или Практическое руководство по созданию беспроводной сети доступа в Интернет в отдельно взятом кишлаке
А из вашего окна площадь Красная видна? Или, на худой конец, одна из сталинских высоток? А с крыши? Общее правило - чем дальше от вас линия горизонта, тем будет дешевле оборудование и быстрее связь. В этом случае вам не потребуются ретрансляторы на соседних зданиях и всепогодное оборудование. А стратегически выгодное положение вашей квартиры на верхних этажах высоток с легкостью компенсирует все текущие коммунальные платежи. По существующей статистике, 10% московских квартир уже находятся в зоне устойчивой связи, и ваше подключение не потребует инвестиций со стороны оператора связи. Чтобы узнать, попадаете ли вы в их число, зарегистрируйтесь на сервере http:// intraland.decsy.ru. Там же вы можете найти компаньонов в этом начинании.
Переходим к маркетингу рынка. Крупными, разборчивыми буквами пишем: “Товарищи жильцы нашего дома! У нас есть возможность подключиться к Интернет по самым низким расценкам. Все в наших руках+”.
Если вам позвонит больше 10 человек, уже можно думать о беспроводной Интернет как о вполне реальной виртуальности. А если настоящих ценителей Интернет окажется больше 30 - золотой ключик у вас в кармане.
Что брать?
Первое, что приходит в голову, - IBM PC и Windows. Самое интересное, что вы будете совсем недалеки от истины. Многие устройства доступа к беспроводным сетям построены именно на ширпотребовской IBM PC-совместимой технике. С единственным отличием: обычно для этих целей все же используется не Windows, а Unix, и не 386sx25, а что-нибудь более поворотливое.
Чуть сложнее обстоят дела с радиоадаптером. Но и тут не будет особенно большого выбора: самым распространенным беспроводным стандартом является RadioEthernet, а самым ходовым и поэтому дешевым оборудованием - адаптеры WaveLan производства Lucent. В силу открытости этого стандарта вы без проблем найдете совместимые с WaveLan адаптеры от других поставщиков, например RoamAbout от Digital Equipment. И при этом сэкономите еще сотню-другую доларов. Некоторые компании предлагают адаптеры ArLan. Это заведомо дороже, но совсем не означает, что в нашей ситуации это лучше. В силу закрытости стандарта ArLan для него нет подходящих F-TDMA-драйверов (да и обычных драйверов немного). Из-за отсутствия других поставщиков оборудования, совместимого с ArLan, у вас есть большой шанс оказаться в изоляции от более дешевых массовых решений. Даже введение нового стандарта IEEE-802.11 в принципе ситуацию с драйверами не изменит (если не ухудшит).
Итак, cервер беспроводного доступа (СБД) готов.
Что делать?
Остальное уже не требует подробных объяснений и не вызовет аллергии даже у поклонников проводных сетей:
- в каждый компьютер - по адаптеру Ethernet 10BaseT ($30);
- в каждую квартиру - по витой паре ($0,5/мx50м =$25), можно на небольших расстояниях задействовать радиоретрансляционную лапшу;
- в каждый подъезд - по дешевому хабу ($10/порт);
- хабы объединяем через Ethernet-Switch или обходимся дешевым многопортовым Ethernet-адаптером сервера беспроводного доступа ($50/порт);
- СБД ставим в одной из квартир верхних этажей ($1900);
- направляем антеннку на ближайшую точку беспроводного доступа;
- для повышения надежности подключаем обычный модем. Если по каким-либо причинам беспроводная сеть будет недоступна (над Москвой иногда включают политические “глушилки”), модем дозвонится до провайдера традиционным способом.
Таким образом, затраты на создание локальной сети с беспроводным подключением к Интернет составят: $2300 + $65x n. Если число желающих n=10, то нужно сброситься по $2300/n + $65 = $295. Если n=100, то единовременные затраты уменьшатся до $88. А это уже дешевле любого самого дохлого модема.
Дополнительные источники экономии
Текущая стоимость подключения к Интернет беспроводным способом составляет $600 -$700 в месяц за канал 64 кбит/с связи или $70 на каждого пользователя (n=10). Вполне терпимо, если учесть, что все 10 одновременно в Интернет не полезут. За три месяца работы в Интернет ваш “кишлак”
скачает около 1 Гб информации. При стоимости дисковой памяти $100 за 1 Гб было бы логичным сохранить это богатство на локальном диске сервера беспроводного доступа, тем более, что действительно нужной информации в Интернет еще не так много, и вы будете возвращаться к ней по нескольку раз. Значит, логично поставить на него приложение WLAS-IP, которое будет сохранять все запрашиваемые страницы на локальном винчестере. Это приложение называется Proxy-Server. При каждом новом запросе оно сначала просматривает содержимое локального Web-кэша, а если не находит нужной страницы, обращается за ней в Интернет или к другому аналогичному приложению.
