`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Многообразие стандартов беспроводных технологий

0 
 

Если кто-нибудь захочет составить номенклатуру стандартов беспроводных сетевых технологий, он насчитает их около двух десятков. Возникает естественный вопрос -- оправдано ли такое количество?
Вряд ли есть смысл оспаривать значение стандартизации в развитии и распространении сетей. Именно стандарты являются тем фундаментом, на котором строится взаимодействие и технологий, и устройств от разных производителей. А для беспроводных сетей они важны вдвойне. Объяснение этому достаточно простое. Дело в том, что все передатчики, использующиеся в беспроводных устройствах, излучают в радиочастотном диапазоне (мы не рассматриваем здесь оптику в свободном пространстве). Таким образом, в процессе работы они занимают определенную полосу частот во всем пространстве, в котором сигнал еще может быть определен приемным устройством.

Многообразие стандартов беспроводных технологий Однако сегодня радиочастотный спектр -- весьма дефицитный ресурс, бдительно защищаемый регуляторными органами в каждой стране. Это, в частности, связано с применением радиосвязи в работе некоторых критически важных для жизнеобеспечения и обеспечения безопасности служб. Кроме этого, радиочастотный диапазон используется операторами мобильной связи, и в этом случае необходимо предотвратить интерференцию. Как результат, радиоспектр делится на ряд полос, большинство из них либо запрещены для коммерческого применения, либо требуют лицензирования. Теперь представьте себе, что, покупая какое-нибудь беспроводное устройство, вам приходится еще приобретать лицензию на его использование. Вряд ли это будет способствовать популярности такого продукта. Поэтому практически все устройства с малым радиусом действия функционируют в нелицензируемом диапазоне ISM (Industrial, Scientific and Medical) -- 900 MHz или 2,4 GHz. Он используется и большинством из рассматриваемых здесь систем, включая Bluetooth, ZigBee и некоторые версии стандартов семейства IEEE 802.11.

Сегодня беспроводные сетевые технологии описываются тремя семействами стандартов:
  • Wireless Local Area Network (WLAN) -- IEEE 802.11;
  • Wireless Personal Area Network (WPAN) -- 802.15;
  • Broadband Wireless Access (BWA) -- 802.16.
В дальнейшем мы сосредоточимся на сетях WLAN и WPAN. Что же касается стандарта 802.16, то здесь лишь отметим, что он описывает набор интерфейсов для фиксированных беспроводных сетей масштаба города (MAN), предусматривающих работу в полосе частот от 10 до 66 GHz.

Приведем некоторые комментарии к термину беспроводная персональная сеть (WPAN). Так называют беспроводные сети с малым радиусом действия, обычно не превышающим 15 м. Технологии этого класса предназначены для простых коммуникаций типа точка--точка между электронными потребительскими устройствами. В перечень таких устройств входят компьютер, цифровая камера, КПК, DVD-плеер, принтер, сканер, стереосистема и др. Семейство стандартов 802.15 включает:
  • 802.15.1, базирующийся на спецификации Bluetooth;
  • 802.15.2, предназначенный для взаимодействия устройств 802.11 и 802.15;
  • 802.15.3, разработанный для высокоскоростной передачи данных;
  • 802.15.4, определяющий низкоскоростную передачу данных.
Необходимо также отметить, что к классу WLAN принадлежат также стандарты HomeRF и HyperLAN. Последний, как и IEEE 802.11a, работает на частоте 5 GHz.

Для полноты картины приведем краткие характеристики беспроводных сетей упомянутых стандартов, при этом мы опустим Bluetooth и семейство 802.11, поскольку им уже уделялось достаточно внимания на страницах нашего еженедельника.

HyperLAN. Стандарт, разработанный для сетей масштабов WLAN/WAN, оперирует в диапазоне 5 GHz. Максимальная излучаемая мощность сигнала составляет 200 мВт в диапазоне 5,15--5,35 GHz и 1 Вт в диапазоне 5,47--5,725 GHz. В качестве схем модуляции в HyperLAN/1 используются гауссова манипуляция с минимальным сдвигом (GMSK) и частотная манипуляция (FSK), что обеспечивает скорость передачи данных 23 Mbps, тогда как в варианте HyperLAN/2 применено мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (OFDM). Данные в этом случае передаются со скоростью 54 Mbps.

HomeRF. Технология предназначена для персональных сетей (WPAN) и беспроводных каналов, утилизирует полосу 2,4 GHz. Используемый протокол Shared Wireless Access Protocol (SWAP) разработан на базе двух других стандартов: DECT и IEEE 802.11. Максимальная излучаемая мощность не превышает 100 мВт, а для модуляции применяется метод переключения частот с расширением спектра (FHSS). Стандарт HomeRF 2.0 поддерживает до восьми голосовых каналов и скорость передачи данных от 0,8 до 10 Mbps.

