Беспроводные сети связи

Преодоление звукового барьера 

     Стандарт 802.11 определяет скорость 1 Мбит/с для метода скачущей частоты и 2 Мбит/с в качестве опции. Некоторые компании заявляют, что они имеют продукты со скоростью передачи данных 3 Мбит/с и более в диапазоне 2,4 ГГц. Однако для того, чтобы эти высокоскоростные продукты соответствовали спецификации и работали с продуктами других производителей, они должны передавать данные со стандартными скоростями.

     Поддерживаемые  в настоящее время скорости просто черепашьи по сравнению с 10 Мбит/с для стандартного Ethernet и не идут ни в какое сравнение с высокоскоростными технологиями типа Fast Ethernet. Однако с появлением базового стандарта для беспроводных сетей производители могут принять его как исходную точку для разработки продуктов с поддержкой более высоких скоростей передачи данных, и определенные усилия в этом направлении уже предпринимаются.

     По  данным компании WLAN, два таких проекта  уже запущены в рамках 802.11, но в  обоих случаях стандартизации в  ближайшее время ждать не приходится. Тем не менее отрасль уже предпринимает усилия по подготовке пути перехода к более скоростным системам для тех заказчиков, кто в них нуждается.

     Как надеются многие, высокие скорости мало что изменят в уровне MAC. А  это значительно облегчает разработку и миграцию. Вообще говоря, усилия комитета 802.11 и производителей в области  высокоскоростных беспроводных технологий не должны слишком уклоняться от стандарта 802.11. В противном случае высокоскоростные продукты не будут взаимодействовать  с другими.

     Что касается метода скачущей частоты, то несколько компаний заявили о  своих намерениях обеспечить более  быструю передачу данных в диапазоне 2,4 ГГц (хотя, каким образом это  будет делаться, пока никто не сообщал).

     В отношении метода прямой последовательности Bell Labs объявила в апреле этого года, что она запатентовала технологию, с помощью которой беспроводные локальные сети могут передавать информацию со скоростью 10 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц. Метод прямой последовательности с модуляцией положения импульсов (Direct Sequence/Pulse Position Modulation, DS/PPM) опирается на DSSS, и, по утверждению Bell Labs, данная технология хорошо устойчива к шумам и помехам; при этом она надежна и эффективна.

     "В  настоящее время пропускная способность  метода прямой последовательности  превосходит аналогичный показатель  для метода скачущей частоты  из-за свойственных последнему  накладных расходов, - говорит Шампнес из Lucent. - Кроме того, метод прямой последовательности позволяет перейти к более высоким скоростям с помощью DS/PPM; по сути все предложения, представленные IEEE 802.11 по высокоскоростнымбеспроводным сетям на 10 Мбит/с, опираются на метод прямой последовательности".

     "Проблема  с увеличением скорости в диапазоне  2,4 ГГц состоит в сокращении  радиуса действия - критический вопрос, когда пользователи могут находиться  в любом месте здания. Наша  позиция заключается в том,  что переход к более высоким  скоростям в диапазоне 2,4 ГГц  не имеет смысла, - говорит Баттон из Proxim. - Если увеличить мощность крошечного карманного устройства, то радиус действия можно получить тот же самый, что и в случае меньших скоростей передачи, но эта возросшая мощность потребует значительных затрат энергии". Ввиду того, что многие беспроводные клиенты работают от батарей, более высокий уровень потребления энергии приведет к сокращению срока работы устройства без подзарядки. Несмотря на эти трудности, другие компании, например Symbol, не собираются отказываться от разработки высокоскоростных продуктов в диапазоне 2,4 ГГц.В январе этого года FCC предоставила полосу шириной в 300 МГц для беслицензионной национальной информационной инфраструктуры (Unlincensed National Information Infrastructure, U-NII) в диапазоне 5 ГГц. Порции диапазона включают интервалы от 5,15 до 5,25 ГГц, от 5,25 до 5,35 ГГц и от 5,75 до 5,85 ГГц. Доступные в этом диапазоне интервалы частот делают высокоскоростную беспроводную связь гораздо более реалистичной затеей.

