Стандарт 802.11b
Это старейшая сертифицированная беспроводная технология, характеризующаяся общедоступностью. Устройство имеет весьма скромные параметры:
- Скорость передачи информации – 11 Мбит/с;
- Диапазон частот – 2,4 ГГц;
- Дальность действия (при отсутствии объемных перегородок) – до 50 метров.
Следует отметить, что данный стандарт имеет плохую помехоустойчивость и низкую пропускную способность. Поэтому, несмотря на привлекательную цену этого Wi-Fi-соединения, его техническая составляющая существенно отстает от более современных моделей.
Основные аспекты применения беспроводных сетей
Беспроводные сети используются при необходимости обеспечения мобильности пользователей, а также в тех случаях, когда проложить проводную сеть затруднительно или нецелесообразно.
Когда вы решите организовать беспроводную сеть, вам необходимо понимать ограничения, присущие этой технологии.
Первое обстоятельство связано с пропускной способностью беспроводных устройств. Из-за наличия помех при беспроводной передаче необходимо передавать дополнительную (по сравнению с проводными сетями) служебную информацию – увеличенный по сравнению с Ethernet размер кадра, подтверждение приема пакетов и повторную передачу пакетов. В результате полезная скорость соединения составляет примерно половину «теоретической» пропускной способности. Таким образом, при использовании стандарта 802.11g вы можете рассчитывать на реальную скорость около 25 Мбит/с.
Другой неопубликованный факт заключается в том, что все беспроводные клиенты, подключенные к одной и той же точке доступа, должны делить между собой полосу пропускания канала. Поскольку среда передачи является общей, одновременно передавать может только одна станция, а всем остальным приходится ждать, пока эфир освободится. В этом смысле точка доступа аналогична проводному сетевому устройству, такому как концентратор (или «концентратор»). Хабы сейчас практически не используются, их заменяют более интеллектуальные устройства — коммутаторы, которые устанавливают независимые каналы связи между передатчиком и приёмником. В коммутируемой проводной сети Ethernet все устройства могут одновременно передавать и получать данные на скорости 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, не создавая помех друг другу, тогда как в беспроводной сети для оценки производительности клиентского интерфейса необходимо необходимо учитывать количество и «активность» других подключенных клиентов.
Еще одним важным моментом является обеспечение безопасности в беспроводных сетях. Поскольку данные передаются по воздуху, они могут быть легко перехвачены посторонним лицом. Поэтому необходимы специальные меры для защиты информации, о которых мы более подробно поговорим ниже.
Кроме того, необходимо разрешение на использование полосы частот, а также разрешение на работу беспроводной сети. Обратите внимание, что для диапазона 2,4 ГГц существует упрощенная (фактически уведомительная) процедура получения этих разрешений.
Стандарт 802.11a
Эта технология представляет собой улучшенную версию предыдущего стандарта. Разработчики сделали упор на производительность и тактовую частоту устройства. Благодаря таким изменениям данная модификация исключает влияние других устройств на качество сигнала сети.
- Скорость передачи информации – 54 Мбит/с;
- Диапазон частот – 5 ГГц;
- Дальность действия до 30 метров.
Однако все преимущества стандарта 802.11a в равной степени компенсируются его недостатками: уменьшенным радиусом подключения и высокой (по сравнению со 802.11b) ценой.
Стандарт 802.11g
Обновленная модификация становится лидером современных стандартов беспроводной сети, поскольку поддерживает работу с широко распространенной технологией 802.11b и в отличие от нее имеет достаточно высокую скорость соединения.
- Скорость передачи информации – 54 Мбит/с;
- Диапазон частот – 2,4 ГГц;
- Дальность действия до 50 метров.
Как вы могли заметить, тактовая частота упала до 2,4 ГГц, но покрытие сети вернулось к прежним уровням, характерным для 802.11b. Кроме того, цена адаптера стала более доступной, что является существенным преимуществом при выборе оборудования.
Стандарт 802.11n
Несмотря на то, что данная модификация присутствует на рынке уже давно и имеет впечатляющие параметры, производители продолжают работать над ее усовершенствованием. Из-за того, что он несовместим с предыдущими стандартами, его популярность невелика.
- Скорость передачи информации теоретически составляет до 480 Мбит/с, но на практике оказывается вдвое меньше;
- Диапазон частот – 2,4 или 5 ГГц;
- Дальность действия до 100 метров.
