3.3. Беспроводная среда

Беспроводная среда образуется совокупностью радиоканалов, сгруппированных в несколько частотных диапазонов. Три частотных диапазона: 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц, рекомендованы ITU для использования в промышленности, науке и медицине (Industrial, Scientific, Medical – ISM) и не требуют лицензирования. В указанных частотных диапазонах и строится большинство беспроводных локальных и глобальных сетей связи. Более низкий частотный диапазон увеличивает расстояние передачи и улучшает распространение радиоволн внутри зданий. Однако число каналов и, следовательно, пользователей при этом снижается.

Техника модуляции широкополосных сигналов позволяют повысить помехозащищенность при сосредоточенных помехах высокого уровня и низком уровне сигнала. На практике широко используются технологии: Прямое последовательное расширение спектра (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS) и Ортогональное частотное мультиплексирование (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). Устройства, использующие OFDM, имеют более высокую скорость передачи данных. Однако устройства с модуляцией DSSS – проще и дешевле. Мультиплексирование каналов производится на основе техники, называемой Множественным доступом с кодовым разделением (Code Division Multiple Access – CDMA).

В настоящее время широко применяются беспроводные сети, которые реализуют соединения абонентов через беспроводные точки доступа (Wireless Access Point – WAP). При этом абоненты (хосты) должны комплектоваться беспроводными сетевыми картами. В свою очередь, беспроводные точки доступа могут соединяться между собой и с другими сетевыми устройствами, например с коммутаторами, маршрутизаторами, посредством кабелей, образуя достаточно разветвленную сеть.

Беспроводная (wireless) среда регламентируется набором стандартов, которые различаются частотным диапазоном, скоростью передачи данных и расстоянием.

Стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi) является основным стандартом беспроводных локальных сетей (Wireless LAN – WLAN). Параметры беспроводных сетей в значительной мере определяются используемой техникой модуляции.

Основные параметры технологий стандарта 802.11 (Wi-Fi) приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Параметры стандартов Wi-Fi беспроводной среды передачи

Стандарт IEEE 802.11a регламентирует работу WLAN устройств в частотном диапазоне 5 ГГц. Скорость передачи – до 54 Мбит/с, а в некоторых случаях – до 108 Мбит/с. В производственных технологических сетях, скорость передачи обычно оценивается в 20-26 Мбит/с. Устройства стандарта 802.11a не могут взаимодействовать с устройствами стандарта 802.11b и 802.11g, поскольку последние работают в диапазоне 2,4 ГГц. Использование высокочастотного диапазона 5 ГГц стандарта 802.11a ограничивает расстояние передачи и распространение радиоволн внутри зданий. Используемый вид модуляции – OFDM.

Устройства стандарта 802.11b функционируют в частотном диапазоне 2,4 ГГц и характеризуется скоростью передачи до 11 Мбит/с, вид модуляции – DSSS. Подобные системы работают при скоростях 1, 2, 5.5 и 11 Мбит/с.

Устройства стандарта 802.11g являются совместимыми с устройствами 802.11b, поскольку работают в том же частотном диапазоне 2,4 ГГц. В устройствах этого стандарта может использоваться как техника модуляции OFDM, так и DSSS. При технике модуляции OFDM скорость передачи данных такая же, как в устройствах стандарта 802.11a (до 54 Мбит/с). При технике модуляции DSSS скорость передачи данных – до 11 Мбит/с. В настоящее время разработаны точки доступа, которые позволяют устройствам стандартов 802.11b и 802.11a сосуществовать в одной беспроводной сети WLAN. Точка доступа предоставляет услуги шлюза (gateway) для связи устройств двух разных стандартов. Более низкий частотный диапазон увеличивает расстояние передачи и улучшает распространение радиоволн внутри зданий по сравнению с 802.11a.

Достоинства частотного диапазона 2,4 ГГц обусловили большое количество пользователей, что приводит к его перегрузке и взаимному влиянию устройств.

Устройства стандарта 802.11n способны работать как в частотном диапазоне 5 ГГц, так и 2,4 ГГц. Значение скорости передачи от 100 до 210 Мбит/с.

Помимо сетей вышеприведенных стандартов создаются и эксплуатируются сети стандарта IEEE 802.15 (Wireless Personal Area Network – WPAN) или "Bluetooth", которые являются примером персональных сетей (Personal Area Network – PAN). Кроме того, сети стандарт IEEE 802.16 (Worldwide Interoperability for Microwave Access – WiMAX), которые обеспечивают широкополосную связь на значительно большее расстояние по сравнению с вышеприведенными технологиями.