Радиооборудование диапазона 2,4 ГГц: задачи и возможности

Михаил Зорин, Юрий Писарев, Павел Соловьев

Телекоммуникационные системы всегда развивались от проводов к радио: от проволочного телеграфа к беспроволочному, от обычного телефона к радиотелефону, от проводных вычислительных сетей к беспроводным (радио- и инфракрасного диапазона). Так что широкое распространение беспроводных сетей, имеющее место в последние годы, вполне естественно.

Представленная на рынке техника беспроводных сетей работает в диапазонах ISM (Industrial, Scienti- fic and Medical band), из которых наиболее популярен участок 2,4 - 2,4835 ГГц. Для него, помимо собственно сетевого радиооборудования, выпускаются радиомодемы, применяемые для цифровой передачи голоса и данных.

Сегодня беспроводные технологии используются для решения следующих задач.

1. Создание локальных сетей для мобильных пользователей, временных и стационарных сетей в условиях, когда прокладка кабелей нежелательна или невозможна.

2. Подключение к беспроводной сети терминалов с последовательным портом или портом Ethernet, например банкоматов или кассовых аппаратов.

3. Подключение к Internet локальных сетей или отдельных пользователей при отсутствии или низком качестве проводных каналов.

4. Объединение удаленных на значительные расстояния сетей при отсутствии высокоскоростных проводных каналов между ними.

5. Создание высокоскоростных синхронных радиоканалов для передачи голоса и данных (телефон для удаленных поселков, резервирование существующих и прокладка временных каналов).

Первые три задачи решаются с помощью оборудования RadioEthernet, производимого в соответствии с требованиями стандарта IEEE 802.11. Для подключения к Internet можно использовать как RadioEthernet, так и другое специально созданное оборудование. Объединить удаленные сети (четвертая задача) можно с помощью радиомостов, хотя для этой цели пригодны и сетевые радиокарты. Для решения пятой задачи с успехом применяются радиомодемы.

До последнего времени в России и других странах СНГ наиболее распространенным образцом беспроводного оборудования был беспроводной мост ARLAN 640 производства компании Aironet Wireless Communications. С его помощью объединялись удаленные сети и осуществлялось подключение к Internet. Популярности ARLAN 640 способствовало то обстоятельство, что он был практически единственным универсальным устройством, которое можно было приобрести по приемлемой цене.

Сейчас ситуация начала изменяться. Это связано с тремя обстоятельствами: выпуском разнообразного специализированного беспроводного оборудования, снижением цен на него и появлением совместимого оборудования стандарта IEEE 802.11, созданного различными производителями. Указанные обстоятельства привели к уменьшению на российском рынке относительной доли продукции компании Aironet, что, впрочем, не привело к снижению абсолютных объемов ее продаж из-за общего роста рынка беспроводного оборудования.

Наибольшее распространение в России и странах СНГ получило беспроводное оборудование трех производителей: Aironet Wireless Communications, BreezeCOM Wireless Communications и Lucent Technologies. Ниже в таблице представлено оборудование этих производителей, доступное российским пользователям в ближайшие месяцы или уже сейчас. Следует отметить, что рассматриваемое оборудование высоко универсально. Это обусловлено тем, что оно реализует процессы физического и канального уровней, в результате чего сети и каналы связи, созданные с его помощью, прозрачны и для более высоких уровней семиуровневой модели OSI. Поэтому классификацию оборудования по решаемым задачам (столбцам таблицы) можно считать достаточно условной. Критерием здесь служил в основном подход производителя при анонсировании возможностей оборудования.

Возможности оборудования различных производителей для решения основных классов задач

Попробуем на примере беспроводного оборудования Lucent Technologies показать возможности реализации различных телекоммуникационных проектов.

Устройства WaveLAN и WavePoint-II продолжают собой линию более ранних моделей сетевого оборудования Lucent Technologies. Они базируются на технологии расширения спектра сигнала прямой последовательностью (DSSS), поддерживают стандарт IEEE 802.11 и обеспечивают скорости 1 и 2 Мбит/с. Остальные устройства разрабатывались компанией WaveAccess Wireless Communications, приобретенной компанией Lucent Technologies в конце прошлого года. Отличительной особенностью этих устройств является применение технологии расширения спектра посредством изменения несущей частоты сигнала - FHSS. Изменение частоты производится каждые 20 мс, для чего используется 79 частотных позиций, назначенных в диапазоне 2402 - 2480 МГц с шагом 1 МГц. Устройства обеспечивают пропускную способность 1,6 Мбит/с при модуляции QPSK и 3,2 Мбит/с при использовании 16-QAM, что превышает установленные стандартом IEEE 802.11 значения на 60%. Увеличение достигнуто за счет отказа от выполнения ряда требований стандарта, но это в данном случае не рассматривается как серьезный недостаток, поскольку устройства предназначены для создания стационарных замкнутых систем на однотипном оборудовании.

