Беспроводные сети: проблемы и перспективы

Сегодня всё шире распространяются локальные беспроводные сети (WLAN), использующие радиочастоты для передачи данных. Всё чаще их называют сетями Wi-Fi, хотя ранее это было наименование лишь одного из стандартов (802.11b). Современные сети Wi-Fi, несмотря на все свои преимущества, обладают и существенным недостатком - радиус их действия редко превышает 50-70 метров. Впрочем, данного недостатка будут лишены сети WiMAX, информацию через которые можно будет передавать на расстояния до 50 км со скоростью 70 Мбит/с.

Введение

Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского Wireless Fidelity, что можно перевести как "высокая точность передачи данных по беспроводному каналу связи") понимают семейство стандартов для организации беспроводных локальных сетей в соответствии со спецификацией IEEE 802.11.

 

 

Схема беспроводной сети Wi-Fi

В настоящее время наиболее широкое распространение получили три разновидности стандарта IEEE 802.11 с индексами a, b и g. Спецификация IEEE 802.11a подразумевает использование частотного диапазона 5 ГГц, максимальная пропускная способность сети в этом случае достигает 54 Мбит/с. Каналы связи, организованные в соответствии с IEEE 802.11b и IEEE 802.11g, используют диапазон частот 2,4 ГГц, а максимальная скорость передачи данных составляет 11 Мбит/с и 54 Мбит/с, соответственно. Радиус действия WLAN составляет от 50 до 100 метров.

Первоначально сети WLAN из-за высокой стоимости оборудования применялись, в основном, внутри крупных зарубежных корпораций. Затем беспроводные точки доступа (или хот-споты) стали появляться в общественных местах крупных американских и европейских городов. Имея ноутбук с контроллером Wi-Fi, посетитель ресторана или постоялец гостиницы мог быстро соединиться с интернетом, просмотреть электронную почту или загрузить интересующую его информацию. Коммерческая привлекательность таких точек доступа выявилась достаточно быстро, в результате сейчас публичные хот-споты получили очень широкое распространение.

Естественно, сети WLAN могут применяться и в пределах квартиры, например, для связи настольного компьютера и лэптопа или ноутбука и наладонника. Кроме того, контроллеры Wi-Fi встраиваются в гибридные мобильные телефоны. Владелец такого устройства может в любое время сделать звонок через сотовую сеть (естественно, в пределах зоны покрытия) или же перейти на использование менее дорогой IP-телефонии при наличии поблизости точки беспроводного доступа в интернет. Гибридные мобильники ориентированы, в первую очередь, на корпоративных заказчиков, для которых применение IP-телефонии будет означать снижение расходов на традиционную сотовую связь.

Преимущества Wi-Fi

Одно из основных преимуществ сетей WLAN, как следует из их названия, заключается в том, что они являются беспроводными. Это позволяет ускорить процесс создания сети и отказаться от использования кабелей, что, в свою очередь, положительно отражается на финансовых затратах. Кроме того, в отличие от сотовой связи, беспроводные сети Wi-Fi используют нелицензируемый (в большинстве стран) и, соответственно, бесплатный диапазон частот, а, следовательно, не требуют получения разрешения.

В настоящее время на рынке представлен широчайший спектр оборудования для сетей WLAN. За совместимостью продуктов различных производителей следит Wi-Fi форум, занимающийся проведением соответствующих испытаний. Это гарантирует, что клиентские устройства, приобретенные в одной стране, будут без проблем работать в сетях Wi-Fi, развернутых на противоположной стороне земного шара.

Стандарт IEEE 802.11 также предусматривает средства обеспечения безопасности. Сетям, в частности, присваивается уникальное имя, возможна фильтрация абонентов по МАС-адресам (физическим адресам устройств) и шифрование. При этом существуют два стандарта шифрования - Wired Equivalent Privacy (WEP) и Wi-Fi Protected Access (WPA). Первый, несмотря на то, что поддерживается всем сертифицированным оборудованием, имеет серьезные уязвимости и поэтому не обеспечивает должной защиты беспроводных каналов связи. Стандарт WPA считается намного более надежным. При этом сохраняется возможность одновременной работы в сети клиентов WPA и WEP, а также использующих другие, проприетарные протоколы защиты. Часть старого оборудования можно модернизировать под WPA путем обновления микропрограммы ("прошивки").

