`

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

 

Wi-Fi vs. Wi-MAX в сетях доступа

0 
 
Имеется три основные модели беспроводного доступа в городских сетях -- это канал от точки доступа (ТД) к оператору услуг, обычно называемый обратным каналом (backhaul), "последняя миля" и покрытие достаточно большой зоны точками доступа (hot zone), которую в дальнейшем мы будем называть активной зоной.

Организация "последней мили", как правило, осуществляется на базе семейства стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi) с использованием направленных антенн с высоким коэффициентом усиления, тогда как в активных зонах устанавливается модифицированное оборудование из этого семейства для построения ячеистой (полносвязной) сети. Что касается WiMAX, то по своей сути это технология беспроводных MAN, которая обеспечивает широкополосную связь для пользователей с одним постоянным или несколькими местами работы, а также для мобильных пользователей. Радиус канала может достигать 50 км, причем прямой видимости базовой станции не требуется. Пропускной способности соединения 75 Mbps достаточно, чтобы одновременно поддерживать сотни домашних и корпоративных пользователей.

Поскольку семейство стандартов IEEE 802.11 было разработано для беспроводных локальных сетей, то при использовании их в городских сетях доступа возникает ряд проблем. Wi-Fi обеспечивает сертификацию продуктов IEEE 802.11 только для каналов связи между клиентом и ТД. Однако для реализации каналов ТД--ТД, необходимых для построения ячеистых сетей, ТД--оператор (обратный канал), требуемых для создания активных зон, и "последней мили" компании предлагают продукты собственной разработки, которые плохо взаимодействуют либо не взаимодействуют вообще. Ожидается, что стандарт IEEE 802.11s для ячеистых сетей будет утвержден только в 2007 г. Понятие "качество сервиса" (Quality of Service -- QoS) в самом общем виде относится к способности сети обеспечить лучшее продвижение трафика определенного типа. Цель технологий QoS заключается в том, чтобы предоставить приоритет (включая выделение требуемой полосы пропускания для управления кратковременными изменениями сигнала (jitter) и запаздыванием), необходимый для некоторых приложений, работающих в режиме реального времени. При этом остальной трафик не должен существенно пострадать. А поскольку нелицензированная полоса частот открыта для использования, то, естественно, возникают трудности с обеспечением необходимого уровня QoS. Улучшения в ряде беспроводных стандартов и ассоциированных технологиях помогают ослабить проблемы, связанные со свободным применением нелицензированного диапазона, в частности проявления многолучевой интерференции. Ратификация же стандарта IEEE 802.11e, поддерживающего аудио- и видеоприложения, ожидается только в 2006 г.

И все же, несмотря на имеющиеся недостатки, интерес к беспроводным решениям для доступа не ослабевает. Он объясняется, в частности, тем, что:

реализованные сегодня беспроводные технологии доступа, такие как активные зоны, являются более дешевыми и гибкими по сравнению с их проводными эквивалентами;

эти решения обеспечивают стандартизированные подключения мобильных пользователей к точкам доступа;

операторы могут предоставить широкополосные сервисы в районах, где прокладка кабелей неэффективна;

местные власти могут предоставлять свободный доступ неотложным службам;

корпорации и большие частные сети имеют возможность обмениваться информацией для мониторинга активности каналов поставки в режиме почти реального времени.


Доступ на базе Wi-Fi

Как уже упоминалось, семейство стандартов 802.11 разрабатывалось для беспроводных локальных сетей (WLAN). Поэтому для организации беспроводного доступа в MAN продукты Wi-Fi (включая ПО) нуждаются в модификации. Она определяется двумя основными моделями использования. Первая -- это фиксированный доступ, или "последняя миля", что реализуется с помощью направленных антенн, и вторая -- мобильный доступ в пределах активной зоны (ячеистая сетевая топология).

Стандарты 802.11b/g применяют диапазон частот 2,4 GHz, тогда как 802.11a -- 5 GHz. Соответствующие устройства не являются источниками взаимных помех, однако и не могут взаимодействовать друг с другом. Спецификации 802.11a и 802.11g для уплотнения предполагают мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing -- OFDM), и поэтому они устойчивее во внешнем окружении по отношению к многолучевому запаздыванию. Но в настоящее время большинство реализаций беспроводного доступа построено на базе 802.11b/g, что обусловлено возможностью их взаимодействия. При этом стандарт 802.11g выбирается чаще в качестве решения для "последней мили" по причинам скорости (до 54 Mbps), устойчивости к помехам и совместимости с устройствами 802.11b.

Следует отметить, что значение пропускной способности 54 Mbps является теоретическим даже для одного пользователя, поскольку свой вклад в трафик вносит протокол управления доступом к среде CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Не вдаваясь в детали, укажем, что, перед тем как полезные данные начнут передаваться по сети, активное устройство во избежание коллизий распространяет широковещательный пакет, сообщая другим клиентам, что сеть занята. По мере того как количество активных пользователей растет, эффективность сети снижается вследствие перегрузки, в том числе и за счет управляющей информации. И если единственному пользователю достаточно пропускной способности более 30 Mbps, то при работе 100 клиентов с одной точкой доступа эта характеристика может быть хуже, чем в случае доступа с помощью модема.

