Классификация беспроводного сетевого оборудования
22.03.2004 | admin

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами.

Первыми такими устройствами, работающими в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную модуляцию радиосигнала. Радиорелейки в основном используются для организации телефонных каналов связи, по которым с помошью мультиплексоров также можно передавать и данные.

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами.

Первыми такими устройствами, работающими в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную модуляцию радиосигнала. Радиорелейки в основном используются для организации телефонных каналов связи, по которым с помошью мультиплексоров также можно передавать и данные.

С начала 1990-х годов стали активно применяться устройства с кодовой (цифровой) модуляцией радиосигнала. Кодовая модуляция радиосигнала приводит к расширению его спектра и снижению его амплитуды до уровня шумов. Поэтому такие устройства получили название широкополосных шумоподобных систем (ШПС). Технология широкополосной беспроводной связи гарантирует высокое качество и надежность коммуникаций, устойчивость к индустриальным помехам и погодным условиям. Высокая эффективность применения таких систем привела к революционным изменениям в радиосвязи и возможности построения эффективных и надежных беспроводных сетей самого различного назначения.

На рисунке представлена классификация оборудования ШПС и беспроводных сетей, которые строятся на его основе.

Классификация беспроводного сетевого оборудования

На основе беспроводного оборудования строят сети различных топологий. Различают топологию MultiPoint «звезда» и PointToPoint (PtP) -точка-точка.

Оборудование PtP различается между собой протоколом разделения трактов приема-передачи. Наиболее эффективным, но и дорогостоящим является разделение по времени Time Divison Duplex (TDD) и по частоте Frequency Division Dupleх (FDD). Данный тип оборудования позволяет организовывать синхронные дуплексные каналы связи с гарантированным временем доставки пакетов данных, благодаря которому возможна также передача цифровых телефонных потоков E1.

Простейшим вариантом организации канала точка -точка является использование оборудования WLAN 802.11 a/b/g (RadioEthernet) в режиме Ad Hoc (PtP). Для повышения эффективности работы данного оборудования применяется специальное ПО, обеспечивающее на программном уровне временное (маркерное) разделение трактов приема-передачи (поллинг). Использование WLAN оборудования с маркерным протоколом передачи данных позволяет организовывать высокоскоростные асинхронные полудуплексные каналы связи большой протяженности (до 80 км).

Для работы беспроводного оборудования в топологии MultiPoint применяются специальные протоколы множественного доступа, обеспечивающее безконфликтную одновременную работу множества абонентов с устройством доступа

Различают протоколы доступа с разделением абонентского трафика по времени Time Division Multiply Access (TDMA), частоте Frequency Division Multiply Access (FDMA), коду Code Division Multiply Access (CDMA), а также протоколы с маркерным (поллинг) и случайным Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ( CSMA/CA) доступом.

Оборудование с так называемыми безколлизионными протоколами доступа TDMA,FDMA, CDMA и поллингом применяются для построения беспроводных сетей, относящихся к классу Broadband Wireless Access. Коллизионный протокол случайного доступа CSMA/CA используется в оборудовании Wireless LAN стандарта IEEE 802.11 a/b/g, также известном как устройства RadioEthernet

К сетям BWA или Outdoor Wireless Access относятся городские сети доступа в Интернет, корпоративные беспроводные сети городского и областного масштабов, специализированные сети для предоставления услуг телефонии (WLL), передачи видео, телевещания LMDS,MMDS и др. Специализированные сети могут также предоставлять услугу передачи данных (доступ в Интернет), но обычно это является дополнительным сервисом. Для оборудования BWA с протоколами временного, частотного и кодового разделения доступа принят стандарт IEEE 802.16. Однако устройств, отвечающих этому стандарту пока нет и его перспективы неизвестны. Одним из стандартов для устройств класса WLAN c протоколом TDMA является HiperLAN. Однако из за сложности реализации, высокой цены и в конечном счете неконкурентоспособности с стандартом 802.11a перспективы воплощения этого стандарта в серийных устройствах WLAN сомнительны.

