БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ
Олег Денисов,
Константин Яковлев
При выборе сетевого оборудования для организации беспроводной связи для малого или домашнего офиса наибольшее внимание принято уделять реальной скорости передачи данных, которую смогут обеспечить те или иные устройства, доступные на рынке. Напомним, что максимальная теоретическая скорость обмена информацией между двумя однородными продуктами стандарта IEEE 802.11g согласно спецификации может достигать 54 Мбит/с. Однако на практике в силу различных причин данная величина, как правило, не превышает 25 Мбит/с, что существенно меньше скорости передачи по типовой локальной сети Fast Ethernet. В ряде случаев именно этот факт удерживает ИТ-службы компаний и определенную категорию домашних пользователей от решительного шага в сторону WLAN-сетей, поскольку выигрыш от перехода на Wi-Fi вовсе не очевиден.
Безусловно, относительную простоту развертывания WLAN-инфраструктуры никто не оспаривает, а затраты на приобретение и обслуживание оборудования вполне укладываются в бюджет рядового пользователя или небольшой организации, не говоря уже о предприятиях малого и среднего бизнеса (СМБ). Что касается собственно реальных инсталляций, то здесь ситуация выглядит не так оптимистично, как того хотелось бы производителям. Проведенные опросы показывают, что неторопливость освоения беспроводных технологий среди указанной категории клиентов вызвана как раз сомнениями в отношении скорости обмена информацией и гарантированной безопасности передаваемых данных. Нельзя также сбрасывать со счетов фактор новизны и отсутствие в штате ИТ-сотрудника, умеющего на регулярной основе поддерживать работоспособность обновленной сетевой инфраструктуры на должном уровне. Так не лучше ли оставить все по-старому, довольствуясь витой парой и розетками, установленными по всему офису?
Надежды и реалии MIMO
Новое поколение недавно появившихся на рынке Wi-Fi-продуктов призвано сократить отставание беспроводного оборудования от традиционных LAN-решений как по скорости передачи данных, так и в области безопасности и сохранности информации транслируемых потоков. Большинство изделий имеют в своем названии аббревиатуру MIMO, за которой скрывается Multi Input Multi Output - технология пространственного мультиплексирования, реализованная с помощью массива разнесенных антенн, подключенных к передающему и приемному устройствам.
Предложенная схема теоретически позволяет увеличить пиковую пропускную способность канала пропорционально числу активных антенн. При этом следует вспомнить принципы, положенные в основу OFDM-модуляции (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов, широко применяемого в настоящее время, и те ограничения, с которыми сталкиваются производители, проектируя устройства стандарта IEEE 802.11g на основе этой технологии.
PCI-адаптер TRENDnet TEW-603PI
Напомним, что волновая природа радиосигнала предопределяет такое характерное явление, как интерференция - следствие многократного отражения сигнала от естественных преград на пути его распространения. Собственно OFDM-модуляция предполагает распределенную передачу данных с помощью нескольких частотных подканалов в составе выбранного диапазона при условии, что сама трансляция сигнала ведется параллельно в каждый конкретный промежуток времени всеми подканалами.
Выбранная схема позволяет существенно повысить суммарную пропускную способность, обусловленную протоколом, в то время как скорость передачи в отдельно взятом канале может быть относительно невысокой. Это довольно легко объяснить, если учесть, что сигнал на входе принимающего устройства представляет собой результат интерференции частот, синфазное или противофазное суммирование которых приводит к усилению либо ослаблению сигнала. Если научиться выделять усиленный синфазный сигнал, подавляя паразитные составляющие, задачу в общем случае можно считать решенной.
В процессе передачи данных по беспроводному каналу наибольшие неприятности доставляет так называемая межсимвольная интерференция (Inter Symbol Interference) - результат сложения сигналов, представляющих разные символы*1 (задержка между сигналами больше длительности передачи одного символа). Восстановить полезный сигнал из череды следующих один за другим символов с измененной амплитудой и фазой в таких случаях крайне сложно. Здесь-то и приходит на выручку принцип мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов. Устранить отрицательные моменты, вызванные межканальной интерференцией, призваны частотные подканалы, несущие частоты которых ортогональны друг другу. Такая схема обеспечивает взаимную независимость каналов и создает неплохие предпосылки для подавления межсимвольной интерференции.
_____
*1 Символ здесь означает дискретное состояние сигнала.
