Какой же русский не любит быстрый Wi-Fi?

Выгодное положение беспроводных технологий перед классическими проводными очевидно и неоспоримо. Прежде всего, отсутствие проводной сетевой инфраструктуры подразумевает значительное удешевление общей информационно-вычислительной базы, например офиса или предприятия.

Отпадает необходимость в разводке кабелей, инсталляции дорогостоящего активного сетевого оборудования для классического Ethernet и т.д. Кроме того, развертывание беспроводной локальной сети дает значительно большую степень свободы пользователю. В этом случае он больше не привязан жестко к своему рабочему месту, и доступ к информационным ресурсам осуществляется из любой точки внутри зоны покрытия.

Кто-то, наверное, скажет: можно же просто-напросто заменить в рабочем компьютере обыкновенный сетевой адаптер стандарта Fast Ethernet или Gigabit Ethernet на беспроводную карту и шагать себе в ногу со временем. Однако реальная польза от подобной рокировки невелика. Удастся всего лишь избавиться от паутины проводов, коробов вдоль стен и нескольких концентраторов. Куда большие преимущества получают мобильные пользователи, то есть те, кто использует в повседневной работе портативные и карманные компьютеры.

Развитие беспроводных сетевых технологий в нынешние дни переживает настоящий бум. Впрочем, следует отдать должное и традиционным проводным технологиям, они тоже не стоят на месте и тоже активно развиваются. Иногда создается впечатление, что беспроводные сетевые технологии появились ниоткуда, сами собой. И лишь “старожилы” от ИТ помнят, что фундамент нынешнему беспроводному триумфу был заложен еще в далеком 1990 году, когда комитет по стандартам IEEE 802 основал рабочую группу по разработке всеобщего единого стандарта 802.11 для беспроводных локальных сетей.

Общие требования выглядели следующим образом: работа на частоте 2,4 ГГц, скорости доступа — 1 и 2 Мбит/с. На практическую реализацию технологии ушло целых семь лет, и только летом 1997 года появилась первая спецификация IEEE 802.11. Разумеется, время было безвозвратно упущено. Даже тогда пиковая скорость обмена 2 Мбит/с выглядела смехотворной, тем более что на тот момент уже заявил о себе проводной стандарт Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.

Двумя годами позже увидел свет стандарт IEEE 802.11b, называемый также 802.11 High Rate и Wi-Fi, разработанный на базе IEEE 802.11 и являющий собой, по сути, расширение собственного предка. IEEE 802.11b стал точкой практического отсчета в истории реального применения беспроводных локальных сетевых технологий: максимальная скорость обмена данными для него составляет 11 Мбит/с, что уже сопоставимо со скоростью обмена стандарта Ethernet. До Fast Ethernet, конечно, еще очень далеко, однако речь-то идет о ставке на беспроводность со всеми вытекающими отсюда преимуществами.

В том же 1999 году была основана независимая организация, имеющая целью продвижение новой технологии (привычная, в общем-то, практика для ИТ-бизнеса) и обеспечение совместимости устройств различных производителей. Организация получила название Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), именно ей обязан своим появлением термин Wi-Fi. В настоящее время членами WECA являются более 100 компаний, в том числе такие известные производители, как Cisco, Lucent, 3Com, IBM, Intel, Apple, Compaq, Dell, Fujitsu, Siemens, Sony, AMD и пр.

На чем стоит сделать особый акцент применительно к IEEE 802.11b, так это на том, что именно с внедрением этого стандарта беспроводная связь стала гораздо более дешевой и надежной, чем во времена “просто” 802.11. Что это означает? Только одно — стандарт с успехом вышел на рынок.

Сегодня наблюдается определенное разнообразие беспроводных сетевых технологий, поэтому крайне важно не запутаться в обозначениях и технических характеристиках каждой из них. Итак, преемником эпохального IEEE 802.11b выступил IEEE 802.11b+, а различия между “старым” и “новым” Wi-Fi заключаются в удвоенной максимальной скорости обмена данными (22 Мбит/с у 802.11b+ против 11 Мбит/с у 802.11b) и большем количестве типов модуляции у IEEE 802.11b+.

Кроме того, параллельно с IEEE 802.11b существует IEEE 802.11a — более новый (с точки зрения продвижения на мировом рынке), но менее популярный стандарт. Основное отличие от 802.11b — иные, более высокие рабочая частота (свыше 5 ГГц) и скорость обмена данными (54 Мбит/с). С точки же зрения работы пользователя, никаких различий нет — обеспечивается обычная работа в беспроводной сети, а разница в способе обмена данных не ощущается. Один интересный момент относительно IEEE 802.11a: здесь существует понятие “минимальной скорости обмена”, которая в данном случае составляет 6 Мбит/с.

Наиболее важный аспект — беспроводные сети стандартов IEEE 802.11a и 802.11b (b+) “невидимы” друг для друга и вполне могут сосуществовать параллельно, то есть эти два стандарта беспроводных сетей не являются совместимыми. Стоит сказать, что частотный диапазон 802.11b (тут же подразумевается и 802.11b+) — 2,4 ГГц — достаточно загружен, в районе этой же частоты работают даже микроволновые печи. Поэтому если имеются подозрения относительно значительного зашумления диапазона стандарта IEEE 802.11b, то IEEE 802.11a в данном случае будет лучшим выбором. Иногда бывают и вовсе тупиковые ситуации. Во Франции, например, диапазон 2,4 ГГц находится под контролем военных. С другой стороны, диапазон 5 ГГц также не везде доступен. Например, в России оборудование стандарта IEEE 802.11a официально продаваться и эксплуатироваться не может ввиду невозможности сертификации.