Итак, общее собрание старейшин “кишлака” приняло решение до лучших времен кэшировать весь Интернет-трафик. При этом потребуется наращивать емкость дисковой и оперативной памяти СБД со скоростью 1 Гб (жесткий диск) + 16 Мб (ОЗУ) в квартал. Самое смешное в этой ситуации то, что общие расходы возрастут всего на 5 - 10% при 5 - 10-кратной экономии внешнего трафика.
Web-кэш - это, конечно, хорошо, но иногда просто физически невозможно найти ссылку на вдруг понадобившуюся страницу, хотя вы абсолютно уверены, что она лежит на локальном диске сервера. Нет проблем - устанавливаем поисковое приложение типа Altavista Search. Каждый день или раз в неделю оно будет индексировать все содержимое локального кэша. Интерфейс и структура запросов ничем не отличаются от самой быстрой поисковой системы http:// www.altavista.com.
Теперь вы готовы к своему бизнесу!
Посмотрите еще раз в окно: сколько домов рядом с вами без Интернет? То-то же. Правда, их обитатели еще не догадываются, что вы их потенциальный Интернет-провайдер. Производительность вашего адаптера RadioEthernet позволяет раздать между делом 10 - 20 штук 64-килобитных каналов на расстоянии 1 - 5 км, но для этого потребуется управляемая маршрутизатором специальная антенна. Встроенная в сервер поддержка протокола F-TDMA не приведет к перегрузке этой новоявленной беспроводной сети. Если дело пойдет в гору и начнутся нарекания на производительность вашего канала связи - увеличивайте ее по мере необходимости. Ваш ресурс - 2 Mбит/с. Если его окажется недостаточно или вы захотите развязать локальную беспроводную сеть и магистральный канал, вставьте второй PCMCIA-радиоадаптер.
В какой-то момент, определяемый жадностью вашего местного узла связи, вы почувствуете необходимость предоставить расширенный спектр услуг своим клиентам, а именно - телефонную и видеоконференцсвязь. Для начала настройте протокол F-TDMA и поиграйте с “говорилками-гляделками” EasyTalk и CUSeeMe. Внешняя цифровая видеокамера QuickCam может быть подключена через обычный параллельный порт.
Да, задержки будут, но терпимые. В первую очередь запаздывания при передаче голоса связаны с пакетной природой передачи информации, а не с производительностью Сети. Голос оцифровывается в формате ADPCM со скоростью 32 кбит/с и обычно сжимается до 1 - 2 Кб/с. Но передачи пакета не происходит, пока в буфере не накопится достаточно байтов для передачи. Средний размер TCP/IP пакета - 100 - 500 байт. Это приводит к минимальной задержке в 0,1 - 0,5 с. Аналогичная задержка образуется на приемном конце. Итого набегает 0,2 - 1 с. Уменьшать размер TCP/IP-пакета ниже 100 байт неразумно - слишком велики накладные расходы на сопроводительную информацию. Именно по этой причине многие телефонные компании с надеждой смотрят на технологии ATM. Сокращенный до 53 байт размер пакета в сочетании с гарантированными и малыми временами задержек позволяет интегрировать в одной цифровой сети голос и данные.
Насколько это актуально? Не за горами появление нового семейства беспроводного ATM-оборудования фирмы Lucent (Hiperlan type 1, 2, 3 - обеспечивают более
20 Mбит/с и 4 - более 155 Mбит/с). Вы сохраните инвестиции в инфраструктуру своей сети, если устанавливаемое оборудование будет соответствовать спецификации WireLess ATM/Hiperlan.
