Перспективы развития беспроводных вычислительных сетей

В последние годы беспроводные сети передачи данных становятся одним из основных направлений развития сетевой индустрии. По данным ряда фирм, занимающихся исследованиями рынка телекоммуникаций, в 2004 году по мобильной беспроводной связи к ресурсам Internet будут подключены 700 миллионов пользователей.

Бурное развитие сетей этого класса в России и во всем мире, о котором многие говорят, как о беспроводной революции в области сетей передачи информации, объясняется наличием целого ряда присущих им достоинств. К ним относятся:

— гибкость архитектуры сети, когда обеспечивается возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;

— высокая скорость передачи информации (до 11 Мбит/с);

— быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях к времени построения сети;

— высокая степень защиты от несанкционированного доступа;

— отказ от дорогостоящей прокладки или аренды оптоволоконного, или медного кабеля.

В настоящее время беспроводные технологии обеспечивают эффективное решение следующих задач:

— обеспечение мобильного беспроводного доступа к ресурсам Internet;

— организация беспроводной радиосвязи между рабочими станциями локальной сети (организация беспроводного доступа к ресурсам локальной сети);

— объединение удаленных локальных вычислительных сетей и рабочих станций в единую сеть передачи данных и реализация удаленного стационарного доступа локальных сетей пользователей к Internet;

— решение проблемы «последней мили»;

— соединение АТС между собой беспроводными каналами связи со скоростью до 11 Мбит/с;

— создание территориальных сотовых радиомодемных сетей передачи данных.

Преимущество беспроводной технологии в основном зависит от того, что находится под беспроводными сетями, доступными в диапазоне 2,4 ГГц, лежат в технологии широкополосного сигнала (ШПС). Эта технология первоначально была использована в военных целях, и в последние годы, успешно применяется в гражданском. С помощью этой технологии были созданы два основных метода использования широкой полосы частот, метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) и метод сети (Frequency Hopping SPREAD Spectrum - FHSS). Оба этих метода предусматривают разделение широкой полосы частот на ШПС. При методе DSSS каждый бит информации шифруется как строка битов, и эти биты передаются параллельно всем, и алгоритм кодирования индивидуален для каждой пары "передатчик-приемник", обеспечивая тем самым конфиденциальность передачи. Когда метод FHSS радиостанция в то же время отправляет только один из ШПС, в другой ШПС. Эти переключения (скачки), либо синхронно в передатчике и приемнике, которые, в свою последовательность, которая псевдослучайный характер и заранее известна только эта пара "передатчик-приемник", который также обеспечивает конфиденциальность передачи. Каждый из этих методов имеет свои сильные стороны. Метод DSSS позволяет достигать большей пропускной способности и, благодаря -кратной избыточности, во-первых, обеспечивает большую устойчивость к узкополосным помехам, а во-вторых, позволяет использовать сигнал очень низкой мощности, таким образом, практически не создавая помех обычным радиоустройствам. Оборудование FHSS значительно проще и дешевле, а также обладает большей устойчивостью к широкополосным помехам.

Для работы беспроводных сетей потребуются специальные протоколы для контроля уровня окружающей среды ("MAC") по основным отличиям от кабельной среды: отсутствует полное подключение (т. е. y. станцию можно спрятать от одного другое), беспроволочная окружающая среда, защищенная от внешних сигналов и своих характеристик устанавливать тонны времени. В целях эффективного управления доступом к беспроводной среде, появившихся за последнее время на международных стандартов и протоколов и рекомендаций, которые специфицируют физический и Mac уровни беспроводная сеть: Bluetooth, с ЕТСИ Гипералмаз и IEEE 802.11 организация номера и локальных сетей; тот же стандарт IEEE 802.11, но требует от усилителя и антенны притчи, корпоративной и городской сети; наконец, технология мобильного телефона, измененные передачи данных и записи (GPRS и UMTS) - в городских и региональных сетей. Среди разработчиков локальных и городских беспроводных сетей особенно популярен протокол IEEE 802.11 (называемый также Radio-Ethernet) , утвержденный в качестве международного стандарта в 1997 г., ввиду:

• возможности его использования как в локальных, так и в городских сетях;

• регламентации в этом стандарте обоих методов использования ШПС: как DSSS, так и FHSS;

• появления на мировых рынках программных и аппаратных продуктов ряда крупных фирм (таких, как CISCO Aironet, Lucent Technologies, BreezeCom и др.), регламентируемых этим стандартом.

В Российской Федерации примерами успешного развертывания беспроводных сетей на основе протокола IEEE 802.11 являются региональные сети в Москве, Обнинске, а также в России, спроектированные и внедренные в институте проблем передачи информации РАН (ИППИ РАН)

Протокол IEEE 802.11 представляет собой ключевой механизм для доступа к функции беспроводной сети распределенного управления (функция распределенной координации - ФСР), в соответствии с методом локальная сеть csma/СА (множественный доступ с прослушиванием несущей и избежанием коллизий).

При этом методе последующее тестирование передачи каждой станцией беспроводной сети делится на интервалы задержки, а также на случайное время ожидания (Время отката). Число слотов b, включая время откоса, определяется двоичным правилом. Альтернативный доступ, в качестве возможного дополнения к DCF, к стандарту IEEE 802.11, является функцией централизованного управления (функция координации точек-pcf), где станция - координатор централизованно ведет опрос других станций.

В целом, как в России, так и за рубежом, продолжаются интенсивные исследования, направленные на повышение эффективности работы беспроводной радиосвязи и выбор оптимальных параметров протокола IEEE 802.11. Оценка производительности работы проводится путем моделирования или с помощью законов, нормативных актов и других моделей анализа, основанных на допущениях, существенно облегчающих правило, определение интервала задержки. Варианты схемы DCF в большей степени учитывают работу, в которой нами разработаны аналитические методы оценки пропускной способности беспроводной локальной сети 802.11 a с высокой нагрузкой, где все станции BJIC всегда опустошают очереди. Этот показатель эффективности был оценен в предположении об идеальном канале, то есть, когда нет шума и скрытых станций.

Результаты этих работ практически не применимы для оценки пропускной способности городских беспроводных сетей. С пренебрежением интерференция обычно увеличивает оценки пропускной способности, а также в современной городской среде emi-неизбежный фактор пропускной способности сети из-за искажения пакетов. Кроме того, в таких условиях характерен городской участок беспроводной сети скрытой станции с другой, что значительно повышает вероятность столкновений и приводит к десинхронизации этих станций.