IEEE 802.15.1. Это также стандарт для сетей WPAN, который был создан IEEE 802.15 Task Group 1 совместно с Bluetooth SIG. Он определяет уровни управления доступом к среде (MAC) и физический и базируется на спецификации Bluetooth v. 1.1. Соответственно эти сети совместимы.

IEEE 802.15.3. Группа IEEE 802.15 Task Group 3 разрабатывает этот высокоскоростной стандарт для сетей масштаба WPAN. Он обещает предоставить недорогую сеть с низким потреблением энергии, предназначенную для нужд потребительской электроники. Стандарт предусматривает использование полосы 2,4 GHz, а для модуляции применяется квадратурная манипуляция фазовым сдвигом со смещением (Offset Quadrature Phase Shift Keying -- OQPSK), с помощью которой достигается скорость передачи от 11 до 55 Mbps.

IEEE 802.15.4. Спецификация предназначается для низкоскоростных WPAN. Над ней работала, как нетрудно догадаться, IEEE 802.15 Task Group 4. Ожидается, что стандарт обеспечит низкое потребление энергии и простоту разработки устройств. Предполагаемой областью применения являются всевозможные сенсоры, интерактивные игрушки, удаленное управление, домашняя автоматика. Стандарт будет использовать 16 каналов в диапазоне 2,4 GHz, 10 каналов в диапазоне 915 MHz и один канал в полосе 868 MHz, принятой в Европе. Скорость передачи данных составит от 20 до 250 Kbps.

ZigBee. Этот стандарт предусматривает те же частотные диапазоны и скорости передачи данных, что и предыдущий. Радиус действия -- до 75 м. Протокол оптимизирован для продления жизни батарей от нескольких месяцев до нескольких лет. Сеть способна поддерживать до 254 клиентов плюс одно полнофункциональное мастер-устройство. С помощью такой сети можно управлять освещением, кондиционерами и системами отопления, использовать в системах безопасности и т. п.

Большинство из описанных выше стандартов оперируют в одном диапазоне частот. Поэтому вполне естественно задать вопросы: зачем их так много? Почему не разработать один стандарт и не использовать его во всех случаях? Ответы на них мы найдем, рассматривая проблему с точки зрения стоимости и потребления энергии.

Пользователь, в зависимости от приложений, нуждается в той или иной скорости передачи данных. Например, для потокового видео необходимы возможности HyperLAN/2, но для домашней автоматики, компьютерной периферии и интерактивных игрушек вполне подходят сети ZigBee. Высокие скорости передачи требуют более сложных, а значит, и более дорогих схем модуляции. Общая стоимость высокоскоростного беспроводного решения может быть слишком высока, чтобы использовать его для приложений, для которых достаточна низкоскоростная сеть. Кроме этого, обмен данными на высоких скоростях требует также и большей мощности.

Однако беспроводные сети имеют более значимые различия, чем стоимость реализации и энергопотребление. Так, сети стандарта IEEE 802.11 являются настоящими беспроводными локальными сетями, которые предусматривают параллельную работу с проводными сетями Ethernet, тогда как Bluetooth с самого начала разрабатывался как замена проводной технологии для коммуникаций точка--точка, т. е. принадлежит к классу персональных сетей.

Хотя стандарты разрабатывались для различных целей, сферы их применения неизбежно будут перекрываться. Например, ZigBee, Bluetooth и DECT подходят для работы с недорогими беспроводными модемами. А вот новые версии Bluetooth уже справляются с видео и для низкоуровневых приложений могут составить вполне реальную конкуренцию HyperLAN/2.

Множество беспроводных стандартов порождает не только ситуацию, когда у пользователя установлено несколько систем. Можно также столкнуться с проблемой выбора беспроводной технологии для одного и того же приложения. Есть ли надежда на их сосуществование?

Все беспроводные стандарты последних версий обладают свойством автоматически выбирать несущую частоту в своем рабочем диапазоне, которая обеспечивала бы им наилучшее функционирование. Для систем, работающих в полосе 2,4 GHz, это особенно важно, так как они должны быть устойчивы к помехам, например, от микроволновых печей, использующих тот же диапазон. Необходимо также, чтобы уживались сети IEEE 802.11 и Bluetooth. Однако, кроме сосуществования, важны и вопросы взаимодействия устройств разных стандартов. Нет сомнения в том, что беспроводные сети короткого радиуса действия будут взаимодействовать. Планируется разработать оборудование, выполняющее функции шлюза между разными беспроводными сетями. Так, если система безопасности, построенная на ZigBee, обнаружит злоумышленника, она соединится с сетью IEEE 802.11, чтобы известить об этом компьютер, а тот, в свою очередь, передаст SMS на мобильный телефон хозяина или позвонит в службу охраны.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT