Благодаря применению для передачи информации коротких импульсов-чипов частотный спектр сигнала становится довольно широким, что хорошо защищает передачу данных и от любых узкополосных помех, способных поразить лишь небольшую часть спектра.
В стандарте IEEE 802.11 при передаче данных на скорости 1 Мбит/с используется двоичная относительная фазовая модуляция (DBPSK). При этом единичный бит информации для расширения спектра сигнала по технологии DSSS передается 11-чиповой последовательностью Баркера, а нулевой бит - инверсной последовательностью Баркера.
Информационная скорость 1 Мбит/с в стандарте IEEE 802.11 является обязательной (basic access rate), но опционально возможна передача и на скорости
2 Мбит/с (enhanced гаtе). Для передачи данных на такой скорости используется уже квадратурная фазовая модуляция (DQPSK), что позволяет в два раза повысить информационную скорость передачи при той же ширине самого спектра - 22 МГц.
Согласно спецификации пакетирования данных они разбиваются на пакеты с контрольной и адресной информацией длиной в 30 байт, блоком данных длиной до 2048 байт и 4-байтным CRC-блоком (контрольная сумма), что гарантирует обнаружение сбойных кадров при приеме. Стандарт рекомендует использовать пакеты длиной 1500 или 2048 байт.
Дальность связи между отдельными устройствами сетей стандарта 802.11 обычно не превышает 300 м, однако при использовании усилителей мощности в передатчиках и направленных антенн расстояние может составить от 40 до 80 км. Кроме того стандартом предусмотрен внутрисетевой и межсетевой хендовер (handover, передача абонента) - переключение работающих мобильных устройств с одной точки доступа на другую без обрыва связи, а также роуминг из одной сети в другую. При этом все основные настройки в пользовательском оборудовании остаются без изменений.
Для защиты передаваемой информации от перехвата стандартом предусмотрен комплекс мер безопасности под общим названием Wired Equivalent Privacy (WEP). Он охватывает средства противодействия несанкционированному доступу к сети (процедур аутентификации), а также шифрование информации по алгоритму RCА с 40- или 128-битным ключом. Однако ввиду недостаточной реальной стойкости WEP специальной группой 802.11i разработаны и другие механизмы защиты на основе протокола аутентификации Extensible Authentication Protocol (EAP) с использованием сервера аутентификации, авторизации и учета RADIUS (Remote Access Dial-In User Service).
После создания базового стандарта работы в этом направлении не прекратились, и в настоящее время существует уже целое семейство стандартов IEEE 802.11, регламентирующих требования к различным сетям группы Radio
Ethernet.
IEEE 802.11 а, b, g и другие...
Наиболее популярным сегодня является стандарт IEEE 802.11b, более известный под названием Wi-Fi (Wireless Fidelity), присвоенным ему Ассоциацией Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Он был принят в 1999 году и именно его появление привело к нынешнему широкому распространению WLAN для организации локальных сетей и доступа в Интернет.
Сети Wi-Fi работают в частотном диапазоне от 2,4 до 2,4835 ГГц, который во многих странах предназначен для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине (диапазон ISM - Industrial, Scientific, Medical). В России данный диапазон выделен для тех же целей, но для его использования требуется разрешение Госкомитета по радиочастотам и Главгоссвязьнадзора РФ. Стандартом 802.11b предусмотрено применение только метода DSSS, поскольку он обеспечивает более устойчивую работу сети в условиях многократного отражения радиосигналов, а также более эффективен с позиций быстродействия (по методу FHSS на практике достигнута скорость передачи данных пока лишь порядка З Мбит/с).
В сравнении с базовым стандартом, в котором предусматривалась передача данных на скоростях 1 и 2 Мбит/с, в стандарте 802.11b обязательными являются также скорости 5,5 и11Мбит/с. При этом используется уже несколько иной способ расширения спектра - на основе кодирования с использованием комплементарных кодов (Complementary Code Keying, CCK). B общих чертах применение ССК-кодов позволяет кодировать 8 бит на один символ при скорости 11 Мбит/с и 4 бита на символ при скорости 5,5 Мбит/с. В стандарте 802.11 b используются комплексные комплементарные последовательности, содержащие элементы с четырьмя различными фазами. При этом сами кодовые последовательности являются 8-чиповыми, и при скорости передачи 11 Мбит/с кодирование 8 бит на символ соответствует символьной скорости 1,375 мегасимволов в секунду (11/8 = 1,375). Аналогичная символьная скорость и у режима 5,5 Мбит/с, так как при этом в одном символе кодируется только 4 бита.
Оборудование стандарта 802.11b выпускают многие компании, а совместимость изделий разных производителей гарантируется сертификатами Ассоциации WECA, в которую входит более 80 компаний, в том числе 3Com, AMD, Apple, Cisco Systems, Compaq, Dell, Fujitsu, IBM, Intel, Siemens, Sony и др.