Для решения первой задачи в простейшем случае достаточно сетевых радиоадаптеров типа PC-card для ноутбуков и ISA для рабочих станций. Стандартные карты позволят создать сеть RadioEthernet с пропускной способностью 2 Мбит/с, карты Turbo - 10 Мбит/с. “Серебряные” (Silver) карты аппаратно поддерживают функцию шифрования WEP, предусмотренную стандартом IEEE 802.11. Программная поддержка функции WEP разрабатывается и будет доступна в ближайшее время.

Установив эти радиоадаптеры и соответствующие драйверы в компьютеры, можно получить простейшую одноранговую сеть ad-hoc, функционирующую благодаря наличию радиовидимости между всеми компьютерами сети, которая обеспечивается на расстояниях до 400 м в открытом пространстве и до 50 м - в закрытом.

Для контроля за доступом к сети, увеличением диаметра соты вдвое и доступом к проводной сети Ethernet в центр соты необходимо поместить точку доступа WavePoint-II, установив в нее одну PC-карту. Для того чтобы связать по радио две такие соты, необходимо установить в точки доступа обеих сот по второй радиокарте. Разумеется, обе точки доступа можно соединить и с помощью Ethernet, тогда их число может быть произвольным. Увеличение количества сот, соединяемых по радио в режиме “точка - многоточка” возможно при применении ПО WaveCampus.

Для увеличения дальности необходимо использовать внешние направленные антенны с высоким усилением, а в ряде случаев - и приемопередающие усилители. Реально достижимая дальность передачи в этом случае составляет около 40 км.

Вторая задача - подключение к беспроводной сети терминалов с последовательным портом RS-232 и/или портом Ethernet - решается с помощью конвертера WaveLAN Ethernet & Serial Converter, в который устанавливается такая же PC-карта, как и в остальные устройства беспроводной сети.

Беспроводное подключение к Internet с помощью оборудования NetWEAVER

Третья задача - беспроводное подключение к Internet - традиционно решалась теми же средствами, что и задача создания беспроводной сети с точкой доступа. Оператор беспроводной связи устанавливал у себя точку доступа WavePoint-II с одной PC-картой, а абоненты (в их качестве выступали как локальные сети, так и отдельные компьютеры) оснащались сетевыми радиокартами. Появление специализированного оборудования для передачи Internet-трафика по радио Wireless Internet Access призвано повысить эффективность использования пропускной способности канала при беспроводном подключении к Internet. В состав серии оборудования NetWEAVER входят устройства трех типов:

- Central Unit Modem CU132 - для установки у провайдера;

- Multi Drop Remote Modem MDR132 - для подключения по радио сетей Ethernet;

- Single Drop Remote Modem SDR132 - для подключения по радио отдельных компьютеров или сетей к Internet через дополнительный маршрутизатор.

У одного провайдера может быть установлено до 10 центральных узлов CU132, к каждому из них подключается по радио до 62 удаленных на расстояние до 10 км узлов MDR132 или SDR132. Максимальное число удаленных пользователей в такой сети может достигать 620. Ее высокая эффективность достигается за счет использования протокола WaveAccess Point-to-Multipoint, обеспечивающего одновременную работу в 10 частотных каналах и адаптивную цифровую обработку сигналов.

Четвертую задачу на оборудовании Lucent - до недавнего времени можно было решить одним способом: увеличив энергетический потенциал радиолиний за счет использования усилителей и антенн с большим усилением. После включения в состав Lucent Technologies компании WaveAccess появилась возможность применить для этой цели специализированные беспроводные мосты WaveLYNX BR132. Без дополнительных усилителей и при штатных параболических антеннах с коэффициентом усиления 24 дБ достигается дальность 32 км при скорости передачи 1,6 Мбит/с и 10 км при скорости 3,2 Мбит/с.

Наконец, последняя, пятая задача - передача синхронных потоков данных - может быть решена с помощью радиомодема WaveLYNX Synchronous Modem. Модем изготавливается с интерфейсами V.35, X.21 и RS-530 и обеспечивает передачу синхронных потоков данных со скоростью до 1024 кбит/с в режиме полного дуплекса, а также передачу со скоростью 2048 кбит/с в полудуплексном режиме. Максимальная дальность возможна при использовании параболических антенн с коэффициентом усиления 24 дБ и составляет 32 км.

С авторами статьи можно связаться по телефону: (095) 369-9984 или по адресу: wireless@diamond.ru.