Поскольку этот стандарт еще находится в стадии разработки, он имеет свои особенности: он может конфликтовать с оборудованием, поддерживающим 802.11n, просто потому, что производители устройств разные.
Классификация устройств беспроводных сетей
Точки доступа
Точка доступа является основным элементом построения беспроводной сети. В типичной конфигурации точка доступа служит для «подключения» беспроводных клиентов к проводной части сети и обеспечения обмена данными между ними. Для этого точка доступа имеет проводной порт RJ-45 (обычно стандарта 10BASE-T/100BASE-TX), а также приемопередатчик, оснащенный двумя антеннами. Две антенны необходимы для улучшения приема радиосигналов, поскольку из-за помех от отраженных волн в пространстве могут образовываться «пучности» и «долины» («стоячие» волны). Если одна из антенн попадет в зону «впадины», прием будет невозможен, но вторая антенна, расположенная на расстоянии полутора длин волн (18 см) от первой, во «впадину» уж точно не попадет. Расстояние до антенны используется только при приеме сигналов, для передачи всегда используется только одна антенна.
Стандартная антенна точки доступа представляет собой диполь. Диаграмма направленности имеет форму тороида, ось которого совпадает с антенной. Поэтому антенна должна быть ориентирована вертикально.
С точки зрения сетевой архитектуры точка доступа представляет собой устройство второго уровня (уровень передачи данных). В проводной сети аналогом является концентратор («хаб»). Однако каждая точка доступа должна иметь IP-адрес, используемый для администрирования. Типичная конфигурация сетевой инфраструктуры с использованием точки доступа показана на следующем рисунке:
Точку доступа также можно использовать в режиме репитера или моста, когда нецелесообразно добавлять проводную сеть в зону обслуживания беспроводных клиентов:
Максимальный радиус покрытия точки доступа составляет 100 м в офисном здании. Но следует учитывать, что при удалении от точки доступа сигнал ослабевает и курс снижается. Для работы на максимальной скорости клиенты должны находиться на расстоянии не дальше 15-20 метров от точки доступа. На уровень сигнала влияют стены, офисные перегородки, мебель, жалюзи и т д., а также источники помех – микроволновые печи, люминесцентные лампы, лифтовое оборудование и т д. Для правильного проектирования беспроводной сети необходимо предварительное обследование помещения с измерением уровня сигнала для различных вариантов размещения точек доступа.
Если зоны покрытия одной точки доступа недостаточно для обслуживания всех беспроводных клиентов, можно расположить несколько точек доступа в виде ячеек так, чтобы их зоны покрытия вместе составляли необходимую рабочую зону. В этом случае важно, чтобы близлежащие точки доступа не использовали один и тот же радиоканал во избежание помех:
Чтобы беспроводной клиент мог переключаться с одной точки доступа на другую (роуминг), все точки доступа в этой конфигурации должны принадлежать к одной ESS и находиться в одной IP-подсети.
Поскольку беспроводные клиенты, подключенные к одной и той же точке доступа, используют один и тот же радиоканал, количество таких клиентов не должно превышать 20-25 для поддержания приемлемого уровня пропускной способности. Если вам необходимо разместить большее количество клиентов в зоне действия точки доступа, вы можете разместить рядом три точки доступа, настроенные на разные каналы – 1, 6 и 11.
Сравнительные характеристики точек доступа 3Com можно посмотреть в следующей таблице:
Сравнительные характеристики точек беспроводного доступа 3Com.
Беспроводные маршрутизаторы
Эти устройства обычно объединяют в себе точку доступа, коммутатор для проводных клиентов (обычно с 4 портами) и маршрутизатор для подключения локальной сети к Интернету. Внешний интерфейс роутера (порт WAN) может быть выполнен в виде порта Ethernet (RJ-45) или в виде телефонной розетки (RJ-11). В последнем случае такой роутер будет иметь встроенный ADSL-модем.
Беспроводные маршрутизаторы обычно используются в небольших сетях и позволяют развернуть сетевую инфраструктуру на базе одного устройства. Для этого они обычно могут выполнять функции межсетевого экрана для защиты сети от внешних атак, обеспечивать трансляцию IP-адресов, иметь встроенный DHCP-сервер, а также позволять контролировать доступ клиентов локальной сети к Интернету.
В таблице ниже сравниваются характеристики беспроводных маршрутизаторов 3Com.
Сравнительные характеристики беспроводных маршрутизаторов 3Com
Клиентские устройства
Беспроводные клиентские устройства — это сетевые карты и адаптеры, установленные на компьютерах пользователей и предназначенные для беспроводного доступа к сети.
