Организация сети

Организация сети. На самом деле все спецификации Wi-Fi являются стандартом в стандарте.

С одной сто-роны, они все должны удовлетворять стандарту беспроводных сетей 802.11, а с другой – они входят в состав крупнейшего стандарта локальных сетей IEEE 802. И преимущества такого подхода сложно недооценивать.

Так, спецификации 802.11 затрагивают лишь два нижних уровня (физический и канальный) общей модели ISO/OSI, состоящей из семи уровней.

Оборудование, предназначенное для работы в стандарте 802.11, в основном делится на два класса – это клиенты и точки доступа (Access Point). Роль клиентов могут играть на-стольные компьютеры, ноутбуки, КПК, телефоны, принтеры, игровые приставки и прочая портативная и стационарная бытовая техника, оборудованная Wi-Fi-модулем.

Если в ПК или КПК изначально отсутствует поддержка беспроводных сетей, то в большинстве случаев это можно с легкостью восполнить приобретением соответствующего адаптера, который может быть реализован в форме практически любой платы расширения. Точки доступа обычно вы-полнены в виде отдельного внешнего устройства, подключаемого непосредственно к кабелю проводной сети Ethernet или к любому другому совместимому источнику широкополосного доступа в Интернет.

Иногда точки доступа комбинируют с каким-либо другим устройством, например, весьма распространены ADSL-модемы, совмещенные с точкой доступа Wi-Fi. На точку доступа возлагается львиная часть работы по обслуживанию беспроводной сети: она должна не только поддерживать радиопередачу со всеми клиентами и связывать сеть с внешним миром, но и регулировать трафик, обрабатывать данные и совершать массу других операций.

Также в некоторых случаях может потребоваться и дополнительное оборудование: например, при недостаточном уровне сигнала нужны антенны, а при необходимости соеди-нения между собой двух сетей – мосты. Существует два основных способа организации беспроводной сети – это клиент-сервер (Infrastructure Mode) и точка-точка (Ad-hoc). В первом случае сеть состоит из одной или не-скольких точек доступа и произвольного количества клиентов. Это стандартная модель по-строения локальной сети, которая принципиально отличается от проводной разве что отсут-ствием тех самых проводов.

Во втором случае связь устанавливается непосредственно между несколькими клиентами, минуя точку доступа. Такая модель удобна для соединения между собой нескольких портативных устройств, например, для моментальной печати фотографий с Wi-Fi-камеры на Wi-Fi-принтер или многопользовательской игры на портативных консолях (Sony PSP, Nintendo DS и других). Первая спецификация 802.11 предусматривала передачу сигнала на выбор тремя раз-личными способами.

В двух из них использовались радиочастоты в диапазоне от 2400 МГц до 2483 МГц, в частности, один основывался на методе частотных скачков FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), а другой – на методе прямой последовательности DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). В третьем же задействовался инфракрасный диапазон, причем между точкой доступа и клиентами не требовалось прямой видимости, так как сигнал дол-жен был передаваться отраженным от потолка! В спецификации 802.11b от былых трех методов остался всего один – DSSS. А для стандартов 802.11a и 802.11g был избран новый метод – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), при этом сигнал расщепляется на множество меньших, которые пере-сылаются одновременно по нескольким частотам.

При этом спецификация 802.11a отличает-ся от всех остальных тем, что задействуется другой диапазон частот: 5150-5825 МГц. Еще одной особенностью Wi-Fi является то, что весь спектр используемых частот ус-ловно разделяется на несколько каналов (узких полос частот), частично перекрывающих друг друга.

Однако для нормальной работы сети необходимо, чтобы разные каналы не ис-пользовали общие частоты, поэтому одновременно в одном месте может работать не более трех каналов в сети 802.11b/g и не более восьми каналов в сети 802.11a. Для всех спецификаций 802.11 максимальное расстояние уверенного приема сигнала находится в районе 300-400 метров для открытых помещений, и 90 метров – для закрытых.

Данное ограничение не является строгим, и при использовании направленных антенн, в слу-чае прямой видимости, возможно поймать сигнал на расстоянии порядка нескольких кило-метров. Но при отдалении от точки доступа пропускная способность снижается пропорцио-нально расстоянию. Кстати, электромагнитные волны в диапазоне 2.4 ГГц весьма болезненно реагируют на прохождение через различные препятствия, поэтому в сильно заставленных помещениях с большим количеством перегородок зона охвата точек доступа резко снижает-ся. В диапазоне 5 ГГц дела обстоят заметно хуже, поэтому для покрытия того же помещения приходится или увеличивать количество точек доступа, или стараться подбирать им опти-мальное размещение, например, ближе к потолку, а также оборудовать качественными ан-теннами.

Еще одним фактором, мешающим работе беспроводной сети, может оказаться дру-гое оборудование, работающее в том же диапазоне частот. Самым ярким примером служат микроволновые печи, которые излучают электромагнитные волны как раз с частотой поряд-ка 2.4 ГГц. В крупных городах развитых стран мира технология Wi-Fi уже давно вышла за рамки обычного средства для организации локальной сети. Например, в том же Нью-Йорке далеко не так просто найти места, которые бы находились вне зоны приема хотя бы одной из точек доступа.

В таких городах Wi-Fi охватывает территорию, исчисляемую десятками и даже сот-нями квадратных километров, а количество действующих точек доступа может достигать и десятка тысяч (как публичных «хот-спотов», так и закрытых корпоративных сетей). Однако такое обилие сетей, особенно в центре города, никому не идет на пользу.

Различные сети на-слаиваются друг на друга, сильно затрудняя свою работу, и ни о каком согласованном обме-не данными не может идти и речи. Хотя, что говорить о городе, когда даже в масштабах од-ного крупного предприятия с парой десятков точек доступа совсем непросто организовать идеальное покрытие всей площади (так называемый «бесшовный роуминг»). В результате, такие амбициозные проекты, как организация единой городской Wi-Fi сети пока имеют лишь единичный характер и весьма далеки от совершенства.

Для решения этих проблем уже несколько лет дорабатывается протокол организации беспроводных ячеистых сетей (Wi-Mesh), получивший официальное название IEEE 802.11s. Сразу стоит заметить, что 802.11s не является еще одной спецификацией Wi-Fi, а лишь до-полняет один из аспектов стандарта, поэтому для создания ячеистой сети не потребуется за-мены оборудования.

Нововведения протокола заключаются в том, что между точками досту-па также будет организована полноценная связь. Точки будут передавать по цепочке пакеты до места назначения, а для подключения к Интернету или к локальной проводной сети дос-таточно будет подсоединения всего к одной точке доступа, которая распространит сигнал на оставшиеся узлы. В будущем на создание масштабных ячеистых сетей возлагаются большие надежды: предполагается, что они смогут составить серьезную конкуренцию даже сотовым сетям, так как в последнее время технология Voice Over IP становится все более популяр-ной[5]. 1.4