     Единственной  пока компанией, выпускающей продукты, работающие в этом диапазоне частот, является RadioLAN. Продукты RadioLAN/10 работают со стандартной скоростью Ethernet в 10 Мбит/с. Они передают во всех трех новых диапазонах и сертифицированы на соответствие U-NII при 5,8 ГГц.Марк Босс, вице-президент по маркетингу RadioLAN, полагает, что скорости 10 Мбит/с можно добиться и при сигнале с частотой 2,4 ГГц, но он сомневается, что такое решение надежно. "Настоящая проблема [повышения скоростей продуктов в диапазоне 2,4 ГГц] - это цена, - говорит он. - Но для достижения более высокой пропускной способности данных в диапазоне 2,4 ГГц производителям придется использовать более дорогие комплектующие. По этой же причине Gigabit Ethernet дороже 10BaseT". С другой стороны, в силу своей природы диапазон 5 ГГц позволяет передавать данные со скоростью 10 Мбит/с, так как его частота выше.

     Несколько компаний-производителей продуктов  для 2,4 ГГц заявили, что они рассматривают  диапазон 5 ГГц. Lucent вступила в европейский консорциум Magic Wand, работающий над прототипом системы со скоростью 20 Мбит/с при 5 ГГц. Кроме того, по словам Шампнес, Lucent занимает ключевые позиции в 802.11 и европейской широкополосной сети радиочастотного доступа, причем обе эти организации рассматривают диапазон 5 ГГц в качестве одного из вариантов.Общее мнение производителей беспроводного оборудования сводится к тому, что стандарт 802.11 - хотя и хорошее начало, но только начало.  

     Ближайшие перспективы 

     Работы  над развитием стандарта идут параллельно с новыми разработками. Уже созданы подгруппы для  работы по четырем направлениям.

     Проект 802.11a — разработка спецификаций физического  уровня в диапазоне 5 ГГц для высокоскоростной передачи. Проект базируется на новом  типе физического канала с ортогональным  частотным разделением сигналов и мультиплексированием — Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) для модуляции данных. OFDM-модуляция отличается высокой помехоустойчивостью в условиях многолучевого распространения сигналов, что характерно для закрытых помещений и мобильных пользователей. Каждый OFDM-символ формируется на 52 поднесущих, из которых 48 используются для передачи данных, и четырех — в качестве опорных сигналов для фазовых демодуляторов приемника. О виде информационной модуляции на поднесущих не сообщается. Спецификация физического уровня предусматривает скорость передачи от 6 до 54 Мбит/с. Предполагается пересмотр протоколов MAC-уровня и обязательное обеспечение скоростей 6, 12 и 24 Мбит/с. Дополнительно — 9, 18, 36, 48 и 54 Мбит/с. Разрабатываемый многоскоростной механизм MAC-протокола обеспечит связь на оптимальной для каждого сетевого радиоустройства скорости.

     Что касается диапазона частот, то в  проекте предусмотрено использование  не только традиционного ISM-диапазона 5725—5850 МГц, но и еще двух 100-МГц  полос, выделенных недавно FCC. Вопрос о  выделении аналогичных частотных  диапазонов в Европе остается пока открытым.

     Проект 802.11b — разработка дополнений спецификации физического уровня диапазона 2,4 ГГц  для высокоскоростной передачи. Проект призван узаконить уже разработанное  высокоскоростное (на 5,5 и 11 Мбит/с) радиооборудование  диапазона 2,4 ГГц. Авторы разработки —  компании Harris Semiconductor и Lucent Technologies — предлагают использовать модуляцию CCK (Complementary Code Keying), представляющую собой разновидность DSSS. Механизм MAC, предусмотренный проектом, обеспечивает переключение со скорости 11 на 5,5 Мбит/с при увеличении расстояния или ухудшении помеховой обстановки. Предусмотрена возможность работы традиционными сигналами DSSS на скоростях 2 и 1 Мбит/с.

     В условиях соблюдения частотных ограничений стандарта другого пути повышения скорости передачи, кроме увеличения объема алфавита сигналов, не существует. Для этого вместо кода Баркера для расширения спектра использованы восемь модифицированных кодов Уолша, обладающих свойством ортогональности в точке, что обеспечивает их различение на приемной стороне. На каждой из двух поднесущих возможно применение любой прямой или инверсной последовательности Уолша, что дает по 8Ч2=24 степеней свободы. Такой метод модуляции позволяет передавать в суммарном канале 8 бит одним символом. При тактовой частоте, определенной стандартом (11 МГц), один символ сообщения будет иметь в 11/8= =1,375 раза меньшую длительность, поэтому скорость передачи символов увеличивается в 8Ч1,375=11 раз по сравнению со стандартным вариантом 1 Мбит/с. При использовании только одной квадратурной составляющей скорость передачи будет равна, естественно, 5,5 Мбит/с.