Как правило, на всех современных мобильных компьютерах установлен беспроводной адаптер IEEE 802.11g. Если такого адаптера нет в наличии, к ноутбуку можно подключить внешний беспроводной адаптер с интерфейсом USB. Такие адаптеры также доступны в формате PC Card.
Настольный компьютер также можно сделать беспроводным, установив в него подходящую карту расширения PCI или подключив к нему USB-адаптер.
Беспроводные мосты
Мосты предназначены для беспроводной связи внешних сегментов сети (проводных или беспроводных) друг с другом. Мосты могут быть предназначены для наружного (наружного) или внутреннего (внутреннего) использования. Благодаря использованию направленных антенн и отсутствию физических препятствий для распространения сигнала дальность связи открытых мостов может достигать 17 км. «Внешние» мосты устойчивы к атмосферным воздействиям и могут использовать различные типы сменных антенн.
Читайте также: За что отвечает функция overcharge switch на умной розетке?
Стандарты беспроводных сетей
IEEE 802.11b — первый «рабочий» стандарт беспроводных сетей, который на данный момент устарел. Максимальная скорость передачи 11Мбит/с, диапазон частот 2,4ГГц (2,4-2,483ГГц). Этот диапазон представляет собой нелицензированный диапазон ISM (ISM — Industrial, Scientific and Medical), который позволяет использовать его для беспроводной связи на небольших расстояниях. При этом выходная мощность передатчика ограничена (для России — 100 мВт, что примерно соответствует радиусу покрытия 50-100 м для точки доступа с ненаправленной антенной в обычном офисном здании).
IEEE 802.11g на сегодняшний день является наиболее широко используемым стандартом и обратно совместим с 802.11b. Скорость передачи увеличена до 54Мбит/с (до 108Мбит/с при использовании частных технологий), радиус покрытия и диапазон частот такие же, как у 802.11b. Диапазон разделен на 13 каналов шириной 22 МГц каждый с шагом между каналами 5 МГц. Чтобы предотвратить взаимные помехи, соседние точки доступа должны работать на непересекающихся каналах, поэтому на практике обычно используют каналы 1, 6 или 11.
IEEE 802.11a – обеспечивает скорость передачи 54Мбит/с и радиус покрытия 50м, несовместим с 802.11b/g, так как работает в другом диапазоне – 5,2ГГц. В России этот стандарт менее распространен, чем 802.11b/g, из-за сложности получения разрешения Госкомитета по радиочастотам на эксплуатацию беспроводной сети в этой зоне.
Поэтому наиболее актуальным стандартом на данный момент является 802.11g, который мы и рассмотрим.
Другие стандарты
Помимо популярных технологий производитель Wi-Fi Alliance разработал и другие стандарты для более специализированных приложений. К таким модификациям, выполняющим сервисные функции, относятся:
- 802.11d – делает совместимыми устройства беспроводной связи разных производителей, адаптируя их к особенностям передачи данных на национальном уровне;
- 802.11e – определяет качество передаваемых медиафайлов;
- 802.11f – управляет множеством точек доступа разных производителей, позволяет одинаково работать в разных сетях;
- 802.11h – предотвращает потерю качества сигнала из-за воздействия метеорологического оборудования и военных радаров;
- 802.11i – улучшенная версия защиты личной информации пользователя;
- 802.11k – отслеживает нагрузку на конкретную сеть и перераспределяет пользователей по другим точкам доступа;
- 802.11m – содержит все исправления стандартов 802.11;
- 802.11p – определяет характер Wi-Fi-устройств, находящихся в радиусе действия до 1 км и движущихся со скоростью до 200 км/ч;
- 802.11r – автоматически находит беспроводную сеть при роуминге и подключает к ней мобильные устройства;
- 802.11s – организует Full Mesh-соединение, где каждый смартфон или планшет может быть маршрутизатором или точкой подключения;
- 802.11t — эта сеть тестирует весь стандарт 802.11, предоставляет методы тестирования и их результаты, а также устанавливает требования к работе оборудования;
- 802.11u – эта модификация известна всем по разработке Hotspot 2.0. Обеспечивает взаимодействие между беспроводными и внешними сетями;
- 802.11v – данная технология создает решения по улучшению модификаций 802.11;
- 802.11y — это незавершенная технология, соединяющая частоты между 3,65 и 3,70 ГГц;
- 802.11w – стандарт находит способы повысить безопасность доступа к передаче информации.