Несколько неуместных советов по топологии сети
Самый дорогой ресурс любой беспроводной сети - центральная точка доступа с хорошей проводной связью с ЛВС и высокой крышей. Самое неинтересное решение - поставить на нее одну антенну с круговой диаграммой направленности. Очень скоро обнаружится, что 2 Мбит на точку - это совсем немного. А большинство клиентов почему-то кучкуется рядом с допотопной декадно-шаговой АТС вон в том отдаленном микрорайоне. И надо бы ставить направленную антенну, да круговая мешает. Может, поступим сразу по-другому? Несколько фазированных антенных решеток (без боковых лепестков) разносим по периметру крыши и направляем в стратегически важные точки. Если трафик с какого-то направления станет ощутимым, переключаем соответствующую антенну на отдельный адаптер. И так, пока не исчерпаем весь частотный диапазон этой точки доступа. По секрету скажу, что на один сервер можно повесить до четырех независимых радиоадаптеров. В итоге получили: 8 - 16 Mбит/с вместо двух. И 5 - 15 км дальности вместо одного. Разница ощутима? Одной точкой доступа накрыли все основные магистрали города, осталось разобраться с “темными” улочками и “обратной стороной луны”. При более внимательном рассмотрении местности в радиочастотном диапазоне обнаружится, что обратные стороны домов уже частично “подсвечены” антеннами ваших непосредственных клиентов. И если 2 Мбит вашей магистральной связи используется не полностью, оставшуюся часть можно раздать “оборотням”, включив на клиентском СБД функции моста/маршрутизатора.
Сота без F-TDMA -деньги на ветер?
Рассмотрим характерный пример: клиентские станции “видят” только базовую антенну, не “видят” друг друга и используют метод случайного коллизионного доступа (CSMA/CA). После умолкания базовой станции клиенты начинают тестировать среду на предмет возможности доступа. Естественно, она всем покажется свободной, несмотря на то что антенна точки доступа может в этот момент принимать восходящий пакет (от клиента к базовой станции). Включается еще несколько клиентских передатчиков, и... часть пакетов теряется.
Даже беглого взгляда на таблицу качества связи достаточно, чтобы схватиться за голову и сделать соответствующие выводы:
- если оператор беспроводной сети доступа в Интернет допускает потерю каждого третьего клиентского пакета (последний столбец), пропускная способность его каналов используется не больше чем наполовину! 30% - это предел, после чего оператору отрывают голову;
- при таком подходе можно даже не думать о предоставлении клиентам сервиса по объединению их корпоративных локальных сетей и телефонных услуг типа “голос поверх IP” (предпоследняя строка), самому рентабельному, между прочим, операторскому бизнесу;
- а про сотрудничество с кабельными компаниями по предоставлению массовых услуг WebTV лучше и не мечтать (последняя строка).
В заключение следует упомянуть, что многими поставщиками радиооборудования разработаны и продаются готовые серверы беспроводного доступа. Их цена колеблется от $2000 до $10000 за точку доступа. Для сравнения стоимость базовой станции GSM или CDMA с аналогичной пропускной способностью выше в 10 - 100 раз!!! Есть над чем задуматься...
От редакции. Фирма Lucent Technologies ведет переговоры с разработчиком СБД на базе протокола F-TDMA о приобретении этого комплекса. Если сделка состоится, Lucent будет предлагать его покупателям под названием Lucent WaveLan Campus Kit.
Сергей Медведев - сотрудник Института прикладных информационных технологий. С ним можно связаться по телефону: (095) 938-2967 или по адресу: aiti@decsy.ru.
Сергей Медведев
Как работает протокол F-TDMA?
Протокол F-TDMA (Float Time Division Media Access - доступ к среде с плавающим разделением по времени) был разработан российскими специалистами из фирмы DECsy для сокращения потерь восходящих пакетов и предоставления оператору сети возможности оперативного регулирования клиентского трафика. Суть его заключается в следующем.
При низких нагрузках на точку доступа клиенты используют обычный протокол CSMA/CA. Если базовая станция замечает превышение уровня потерянных пакетов, на клиентские станции в широковещательном режиме передается расписание их выхода в эфир. После нескольких итераций клиентские таймеры синхронизируются с необходимой точностью и потери пакетов устраняются. Если в сеть входит новая станция и начинает мешать остальным, процедура синхронизации повторяется. Подстройка графика осуществляется в фоновом режиме и не приводит к задержке передачи данных.
Если клиентской станции нечего передавать в отведенный для нее временной интервал, это время используется для передачи пакета базовой станцией. Такая процедура взаимодействия базовой и клиентских станций позволяет свести на нет потери пакетов и непроизводительные простои канала. Даже при равном соотношении восходящего и нисходящего трафика КПД точки доступа никогда не опускается ниже 80%.
Вторым важным преимуществом протокола F-TDMA является возможность динамического управления соединениями клиента со стороны провайдера. Если кому-то потребуется видеотелеконференцсвязь, то на время сеанса ему предоставляется большее количество гарантированного времени соединения, а задержки, соответственно, уменьшаются. Не бесплатно, конечно.