Сети BWА обеспечивают беспроводный доступ абонентов на больших расстояниях (до 30-50 км). При этом абонентами городских сетей доступа в Интернет Wireles ISP Network являются, как правило, ЛВС, а сетей BWA других типов – соответствующие специализированные устройства. К каналам связи сетей BWA предъявляются гораздо более высокие по сравнению с WLAN требования по качеству и пропускной способности. Обеспечить требуемое качество абонентских каналов связи и призвано применение безколлизионных протоколов множественного доступа.

К беспроводным сетям WLAN относят внутриофисные сети для дома и небольшого офиса SOHO (Small Office Home Office), корпоративные сети масштаба небольшого предприятия и сети публичного доступа Public Access или «горячая точка» Hot Spot. Абонентами данных сетей WLAN обычно являются подвижные (мобильные) пользователей с ноутбуками, КПК, оснащенные Wi-Fi совместимыми радиокартами. Для сетей WLAN характерна небольшая зона покрытия, составляющая 25-50 метров в пределах офиса и до 500 метров на открытом пространстве.

Сети Hot Spot являются относительно новым классом, называемым также PWLAN (Public Wireless LAN). Основное предназначение сетей PWLAN состоит в предоставлении публичного доступа к различным информационным ресурсам, в том числе Интернет, сотням абонентов в местах их плотного месторасположения, например, в аэропортах, вокзалах, отелях, студенческих городках, кафе, на оживленных улицах и др. Понятие публичный означает, что абонентом этой сети может стать любой человек, оснащенный Wi-Fi совместимым устройством беспроводного доступа. Устройства доступа PWLAN в отличие от офисных и корпоративных сетей поддерживают такие сервисы, как авторизация, биллинг и др.

Помимо приведенной выше классификации различают также Indoor и Outdoor сети. При этом под Outdoor имеется в виду, что оборудование примененяется вне офиса и зданий Оборудование внутриофисных беспроводных сетей WLAN относят к классу indoor. Оборудование PWLAN может быть как indoor (отели, кафе и др), так и Outdoor (аэропорты, студенческие городки и др.). Все разновидности сетей BWA относятся к классу Outdoor. Обычно устройства, предназначенные для Outdoor применения оснащаются внешними антеннами. Сами устройства Outdoor сетей, могут иметь также Outdoor исполнение, то есть могут размещаться вне зданий на улице.

Обычно любое оборудование беспроводных сетей имеет свою область эффективного применения, но зачастую, с определенными ограничениями может быть использовано в смежных областях. При этом такое оборудование может быть значительно дешевле другого, непосредственно предназначенного для решения нужной задачи. Тем самым по общему критерию эффективность-стоимость то или иное оборудование может успешно конкурировать и применяться в смежных областях. Классическим примером этого является успешное использование оборудования WLAN в сетях доступа в Интернет городского масштаба, то есть для решения задач BWA.

Оборудование WLAN стандартов IEEE 802.11a/b/g, производится массово различными компаниями и поэтому имеет невысокую цену. Например сетевая карта стандарта 802.11b, работающая на скорости 11 Mbps, стоит менее 100 USD. Напротив, оборудование WBA пока несовместимо с оборудованием разных производителей, производится в ограниченных обьемах и поэтому имеет высокую цену. Например, абонентское устройство сети WBA cо скоростью работы 3 Mbps стоит не менее 1000 USD.

Невысокая цена оборудования WLAN определило его широкое применение не только для создания внутриофисных сетей, но и для организации доступа в Интернет в беспроводных сетях городского масштаба.

Такое использование оборудования имеет существенный недостаток, вызванный низкой эффективностью функционирования применяемого в сетях WLAN протокола коллизионного множественного доступа CSMA/CA в Outdoor сетях с большими зонами покрытия. Этот недостаток известен как проблема скрытого узла (более подробно можно ознакомиться в разделе Технологии).