В том же,1999 году был принят и еще один стандарт - IEEE 802.11а. Он ориентирован на работу в другом ISM-диапазоне, 5 ГГц, и может обеспечить скорость передачи данных до 54 Mбит/c (с возможностью увеличения до100 Мбит/с и более). В 802.11а применена технология построения радиоканала на основе мультиплексирования с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexion, OFDM), уже хорошо проверенная в европейских системах цифрового радиовещания DAB и телевидения DVB. Ее суть заключается в том, что информация передается не по одному высокоскоростному каналу а с помощью ряда независимых радиосигналов. Такое разделение информации по нескольким "несущим" частотам с возможностью снижения скорости передачи на каждой из них гарантирует помехозащищенность связи при достаточно высокой общей пропускной способности.
Согласно стандарту 802.11 а весь выделенный спектр частот делится на каналы по 20 МГц. В одном таком канале содержится 53 "несущих" (каждая занимает полосу 300 кГц), которые вместе обеспечивают скорость передачи 54 Мбит/с. Из-за сложности производства высокочастотного оборудования реальный выпуск устройств стандарта 802.11а начался только в конце 2001 года.
Еще один стандарт этого семейства, 802.11g, предположительно будет принят в 2003 года, а пока утвержден только его проект (сентябрь 2002г.). Этот стандарт создавался как развитие стандарта 802,11b. Он использует тот же частотный диапазон 2,4 ГГц, но по технологии OFDM, что позволяет достичь такой же скорости передачи данных, как и в 802.11а - до 54 Мбит/с. Однако, несмотря на различие технологий, оборудование стандарта 802.11g будет совместимым со стандартомпредшественником, то есть пользователи, имеющие платы 802.11b, попадая в зоны действия 802,11g, по-
прежнему смогут пользоваться услугами беспроводного доступа, правда, только на "своей" скорости - до 11 Мбит/с. Аналогично будет обстоять дело и с устройствами стандарта 802.11g в сетях 802.11b.
В скором будущем должен появиться еще один стандарт - 802.11е, призванный решить вопросы качества сервиса (QoS), весьма актуальные при передаче аудио- и видеоинформации и, осо6енно, потокового трафика. Для различных уровней QoS в спецификациях 802.11е предусматривается использование протокола резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP) и механизма приоритезации очередей. Кроме того, потоки данных разных видов, могут передаваться разными методами, например, для пересылки чувствительного к задержкам видеопотока вместо механизма повторной передачи пакетов может быть задействован метод упреждающей коррекции ошибок.
Другие стандарты семейства 802.11 (с префиксами d, f, h, j и т. д.) определяют специфику взаимодействия оборудования WLAN в разных условиях. Так, спецификации 802.11f дописывают протокол обмена служебной информацией между точками доступа (Inter-Access Point Protocol, IAPP); 802.11h - средства управления частотным спектром (реагирование оборудования WLAN на интерференцию радиосигналов путем перехода на другой рабочий канал, снижения мощности передатчика и т.п.).
В нач. 2004 г. представлена технология WLAN – MIMO на 100Мбит/с (прототип 802.11 n) – многоканальная система на основе нескольких антенн, данные разбиваются на отдельные потоки (оборудование от Toshiba, Intel, Airgo).
3.2.4. Стандарт IEEE 802.16
«Беспроводной подход» к проблеме доступа постепенно оформился в концепцию беспроводной «последней мили» (Wireless Local Loop, WLL), именуемую также фиксированным беспроводным доступом.
Корпорация Іntel собирается начать снабжение чипа WіMax во втором квартале 2004 года. Это решение с поддержкой протокола 802.16а разрешит передавать данные со скоростью до 70 Мбит/с на расстоянии до 50 км. Среди партнеров Іntel в продвижении продукта – такие фирмы, как Askey, Zyxel и Ambіt, что собираются использовать его в собственных решениях.
В 1999 г. в стенах IEEE появилась рабочая группа 802.16, призванная навести порядок в этом хаотизированном секторе телекоммуникационного рынка и собрать производителей оборудования под знамена единой спецификации. Первоначально усилия нового подразделения IEEE были сосредоточены на частотных диапазонах 28 и 30 ГГц, однако затем в его составе была сформирована новая подгруппа, занявшаяся областью 2,5 ГГц. Эта «низкочастотная» часть спектра отведена под услуги беспроводного кабельного видео, которые не справляются с конкуренцией спутникового телевидения. Она вполне пригодна и для приложений доступа в Internet, а, возможно, и для цифрового видео. Задачей рабочей группы 802.16 является cтандартизация радиоинтерфейсов и дополнительных функций, необходимых для организации беспроводной «последней мили». Сформированные в ее стенах три подгруппы разрабатывают следующие стандарты [8]:
- IEEE 802.16.1, определяющий радиоинтерфейс для систем, работающих на частотах от 10 до 66 ГГц;
- IEEE 802.16.2, регламентирующий вопросы совместимости разных систем широкополосного беспроводного доступа;