Сети на базе технологии Wi-Fi

За последние 10 лет рынок мобильных устройств, таких как PDA и мобильные компьютеры, претерпел огромные изменения. Устройства, бывшие ранее в определенной степени элитными аксессуарами, сейчас являются общедоступными и обладают гораздо большими возможностями по сравнению со своими предшественниками. Портативные ноутбуки и PDA в настоящее время стали как повседневным рабочим инструментом, так и средством развлечения. С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая необходимость в оперативном осуществлении коммуникаций между ними, в обмене данными, в быстром получении информации. Поэтому естественным образом происходит интенсивное развитие технологий беспроводных коммуникаций, рынок которых на данный момент развивается огромными темпами. Особенно это актуально в отношении беспроводных сетей. Или так называемых WLAN сетей.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка – точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ.) русск.) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с – наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

Прекрасным решением организации беспроводных сетей уровня LAN является технология Wi-Fi, основанная на стандарте IEЕЕ 802.11. Известны три основных редакции этого стандарта – 802.11а, 802.11b, 802.11g. Они используют разные диапазоны частот и разные виды модуляции для получения необходимого спектра:

– 802.11a – диапазон 5 ГГц, модуляция с использованием OFDM;

– 802.11b – диапазон 2,4 ГГц, модуляция DSSS, расширение спектра методом прямой последовательности (на базе ПСП);

– 802.11g – диапазон 2,4 ГГц, модуляция с использованием OFDM.

Устройства, основанные на этих стандартах, не конфликтуют друг с другом, однако устройства, основанные на стандартах 802.11а и 802.11g (OFDM), совместимы друг с другом, а с устройствами, основанными на стандарте 802.11b, несовместимы. Поскольку модуляция OFDM более адаптивна к беспроводной среде передачи и к условиям интерференции, то она используется чаще. Стандартом в этой технологии предусматривается использование 64 поднесущих частот.

Для устранения возможных коллизий при одновременной работе многих пользователей в стандарте 802.11 для управления предусмотрено использование протокола устранения конфликтов при множественном доступе CSMA/CA (Carrier – sense multiple – access/collision avoidance), который на основе испытательных посылок определяет состояние сети и устанавливает очередность передачи/приема.

Для доступа к магистральной сети нескольких локальных сетей (или удаленной сети) предусматривается возможность установить базовую станцию с направленными антеннами [6].

Узел общего доступа (хотспот) в офисах должен иметь соответствующий радиоблок, снабженный направленными антеннами с высоким коэффициентом усиления, для передачи сигналов на базовую станцию.

Базовая станция при этом подключается к высокоскоростной проводной магистрали. Хотспот подключается к внешнему, установленному, например, на крыше здания, радиоблоку кабельным соединением по технологии Ethernet.

Для расширения зоны покрытия от уровня LAN до уровня MAN стандартом 802.11s предусмотрена возможность создания ячеистой структуры сети (Mesh-network). В такой сети каждый узел доступа по радиоканалу может быть соединен с другими подобными узлами, образуя ячеистую (сеточную) структуру сети. Используемые протоколы взаимных соединений контролируют состояние соединения и поддерживают заданное качество передачи.

Рисунок 11 – Вариант построения сети Wi-Fi