Протокол RadioEthernet способен эффективно обслуживать множество абонентов в условиях радиослышимости абонентов друг друга, то есть находящихся на небольшом расстоянии друг от друга, или в условиях их небольшого количества (до 30-50 абонентов) и невысоком (до 128 Кbps) абонентском трафике. В внутриофисных WLAN сетях, а также PWLAN данные условия обычно выполняются. При этом абоненты даже если не находятся достаточно близко (в пределах радиослышимости) друг от друга, то обычно не нуждаются в высоком трафике и не так требовательны к качеству связи, как например пользователи ЛВС в сетях доступа в Интернет городского масштаба.

Для типичной городской сети доступа в Интернет характерны большое количество абонентов, высокий абонентский трафик при их значительном удалении от базовых станций и тем более друг от друга. Низкая эффективность применяемого в традиционных сетях RadioEthernet коллизионного доступа с ростом загрузки и плотности абонентов рано или полно приводит к полной деградации таких сетей.

Таким образом, применение оборудования WLAN с протоколом доступа RadioEthernet в целях WBA имеет существенные ограничения. Для решения этой и других проблем этот протокол, аппаратно реазизуемый MAC контролером устройств доступа WLAN, подменяется другим программно реализуемым протоколом, обеспечивающим безколлизионное взаимодействие стандартных устройств 802.11a/b/g. Тем самым обычное стандартное устройство WLAN путем перепрограммирования протокола доступа становится полноценным устройством класса BWA.

Одним из таких протоколов является поллинг (Polling), реализующий на канальном уровне работы устройств стандартов 802.11a/b/g маркерный безколлизионный множественный доступ. Маркерный доступ по принципу своей работы близок к протоколу временного разделения множественного доступа TDMA. Поллинг, в частности, реализуется программным обеспечением TurboCell, разработанным компанией Karlnet Inc, США. Протокол TurboCell является своего рода Outdoor расширением стандартов 802.11a/b/g, обеспечивающем эффективную работу стандартных устройств WLAN в Outdoor приложениях.

Использование недорогих устройств Outdoor WLAN c маркерным доступом полностью удовлетворяет требованиям к характеристикам каналов связи, необходимым для передачи данных и, в том числе, доступа в Интернет, При этом невысокая цена такого оборудования при высоком обеспечиваемом качестве абонентских каналов дает конкурентные преимущества по сравнению с дорогостоящими устройствами WBA c аппаратно реализованными протоколами TDMA, FDMA, CDMA.

Так, если в 2002 году только 9% всех BWA сетей доступа в Интернет работало на оборудовании WLAN, то по прогнозам к 2005 году 25% таких сетей будет основано на технологии и стандарте WLAN 802.11 a/b/g. При этом на сегодняшний день более 60% BWA сетей доступа в Интернет США и Канады, работающих на оборудовании WLAN, применяют протокол маркерного доступа TurboCell.

Оборудование Outdoor WLAN c маркерным доступом имеет наилучшее соотношение эффективность -стоимость как в классе BWA, так и в классе WLAN для корпоративных сетей масштаба предприятия, для которых характерен высокий абонентский трафик.

Таким образом, в indoor сетях WLAN SOHO, а также PWLAN обычно применяется стандартное оборудование WLAN. В городских сетях доступа в Интернет наиболее эффективно применение оборудование Outdoor WLAN c маркерным доступом. При этом применение этого оборудования в сетях PWLAN несмотря на его большую эффективность не может быть реализовано по причине необходимости обеспечения Wi-Fi совместимости, что возможно только на базе стандартных устройств WLAN. В корпоративных WLAN сетях в зависимости от их масштаба применяется как стандартное оборудование, так и Outdoor WLAN с маркерным доступом. В специализированных сетях BWA, предоставляющих услуги телефонии, передачи видео и др. чаще применяется оборудование с аппаратной реализацией протоколов доступа.

Просмотров новости: 2 418  <, >


-->