Развитие сетевых технологий. Классификация и технологии беспроводных сетей

Радиотехнические средства, используемые для создания и развития сетей доступа, имеют различные характеристики, которые определяются назначением оборудования. Классификация оборудования беспроводного доступа приведена на рис. 1.31

 

Радиотехнические средства

Мобильная связь

Фиксированная связь

Узкополосные услуги

Широкополосные услуги

Лазерная сеть

Спутниковая сеть

Комбинированные системы

Ограничение связи в зоне одной БС

WLAN

Новые технологии

 

Рисунок 1.31 Классификация радио-технологий

Все радиотехнические средства предназначены для работы в сетях фиксированной или мобильной связи. Кроме того, практическое применение находят комбинированные системы, способные работать в сетях обоих видов.

 

Сети фиксированной связи можно разделить на четыре группы. Две первые группы представляют радиотехническое оборудование, обеспечивающее поддержку узкополосных (до 2048 кбит/с) и широкополосных (свыше 2048кбит/с) услуг. Оборудование, поддерживающее как узкополосные, так и широкополосные услуги, делится на два больших класса: РТР (точка-точка) РТМ (точка-многоточие). Для систем РТР обычно используется термин WLL - беспроводная АЛ. Третья группа (лазерная связь) также относится к технологии РТР, но она выделена отдельно из-за существенного различия в обеспечиваемой полосе пропускания сигналов. Лазерная связь используется для создания цифровых широкополосных трактов в зоне прямой видимости. В четвёртую группу входит оборудование, предназначенное для спутниковой связи.

Сети мобильной связи можно рассматривать как одно из специфических средств доступа. Его существенное отличие, с точки зрения общих принципов построения информационной системы, заключается только в уровне присоединения. Все сети мобильной связи используют собственный центр коммутации. Функции мобильности терминала – с точки зрения сети доступа – можно считать вторичным. Среди технологии мобильной связи можно выделить следующие наиболее распространённые виды: GSM, CDMA, NMT-450. Хотя технологии мобильной связи изначально создавались две передачи речи, то в последнее время развитие мобильной связи происходит в сторону увеличения скорости передачи данных. Так если в NMT-450 скорость передачи данных составляет 9,6кбит/с, то для системы GSM+GPRS пиковая скорость может составлять до 150 кбит/с, а GSM+EDGE – до 384 кбит/с. При этом приоритет отдаётся голосовым соединениям. Сетям мобильной связи третьего поколения разрабатывались с учётом возможности достижения скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Таким образом мобильная связь уже сегодня может предоставить весь набор услуг характерных для традиционных фиксированных телефонных сетей.

Комбинированные системы в настоящее время представлены двумя вариантами использования радиотехнического оборудования. Во-первых, часть абонентов фиксированной связи может обслуживать БС сотовой связи. При этом мобильность терминала ограничена зоной действия одной БС. Во-вторых, организация доступа в Интернет, а также поддержка некоторых мультимедийных услуг возможна за счёт создания беспроводных локальных сетей (WLAN). Ряд новых технологий, разработанных в настоящее время, будет предназначен для работы в сетях фиксированной и мобильной связи.

Системы на базе стандартов безшнуровой телефонии (CT-2, DECT) обеспечивают относительно небольшие радиусы сот (0,2 … 5 км). По сравнению с системами сотовой подвижной связи, их маломощные и менее громоздкие базовые станции проще и дешевле устанавливать. Эти системы не требуют частого планирования, что существенно упрощает их инсталляцию, обеспечивают более высокое качество речи и скорости передачи данных по сравнению с системами на базе сотовых стандартов. Изначально технология DECT разрабатывалась с ориентацией на услуги телефонии, однако авторы уже первых стандартов попытались расширить сферу её применения.

Фирменные нестандартные системы настолько сильно отличаются базовыми радио-технологиями, алгоритмами, параметрами и возможностями, что дать им общую характеристику невозможно. Их можно разделить на две группы: узкополосные (narrowband) и среднеполосные (wideband, не путать с broadband).

Узкополосные системы схожи с системами WLL на базе технологий и стандартов сотовой связи. Они обеспечивают довольно большую дальность радиосвязи и невысокую скорость передачи данных.