На сегодняшний день существует еще одно, совершенно свежее решение, которое во многих случаях может выглядеть как панацея от всех бед, - это стандарт IEEE 802.11g. В нем сочетаются скорость 802.11a (54 Мбит/с) и совместимость с сетями 802.11b (b+). Конечно же, максимальные 54 Мбит/с достигаются только между устройствами 802.11g. В случае же смешанной беспроводной сети (когда в ней присутствуют и устройства “подходящих” стандартов 802.11b или 802.11b+) максимальная скорость обмена данными со старыми устройствами будет ограничена их пиковой скоростью обмена.

Современные пользователи уже вполне освоились с беспроводными технологиями и прекрасно знают, что в стандарте 802.11b заявленные 11 Мбит/с недостижимы. Все дело в том, что в данном случае имеет место “умышленное” заблуждение: 11 Мбит/с у 802.11b, как и 54 Мбит/с, вообще никогда недостижимы. Правда, стандарт 802.11b предусматривает пропускную способность до 11 Мбит/с, однако разработчики подразумевали не пропускную способность канала Wi-Fi, а скорость передачи данных в таких сетях. К сожалению, для конечного пользователя между “полной пропускной способностью канала” и “скоростью передачи данных” есть весьма значительная разница. Так как Wi-Fi — это пакетная передача данных, заданная скорость не может работать полную секунду, поэтому пропускная способность такой сети с позиции пользователя окажется ниже обещанной. Аналогичная ситуация будет и при использовании стандартов 802.11a/g.

При работе радиопередатчиков нет “сигнального провода”, и “земли” нет, есть только одна общая среда передачи, в которой работают все сетевые устройства. И никогда два рядом стоящих устройства не смогут передавать данные на одной частоте одновременно, то есть принцип работы таких устройств, как у Ethernet на коаксиальном кабеле, — общая шина. Для передачи данных пользователя информация предварительно разбивается на блоки и формируется в пакеты, в которых кроме данных пользователя присутствует также служебная информация, составляющая незначительную часть от общего объема пакета. Однако беспроводные сети стандартов 802.11b предусматривают ряд правил для передачи одного пакета, которые приводят к дополнительным потерям пропускной способности. Эти правила передачи служебной информации появились не с чистого листа, а из соображений совместимости с предыдущим стандартом 802.11.

Как уже отмечено выше, стандарт 802.11 предусматривал работу на скоростях 1 и 2 Мбит/с соответственно. Вся служебная информация также передавалась на этих скоростях, и именно на них передающая станция сообщала другим станциям, что с момента времени X до момента времени Y она займет радиоэфир и будет передавать свои данные. Другие же станции в это время молчат, чтобы не создавать помехи станции, занявшей эфир. Стандарт 802.11b предусматривал совместную работу со стандартом 802.11 и учитывал, что для того чтобы рядом работающее устройство стандарта 802.11 распознало его намерение передавать данные с момента времени X до момента времени Y, 802.11b-устройство должно дать в эфир служебные данные, способные быть понятными устройству 802.11. А это означало, что устройство 802.11b вынуждено передавать служебные данные со скоростью 1 или 2 Мбит/с. В противном случае рядом работающее устройство 802.11 сочло бы, что рядом нет никакого 802.11b, и приняло решение о передаче своих данных.

Схема отправки одного кадра в стандарте 802.11b отражена на рисунке. Базовый алгоритм соединения для передачи данных содержит всего два действия: передачу кадра данных от источника и передачу подтверждения приема (ACK) от получателя источнику сообщения. Для повышения надежности передачи данных имеется алгоритм с обменом четырьмя кадрами. Здесь AC-источник передает кадр запроса передачи (RTS) и тем самым оповещает все АС в зоне радиовидимости, что происходит обмен информацией. Все станции, принявшие кадр RTS, воздерживаются от передачи во избежание конфликтов. AC-получатель отвечает AC-источнику кадром готовности к приему (CTS). После приема кадра CTS AC-источник передает кадр данных, а AC-получатель после приема кадра данных передает кадр подтверждения приема (ACK).

Когда имеется представление о процедуре передачи данных в сети Wi-Fi, становится совершенно понятно, почему на практике “полезная” скорость обмена данными в сети, например, 802.11b не превышает и 7 Мбит/с, причем при идеальных условиях, когда “полная” скорость равняется 11 Мбит/с. В сети Wi-Fi передачу может вести одновременно только одна станция. Поэтому когда ведут передачу сразу несколько станций, пропускная способность сети делится на количество этих передающих станций. Если в беспроводной сети два компьютера передают данные третьему, то скорость передачи на каждом из них будет как минимум в половину ниже максимальной пропускной способности.

Иными словами, если, допустим, станция 1 станет передавать данные станции 2, а та в свою очередь предпримет аналогичное действие в отношении станции 3, то скорость на каждом из компьютеров составит 1/2 от пропускной способности сети.

Происходит это потому, что у сети Wi-Fi фактически единая среда передачи — воздух. В свое время существовали устройства на базе чипсета PRISM 2, которые при соединении в режиме Ad-Hoc могли работать без передачи кадра ACK, что позволяло работать с большей скоростью. Однако нужно сказать, что использование PRISM 2 грозило полной несовместимостью с чипсетами от других производителей, использующих в процедуре обмена кадры ACK.

Евгений Патий

Материал предоставлен газетой IT News

Новости партнеров: