пропускной способностью. Проект её версии 2.0 рекомендует применять 40-мегагерцовые каналы только в диапазоне 5 ГГц, однако пользователи многих устройств такого типа получат возможность вручную переходить на них даже в диапазоне 2,4 ГГц.

MIMO

Ключевой компонент стандарта 802.11n под названием MIMO (Multiple Input, Multiple Output — много входов, много выходов) предусматривает применение пространственного мультиплексирования с целью одновременной передачи нескольких информационных потоков по одному каналу, а также многолучевое отражение, которое обеспечивает доставку каждого бита информации соответствующему получателю с небольшой вероятностью влияния помех и потерь данных. Именно возможность одновременной передачи и приема данных определяет высокую пропускную способность устройств 802.11n.

Антенны

Чаще всего стандартными считаются антенные конфигурации цепи для передачи и приёма информации 3?3 или 2?3, однако со временем устройства стандарта 802.11n станут поддерживать и другие варианты. В простых недорогих моделях будет реализована схема из одной передающей и двух принимающих цепей (по статистике абоненты потребляют гораздо больше данных, чем передают), тогда как пользователи, которым нужна очень большая скорость передачи данных, смогут приобрести старшие модели с конфигурацией антенн 4х4.

Питание через сеть Ethernet

Действующий сейчас стандарт сетевого питания 802.3af (PoE) не обеспечивает мощности, необходимой для электроснабжения точек доступа с антенными конфигурациями 3 ? 3 и выше. Ему на смену уже разрабатывается стандарт 802.3at, но пока он не принят, производители беспроводных устройств изыскивают обходные пути решения этой проблемы (например, за счёт автоматического отключения многолучевой передачи), а разработчики беспроводных мик-

росхем стремятся снизить потребляемую мощность своих чипов. Узкие места в сети

С учётом того, что у перспективных моделей пропускная способность может превысить 100 Мбит/с, создателям беспроводных сетей стоит позаботиться о подводе к точке доступа проводного соединения Gigabit Ethernet. Пока, конечно, такая полоса пропускания может показаться чрезмерной, однако со временем, когда нагрузка на беспроводные сети увеличится, нынешние Ethernet-каналы вполне могут стать узким местом на пути сетевого трафика.

Агрегация в сети

Когда пропускная способность кабельного подключения точки беспроводного доступа к проводной сети превышает 100 Мбит/с либо в этих целях используется новая инфраструктура Gigabit Ethernet, узким местом на пути трафика грозит стать беспроводной контроллер. Коммутаторы с дешифрованием и другие промежуточные устройства могут быть просто не в состоянии обслуживать столько же точек беспроводного доступа, как и раньше. Так что, готовясь к развертыванию инфраструктуры 802.11n, обязательно нужно поинтересоваться возможностями беспроводного контроллера у его производителя.

Обратная совместимость

Разработчики спецификации 802.11n позаботились о том, чтобы компоненты на её базе сохраняли совместимость с устройствами стандарта 802.11b или 802.11g в диапазоне 2,4 ГГц и с устройствами 802.11a — в диапазоне 5 ГГц. В новых сетях 802.11n еще долгое время будет работать множество прежних беспроводных клиентов, так что при развертывании беспроводных ЛВС администратору следует обязательно предусмотреть их поддержку.

Форма зон WI-FI

Традиционно зоны беспроводных ЛВС имеют сферическую форму (если ничто не мешает распространению радиоволн), однако применение в стандарте 802.11n технологии MIMO и пространственного мультиплексирования искажает её и делает менее предсказуемой (форма здесь во многом зависит от условий окружающей среды). В результате привычный контрольно-измерительный инструментарий, обычно используемый при планировании сети, может оказаться непригодным или во всяком случае малоэффективным [10].

Альянс WI-FI

Чтобы обеспечить как можно лучшую совместимость точек доступа и клиентов стандарта 802.11n, стоит все прошивки и драйверы обновить до версий, сертифицированных альянсом Wi-Fi для 802.11 Draft 2.0 (если они имеются). Сама же спецификация 802.11n, как ожидается, будет ратифицирована в ноябре 2009 г.

Литература

1. Шиндер ДЛ. Основы компьютерных сетей. — М.: Cisco Press, Вильямс, 2007. — 656 с.

2. Мак-Квери С, Мак-Грю К, Фой С Передача голосовых данных по сетям Cisco Frame Relay, ATM и If? — М.: Cisco Press, Вильямс. 2008. — 512 с.

3. Пакет К, Тир Д Создание масштабируемых сетей Cisco. — М.: Cisco Press, Вильямс, 2007. — 792 с.

4. Гейр Д Беспроводные сети. Первый шаг. — М.: Cisco Press, Вильямс, 2005. — 192 с.

5. Рошан П, Лиэри Д, Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. — М.: Cisco Press, Вильямс, 2004. — 296 с.

6. Клименко СЮ. Компьютерная сеть за один день. Как на базе оборудования D-Link развернуть проводную и WI-FI сеть. — М.: Диалектика, 2008. — 256 с.

7. http://saratoff.ru/news/hitech/2009/1/18528.

8. http://www.cybersecurity.ru/telecommunication/62283.html.

9. http://stfw.ru/page.php?id=850.

10. http://ru.wikipedia.org.

1 1. http://news.google.ru/news?hl=ru&newwindow= 1 &client=firefox-a&rls=org.mo2'lla:ru:offlcial&q=%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0% BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8+Cisco&lr=&um=1&ie=UTF -8&sa=X&oi=news_result&resnum=11&ct=title.