Среднеполосные системы обладают довольно большой скоростью передачи данных (до 144 кбит/с, а иногда и 1 Мбит/с) с высокой помехозащищённостью.

При создании широкополосных систем всегда использовались две технологии формирования широкополосного сигнала с частотной (FHSS) и временной (DSSS) областях. Радиомодемы для организации связи «точка-точка» и сетевых приложений «точка-многоточка» развивались для этих технологий параллельно.

Первые образцы беспроводного оборудования были созданы для диапазона 902 …928 МГц. Типичными примерами могут служить:

· «точка-точка» - серия Airlink компании Cylink со скоростью передачи в канале от 32 до 860 кбит/с по технологии расширения

спектра прямой последовательности DSSS;

· «точка-многоточка» - серия Aironet 1000 со скоростью передачи в канале от 215 до 860 кбит/с по технологии DSSS.

Для первого модема база сигнала (коэффициент расширения спектра) была равна 32, для второго – 11 («технической» скорости передачи битов в физическом канале, не учитывающей служебную часть). Следует также учитывать, что по технологии RadioEthernet общая среда передачи в каждый момент времени выделяется в монопольное использование только одному абоненту, т.е пропускная способность сети для каждого абонента меньше «технической» скорости в n раз (где n – количество абонентов). Однако, то обстоятельство, что диапазон используется другими радиосредствами (в частности, сетями сотовой связи GSM-900), создающими взаимные помехи сетям RadioEthernet, привело к тому, что беспроводные сети диапазона 902 … 928 МГц не получили широкого распространения, нигде кроме США. Более удобным оказался диапазон 2400 … 2483,5 МГц и позже 5 ГГц, что объясняется большей шириной спектра и меньшим уровнем помехи от других радиосредств. В этих диапазонах и стали лавинообразно развиваться сети RadioEthernet. Типовая структура таких сетей представлена на рис. 1.32

Контроллер

Шлюз

Сеть передачи данных или Интернет

БС

БС

Устройства доступа

 

 

 

 

 

Рисунок 1.32. Типовая структура сети RadioEthernet

 

 

Вплоть до 1997 г. каждый производитель выпускал оборудование этого диапазона, не сдерживаемым практически никакими ограничениями, кроме частотно-энергетических. Ещё с 1990 г. рабочая группа IEEE 802.11 сосредоточила усилия на разработке единого стандарта беспроводных локальных сетей.

Последний черновой вариант стандарта был представлен в ноябре 1995г. Представление в ISO произошло в марте 1996г. Первые комплексные испытания – в марте 1996г., окончательные – в июле 1996г.

Как и у других стандартов серии 802, главной функцией стандарта 802.11 является обеспечение работы устройств передачи данных для доступа к среде передачи (MSDU) на уровне протокола управления логическим каналом. Иными словами, стандартизованное оборудование осуществит передачу пакетов данных между сетевыми платами без проводов.

Так появилась группа стандартов IEEE 802.11, а позже модификации b, a, g и т.д. Кстати, появление модификаций стандарта с разными буквенными индексами было связано с тем, что по мере распространения беспроводных сетей становилось понятно, что широкополосные системы обладают одним существенным недостатком, несущественным для военной связи, - низким уровнем использования частотного спектра, т.е низкой частотной эффективностью, а также не предоставляют качество обслуживания операторского класса.

Так, например, стандарт IEEE 802.11 предусматривает использование частотного диапазона 5 ГГц и модуляции по методу ортогонального мультиплексирования с разделением частот (Orthogonal Frequency Domain Multiplexing [OFDM]).Его применение позволяет увеличить скорость передачи в каждом канале с 11 Мбит/с, как в стандарте 802.11 b, до 54 Мбит/с. При этом одновременно может быть организовано до восьми непересекающихся каналов, а не три, как в диапазоне 2,4 ГГц. Беспроводная локальная сеть стандарта IEEE 802.11a способна одновременно поддерживать большее число сеансов высокоскоростной передачи данных, чем сети 802.11 и 802.11b, причём с меньшей вероятностью конфликтов.