     Одновременно  с стандартом IEEE 802.11b развиваются Bluetooth и HomeRF.

     Проект 802.11с — доработка протокола MAC-уровня для обеспечения высокоскоростной передачи в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Предназначен для разработки дополнения к стандарту 802.1d — для распознавания пакетов, передаваемых в высокоскоростных радиосетях.

     Проект 802.11d — разработка предложений по совершенствованию норм использования ISM-диапазонов. Его цель — работа с региональными органами, регулирующими  распределение частотного диапазона, для выработки единой всемирной  политики применения диапазонов ISM и  обеспечения беспроводного вхождения  в сеть любому пользователю в любой  точке планеты без замены оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Безопасность  беспроводных сетей 

       Беспроводные компьютерные сети  все шире распространяются в  России и мире. Сдерживают распространение  радиосетей большая (по сравнению  с оборудованием проводных сетей)  стоимость, необходимость регистрации  радиооборудования, а также устойчивая  репутация технологии с низким  уровнем защиты.

     Однако  цена оборудования постоянно снижается, процедуры регистрации хотя и  медленно, но упрощаются, а вопрос безопасности остается открытым. В данной статье делается попытка ответить на этот вопрос.Сразу необходимо заметить, что беспроводные сети отличаются от кабельных только на первых двух - физическом (Phy) и отчасти канальном (MAC) - уровнях семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Более высокие уровни реализуются как в проводных сетях, а реальная безопасность сетей обеспечивается именно на этих уровнях. Поэтому разница в безопасности тех и других сетей сводится к разнице в безопасности физического и MAC-уровней.

Принято считать, что безопасности беспроводных сетей угрожают:

     -нарушение физической целостности сети;

     -подслушивание трафика;

     -вторжение в сеть.

     Угрозу  сетевой безопасности могут представлять природные явления и технические  устройства, однако только люди (недовольные  уволенные служащие, хакеры, конкуренты) внедряются в сеть для намеренного  получения или уничтожения информации и именно они представляют наибольшую угрозу.

     Целостность же проводной сети может быть нарушена в результате случайного или преднамеренного  повреждения кабельной проводки и сетевого оборудования. Нарушение  может быть предотвращено ограничением доступа к сети потенциальных  злоумышленников и поэтому маловероятно.Целостность же беспроводной сети может быть нарушена в результате действия случайных или преднамеренных помех в радиоканале. Источники случайных помех - природные явления, приводящие к увеличению уровня шумов, и технические средства: действующие СВЧ-печи, медицинское и промышленное СВЧ-оборудование и другие устройства, работающие в том же диапазоне. В качестве источников преднамеренных помех могут быть использованы все эти средства, а также специальные генераторы помех. Результатом вмешательства может быть полное или частичное нарушение целостности сети в течение всего времени работы источников помех.Таким образом, угроза нарушения физической целостности радиосети, в отличие от проводной сети, вполне реальна. Она меньше при работе беспроводной сети внутри зданий, где имеется возможность контроля источников излучений. Для наружных радиосетей такую функцию выполняет служба радиоконтроля, которая обязана принимать меры по пресечению излучений, создающих помехи зарегистрированным радиосредствам. Таким образом, задача восстановления физической целостности радиосети решаема (теоретически) административными методами.

     В беспроводном оборудовании стандарта IEEE 802.11 предусмотрены специальные  меры защиты от нарушения целостности  сети: расширение спектра сигнала  в варианте DSSS или FHSS (см. PC Magazine/RE, 10/99, с. 184). Наиболее распространенное в России и странах СНГ оборудование компаний Aironet и Lucent Technologies реализует технологию DSSS, а BreezeCOM - FHSS. В случае DSSS обеспечивается выигрыш при обработке около 10 дБ, т. е. действие помехи ослабляется в среднем в 10 раз, а при использовании FHSS искаженный помехой пакет данных повторно передается на другой частоте. Разумеется, эти меры не обеспечивают полной защиты от всех возможных помех.

     Прослушивание трафика сети.Применительно к проводным сетям опасность прослушивания реальна в случае сетей на неэкранированной витой паре, излучение которой может быть довольно просто перехвачено и дешифровано при помощи современных технических средств. (Такие шпионские средства обычно размещаются за пределами зданий, в которых развернута сеть.) В сетях на экранированной витой паре или коаксиальном кабеле излучение существенно ниже и вероятность перехвата и прослушивания информационных потоков мала.