Продукты стандарта IEEE 802.11g, широко использующие OFDM-технологии, имеют ограничение на скорость передачи данных 54 Мбит/с, и вот почему. В рамках действующей открытой модели OSI (Open Systems Interconnection) для доставки адресату полезного контента требуется передача значительного объема служебной информации. Как следствие, реальная скорость передачи данных оказывается ниже теоретически достижимой посредством выбранного протокола. Для повышения быстродействия в настоящее время предлагаются различные пути увеличения пропускной способности канала. Один из них - MIMO.
В законченном виде эта технология должна стать неотъемлемой частью стандарта IEEE 802.11n, ожидаемого к принятию в первой половине 2007 г. В некоторой степени MIMO - это симбиоз известных методов модуляции и довольно сложных алгоритмов обработки сигналов во всех звеньях цепочки передающих и приемных устройств, который дает возможность не только повысить скорость передачи, но и охватить существенно большую зону покрытия, одновременно гарантируя надежность соединения устройств, работающих в составе WLAN-сетей. В контексте сказанного следует отметить, что устойчивое взаимодействие MIMO-изделий сегодня возможно только между продуктами одного производителя. Судя по всему, вопросы совместимости и унификации будут решены не ранее принятия спецификации 802.11n.
Лебедь, рак и щука...
Строго говоря, единый подход к реализации концепции MIMO среди разработчиков микросхем (ASIC) еще не выработан. Набирающую популярность аббревиатуру всяк трактует по-своему. Вероятно, ближе других сути технологии отвечает решение True MIMO компании Airgo Networks (www.airgonetworks.com), в основу которого положено пространственное мультиплексирование сигнала за счет разнесенного массива антенн. Согласно официальной информации, опубликованной на сайте компании, ее MIMO-продукты будут полностью совместимы с изделиями, удовлетворяющими спецификации IEEE 802.11n и уже сегодня могут без проблем взаимодействовать с Wi-Fi-оборудованием класса IEEE 802.11a/b/g в составе современных WLAN-сетей, демонстрируя скорость передачи до 108 Мбит/с между однородными парами.
Однопортовый узел доступа TRENDnet TEW-610APB
Проверить на практике эти утверждения нам еще предстоит, что же касается конкурентов, то не менее интересным представляется предложение Atheros Communications (www.atheros.com). Один из ведущих разработчиков заказных микросхем для оборудования класса Wi-Fi, эта компания продвигает собственную инициативу eXtended Range XR, повышающую эффективность доставки контента в рамках протокола Super G, и функцию MIMO как фирменное решение, позволяющее увеличить дальность распространения сигнала за счет интеллектуального взаимодействия массива приемопередающих антенн однородной WLAN-пары. Фактически речь идет о целенаправленном формировании усиленного сигнала к приемному устройству без упоминания о его пространственном мультиплексировании.
Примечательно, что компании Airgo и Atheros входят в состав различных организаций, принимающих непосредственное участие в разработке стандарта IEEE 802.11n. Так, Atheros Communications вместе с Agere Systems, Intel, Nokia, Philips и Sony образовали рабочую группу TGn Sync (в нее входит около 30 компаний), которая в рамках нового протокола намерена предлагать устройства, работающие на 40-МГц- радиоканале (скорость передачи данных - свыше 300 Мбит/с).
В отличие от них консорциум WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency), куда вместе с Airgo Networks входят также Bermai, Broadcom, Conexant Systems, Motorola, STMicroelectronics и Texas Instruments, делает ставку на 20 МГц-радиоканал; при этом пропускная способность для новых продуктов, согласно предложенной спецификации, будет составлять 135 Мбит/с. В обоих случаях речь идет о конфигурации изделий с двумя антеннами. Ждать появления сертифицированного MIME-оборудования раньше середины следующего года, очевидно, не стоит. А вот заглянуть на кухню ведущих производителей, уже сегодня предлагающих собственные рецепты с пометкой MIMO, определенно имеет смысл. Будет с чем сравнивать год спустя!
Новый бренд - новый тренд
Преследуя поставленную цель, мы получили в свое распоряжение вполне конкретные продукты корпорации TRENDware International (www.trendnet.com), выполненные на базе ASIC компании Atheros. Однородную беспроводную пару, взятую нами для испытаний, образовали PCI-адаптер TRENDnet TEW-603PI и однопортовый узел доступа TRENDnet TEW-610APB, способный также работать в режиме беспроводного моста (рекомендованные розничные цены - 93 и 129 долл. соответственно).