В беспроводных сетях используются антенны двух типов. Для коммуникаций с мобильными устройствами вне зоны прямой видимости часто применяются всенаправленные антенны. В идеальном случае диаграмма направленности таких антенн симметрична в горизонтальной плоскости и напоминает тороид с антенной в центре. Такие антенны общеприняты в традиционных WLAN и в сетях с ячеистой топологией.

Радиус действия приемопередатчиков 802.11 может быть увеличен с помощью направленных антенн, у которых диаграмма имеет вытянутый лепесток в одном направлении и очень короткие боковые и задний лепестки. Подобные антенны идеально подходят для создания канала точка--точка и реализации "последней мили".

Диаметр беспроводной сети может быть также увеличен при использовании ячеистой топологии. Такая инфраструктура образуется, если множество узлов 802.11a/b/g взаимодействуют между собой посредством беспроводных каналов 802.11. В этом случае связь между ТД строится на базе 802.11a ввиду высокой производительности и отсутствия перекрытия с каналами передачи стандартов 802.11b и g. Ячеистые сети автоматически обучаются и динамически перераспределяют маршруты. Внутри сети каждый узел действует как простой маршрутизатор. Он передает низкоэнергетический сигнал, принимающийся лишь ближайшими узлами, каждый из которых, в свою очередь, транслирует его соседям. Преимущества такой топологии проявляются, к примеру, при необходимости обогнуть масштабное препятствие, скажем гору, которая блокирует доступ клиентов к базовой станции.

Ячеистая топология имеет ряд преимуществ перед инфраструктурой, где нужна прямая видимость для обмена данными, поскольку легко модифицируется. Узлы добавляются или удаляются, их местоположение также может меняться. Эти сети имеют низкую стоимость начальной инсталляции, сбалансированный трафик и высокую доступность.

Надо сказать, что зона охвата ячеистых сетей, базирующихся на закрытых решениях, может достигать 10 км, а пропускная способность -- 100 Mbps. Однако такие сети не взаимодействуют, имеют ограниченную масштабируемость и в ряде реализаций -- проводной обратный канал. Ячеистые сети обеспечивают гибкую архитектуру и способны эффективно передавать данные между узлами. Они, конечно, могут быть использованы для построения "последней мили", но более подходят для создания обширных активных зон.


Доступ на базе WiMAX

Семейство стандартов 802.16 предполагает две модели применения: пользователь с фиксированным рабочим местом (fixed) и с нефиксированным (portable), которого в рамках данного рассмотрения для удобства будем называть мобильным.

Спецификация 802.16 2004 регламентирует фиксированный доступ. Она предусматривает использование антенн, монтируемых на мачтах или крышах зданий наподобие тарелок спутникового телевидения. Антенны можно устанавливать и внутри зданий, однако в этих случаях связь не будет столь надежной.

На рынке имеется оборудование для диапазонов частот 2,5, 3,5 и 5,8 GHz. Технология обеспечивает широкополосный доступ и может служить беспроводной альтернативой таким решениям, как кабельные модемы, xDSL, каналы Tx/Ex (Transmit/Exchange) и оптические каналы OC-x.

Стандарт для мобильных пользователей 802.16e является дополнением к основному стандарту 802.16 2004. Он предусматривает адаптер для прямого подключения к сети WiMAX. Управление доступом к среде осуществляется на основе технологии множественного доступа с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiple Access -- OFDMA), которая похожа на мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (OFDM) в том, что также делит несущую на множество поднесущих. Однако OFDMA делает шаг вперед в том смысле, что дополнительно группирует поднесущие в подканалы. Один клиент может для передачи данных занять все подканалы внутри диапазона, или каждый из множества клиентов вправе при передаче использовать часть от всего количества подканалов.

Применение 802.16 2004 в качестве решений для "последней мили" имеет преимущества в ряде таких ключевых аспектов, как многолучевое распространение, разброс времени запаздывания и надежность. Первые две особенности улучшают производительность в случаях отсутствия прямой видимости между базовой станцией и абонентом. В противоположность доступу к среде на конкурентной основе, используемому 802.11, WiMAX опирается на протокол типа запрос--предоставление, что исключает коллизии и, как следствие, приводит к более эффективной утилизации частотного диапазона. Сети WiMAX могут поддерживать большее количество соединений и предоставлять необходимый уровень QoS. Сегодня ячеистые сети Wi-Fi обеспечивают большую мобильность, тогда как WiMAX являются предпочтительнее в качестве дальнодействующего обратного канала и беспроводной "последней мили". Однако, как всегда, лучшее решение -- комбинация этих двух технологий.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

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