Немаловажным достоинством сетей WLAN является возможность динамичной смены точек доступа. Современные устройства со встроенными контроллерами Wi-Fi начинают поиск нового хот-спота при ухудшении связи и автоматически переключаются на новую точку доступа. Это предоставляет пользователю возможность перемещаться, не отрываясь от работы.

Недостатки Wi-Fi

Одной из основных проблем, характерных для сетей Wi-Fi, является, пожалуй, интерференция, то есть, пересечение зон приема от различных станций. По причине того, что передача сигнала ведется на свободной частоте, качество связи может значительно понижаться из-за помех от любительского радиооборудования и бытовых приборов, например, микроволновых печей. Кроме того, условия приема и передачи ухудшают стены, железобетонные перекрытия, металлические перегородки и пр.

Несмотря на появление стандарта безопасности WPA, на многих точках доступа применяется оборудование, совместимое исключительно с WEP. Такие потенциально уязвимые хот-споты теоретически могут представлять угрозу для пользователей, чья конфиденциальная информация может попасть в руки злоумышленников.

Нельзя не упомянуть проблему относительно высокого энергопотребления. Она особенно актуальна для владельцев ноутбуков и карманных компьютеров, поскольку при активном использовании беспроводной связи существенно сокращается время работы портативных устройств от аккумуляторных батарей.

Наконец, к недостаткам WLAN можно отнести ограниченный радиус действия, который не превышает 100 метров в зоне прямой видимости и 50 метров при передаче информации в зданиях.

Перспективы развития беспроводных сетей

За восемь лет, прошедших с момента принятия первого стандарта IEEE 802.11 для беспроводных локальных сетей в 1997 году, ситуация в отрасли кардинально изменилась. Сейчас беспроводные точки доступа можно найти практически в любом уголке мира, а поэтапное снижение цен на оборудование позволило превратить сети Wi-Fi в действительно "народный" продукт. Резкому увеличению количества хот-спотов и внутриофисных сетей WLAN способствовал и выпуск корпорацией Intel мобильной платформы Centrino. В настоящее время большая часть ноутбуков бизнес-класса и, тем более, класса Hi-End оснащаются контроллерами Wi-Fi по умолчанию.

В ближайшие годы развитие локальных беспроводных сетей пойдет по направлению массового внедрения так называемой технологии WiMAX (сокращенно от Worldwide Interoperability for Microwave Access). Сети WiMAX (стандарт IEEE 802.16a) предполагают использование частотного диапазона от 2 ГГц до 11 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных до 70 Мбит/с на расстояние до 50 км. Новый стандарт позиционируется как средство подключения к интернету беспроводных локальных сетей WLAN и как замена DSL в качестве "последней мили". Пропускной способности одной базовой станции вполне хватит для обеспечения десятков бизнес-пользователей и сотен домашних подключений.

Устройства WiMAX уже выпускают некоторые крупные компании. Например, Intel в апреле нынешнего года представила свою первую WiMAX-микросхему под кодовым названием Rosedale. Этот чип, предназначенный для использования в недорогом компьютерном оборудовании, включает протокол MAC-уровня стандарта 802.16-2004 и протокол физического уровня OFDM. Помимо этого, разработчики предусмотрели встроенную систему защиты информации.

Ожидается, что на первом этапе стоимость WiMAX-оборудования будет составлять порядка 350 долларов США, однако в перспективе цена на подобные устройства должна будет сравняться со стоимостью аппаратуры для современных сетей Wi-Fi. Широкополосные беспроводные сети намерены развернуть многие крупные компании, в частности, AT&T, Altitude Telecom, BT, Millicom и др. Ввод в эксплуатацию таких сетей планируют и российские операторы связи, в том числе, "МедиаСеть", "Комстар - Объединенные Телесистемы" и "Петерстар".

Впрочем, вряд ли широкополосные беспроводные сети станут массовыми в течение ближайших двух-трех лет, по крайней мере, в России. Стоимость оборудования, необходимого для их создания, достаточно высока, да и абонентам придется выкладывать за доступ к WiMAX-сетям до 250 долларов в месяц. Понятно, что позволить себе такие расходы сможет далеко не каждый.