Оба продукта оснащены фирменными технологиями MIMO, eXtended Range XR и поддерживают протокол Super G, о чем красноречиво свидетельствуют логотипы на их корпусе. Благодаря указанным функциям, а также обратной совместимости изделий с протоколами 802.11b/g интеграция TEW-603PI и TEW-610APB в состав уже действующей WLAN-инфраструктуры выглядит достаточно прозрачной, а процесс инсталляции не вызовет трудностей даже у начинающих пользователей.
Аппаратуре доступны схемы модуляции CCK, DBPSK, DQPSK и ODFM, а для шифрования сигнала задействованы WPA- и WPA2-технологии. Кроме того, предусмотрено WEP-шифрование 64-, 128-, а для TEW-603PI еще и 152-разрядными ключами. Для работы устройств по протоколу Super G (доступны режимы Static Turbo и Dynamic Turbo) с подключенной функцией MIMO зона охвата TEW-610APB может быть увеличена в восемь раз (по данным изготовителя, до 400 м), а скорость предачи данных - до 108 Мбит/с. Ортогональное мультиплексирование осуществляется с помощью четырех антенн, размещенных на узле доступа (две из них встроенные), и двух (съемной и фиксированной) на PCI-адаптере. Устройства работают в диапазоне частот 2,412-2,484 ГГц, обеспечивая типовую мощность сигнала в режиме 802.11g на уровне 16 дБм.
Для подключения и конфигурирования оборудования применяются средства Web-интерфейса. Процедура инсталляции, равно как и утилиты обслуживания образованной беспроводной сети, просты и понятны. Графический интерфейс фирменного ПО предоставляет полную информацию о текущих режимах соединения, а энергонезависимая флэш-память позволяет обновлять микрокод узла доступа непосредственно из окна Internet Explorer. В руководстве пользователя, которое входит в комплект поставки каждого устройства вместе с фирменным ПО на компакт-диске, достаточно подробно шаг за шагом приведен порядок настройки узла доступа и беспроводного PCI-адаптера.
Кроме того, в документации на TEW-610APB последние 15 страниц отведены под словарь сетевых терминов и аббревиатур, который несомненно будет полезен пользователям, стремящимся расширить свой кругозор. Остается добавить, что изготовитель обеспечивает сервисное обслуживание своей продукции силами региональных партнеров, а гарантия на TEW-603PI и TEW-610APB действует в течение трех лет с момента продажи.
Разумеется, мы не отказали себе в удовольствии собрать тестовый стенд на основе оборудования TRENDware, довольно быстро наладив взаимодействие между узлом доступа TEW-610APB и WLAN-клиентом на базе PCI-адаптера TEW-603PI. Оценка потенциала беспроводной пары проходила в условиях относительной зашумленности эфира, характерной для малого или домашнего офиса. Для генерации трафика средствами тестового пакета IxChariot компании IXIA (www.ixia.com) использовался сценарий “Пропускная способность”.
В рамках предлагаемого обзора особый интерес для нас представляли результаты испытаний в конфигурации с включенной функцией Super G (режимы Dynamic Turbo и Static Turbo). Как показали измерения, пиковая скорость передачи между устройствами, разделенными преградой (две бетонные стены жилого здания), в радиусе 10 м в ряде случаев превышала 50 Мбит/с. Максимальный показатель в 61,9 Мбит/c был зафиксирован в режиме полнодуплексного обмена информацией по протоколу Super G (режим Static Turbo) на расстоянии 1 м между объектами.
Анализ и сопоставление результатов испытаний беспроводных устройств предыдущего поколения и продуктов компании TRENDware позволяют сделать вывод о том, что разработчикам ASIC совместно с изготовителем устройства только за последний год удалось фактически вдвое увеличить скорость передачи данных, достигнув пиковой для протокола 802.11g скорости 54 Мбит/с, оставаясь при этом в рамках общепринятых цен на устройства этого класса.
По нашим наблюдениям, отладка продуктов серии MIMO идет полным ходом, а значит, в ближайшем будущем можно надеяться, что очередное обновление микрокода обеспечит еще более впечатляющие результаты. Впрочем, от технологии MIMO во всех ее проявлениях ожидают большего. Определенно есть повод пристально следить за рынком Wi-Fi-услуг.
Оборудование для обзора представлено компанией Evernet (www.evernetcom.ru).
