он стимулирует разработку ускоренными темпами протоколов для поддержки более высокой скорости (802.11n) или для организации ячеистых беспроводных сетей (802.11s) и их стандартизацию.

Трехзначный (в процентном отношении) рост рынка — это то, о чем многие отрасли теперь могут только мечтать. Однако рынок оборудования для беспроводных сетей в действительности растет именно такими темпами, по крайней мере в том, что касается инфраструктуры. Как сообщает компания IDC, западно-европейский рынок оборудования для построения инфраструктуры беспроводных сетей в 2005 г. достиг объема в 10,71 млрд долларов, т. е. рост по сравнению с предшествующим годом составил 118,6%. Основная доля продаж (9,36 млрд долларов) приходится на беспроводные маршрутизаторы и шлюзы, тогда как на антенны для применения внутри помещений — 1,21 млрд долларов, а на соединения между зданиями — лишь 8 млн долларов. По прогнозам IDC, к 2010 г. объем продаж достигнет 30 млрд долларов, однако к этому моменту темпы роста сократятся до привычных для ИТ 7,6%.

Не столь впечатляющими выглядят прогнозы для беспроводных клиентов и точек доступа. Общий оборот от их продажи на западно-европейском рынке составил 1,93 млрд долларов при росте в 50%. На 2010 г. аналитики предсказывают не намного большую цифру — 2,2 млрд долларов, причем темпы роста понизятся до 2,3%. На данный момент в этом сегменте с оборотом в 1,43 млрд долларов доминирует домашний сектор, но к 2010 г. его емкость снизится до 1,39 млрд долларов, и первенство окончательно перейдет к корпоративному рынку. Инфраструктурная область и так уже относится к сектору бизнеса. В первую пятерку игроков в Западной Европе, по данным IDC, вошли ZyXEL, Netgear, Cisco, Linksys и D-Link.

802.11: ОТКРЫТАЯ СТРОЙПЛОЩАДКА

Развитие беспроводных сетей идет без пауз. Беглый взгляд на деятельность консорциума IEEE показывает, каких достижений следует ожидать в будущем (см. Рисунок 1). Наиболее интересными, пожалуй, являются проекты рабочих групп 802.11:

  • 11k (измерение радиоресурсов);
  • 11n (повышение скорости, увеличение радиуса действия);
  • 11r (быстрый роуминг);
  • 11s (ячеистые сети);
  • 11v (управление беспроводными сетями).
Рисунок 2. В конце прошлого года компания Bluesocket интегрировала во все свои продукты возможность передачи голоса по Wi-FI. Так, Bluesecure Controller 400 поддерживает IP-телефонию по беспроводной сети. В первую очередь были добавлены функции обеспечения безопасности и управления пропускной способностью.

Таким образом, намеченное направление развития прослеживается до-вольно четко: расширение конвергенции данных и приложений реального времени (см. Рисунок 2), все более широкое разнообразие архитектурных опций и стандартизация управления в соответствии с практическими требованиями (см. Рисунок 3). Так, быстрый роуминг, т. е. эстафетная передач сеанса WLAN от одной точки доступа к другой, стал совершенно необходимым с введением функций обеспечения безопасности стандарта 802.11i. Последние предполагают выполнение многочисленных процедур для передачи и построения защищенных соединений заново, к примеру для повторной аутентификации и генерирования ключа. Возникающие длительные паузы и прерывания сказываются в особенности в случае голосовых беспроводных соединений. Теперь специальные расширения протокола должны ускорить процесс построения и передачи соединений следующей точке доступа.

Стандарт 802.11k также нацелен на конвергенцию: гарантированное качество услуг требует эффективного управления радиоресурсами. Для этого 11k определяет две дополнительные функции, уже описанные в 802.11h, который является европейским вариантом стандарта 802.11а, т. е. стандартом передачи данных со скоростью 54 Мбит/с в частотном диапазоне 5 ГГц. В разрешенных, к примеру, в США сетях стандарта 802.11а эти функции не поддерживаются. Речь идет об управлении мощностью передачи (Transmission Power Control, TPC) и динамическом выборе частоты (Dynamic Frequency Selection, DFS). Кроме того, 11k предусматривает ряд измерительных процедур для радиомодуля (среди них — сообщения о маяке, кадре, загрузке канала и шумовой гистограмме). В то же время 11v предлагает интерфейсы для реального управления беспроводными сетями со стороны вышестоящей инстанции. Для этого процедуры измерения 11k дополняются процедурами мониторинга, конфигурации и обновления беспроводных терминалов.

Рисунок 3. Программное обеспечение Ringmaster от Trapeze выпускается с многочисленными инструментами для планирования и управления беспроводными сетями. К примеру, для каждого пользователя можно сохранять и графически отображать статистику сеансов.

Стандарт 802.11s описывает физический уровень и МАС-уровень ячеистых беспроводных сетей. Точки доступа образуют отказоустойчивую сеть. Единичные точки отказа исключаются. Ячеистый подход обеспечивает очень хорошее покрытие сети, причем точки доступа в случае необходимости можно подключать не только при помощи кабеля, но и через радиоинтерфейс. Таким образом, стандартизация беспроводного подключения точки доступа, которое в настоящее время часть производителей реализуют нестандартным образом под названием беспроводной системы распределения (Wireless Distribution System, FDS), также относится к целям 11s. Ячеистые сети предоставляют хороший фундамент для построения новых беспроводных архитектур: беспроводных решеток (grid) и мобильного подключения оконечных устройств.

ЯЧЕИСТЫЕ СЕТИ, БЕСПРОВОДНЫЕ РЕШЕТКИ И МОБИЛЬНЫЙ ПЕРИМЕТР

Архитекторы беспроводных сетей, как правило, действуют классическим образом: они пытаются добиться максимального покрытия при минимальном количестве точек доступа. С помощью сложных измерительных методов определяется самое оптимальное место в здании, где точки доступа монтируются на потолке или, по крайней мере, близко к нему для достижения максимальной площади охвата. Хотя появление коммутаторов WLAN привело к существенному изменению роли (а часто и внешнего вида) точек доступа, базовый принцип радиопокрытия остался тем же.

Решетки WLAN на основе ячеистых беспроводных сетей предполагают новый подход, который на первый взгляд кажется несколько расточительным: с учетом существующей проводки каждая комната — а в случае необходимости и каждое рабочее место — получает собственную точку доступа. Функциональность точки доступа ограничивается приемопередатчиком с антенной и системой безопасности (предпочтительно на базе контроля идентичности), по размерам они не более накопителя USB и выполняются в виде стенной розетки. Наблюдатели ожидают, что стоимость таких точек опустится ниже 100 евро, как только начнется их массовое производство. Управление осуществляется централизованно.

Если скорости классического Ethernet (10 Мбит/с) для используемых приложений достаточно, то при помощи современных точек доступа стандартов a/h или g к одной розетке можно обслуживать до четырех рабочих мест. Поскольку мощность излучения довольно велика, как и у «больших» точек доступа, эти рабочие места без проблем можно распределить по двум комнатам. В результате образуется повсеместная структура (решетка), через которую любому сотруднику обеспечивается быстрый и гибкий доступ к корпоративной сети. Концепция беспроводных решеток во многом похожа на концепцию структурированной проводки в локальных сетях — проводные подключения к сети, коммутационные панели, иерархическая адресация и управление, а также интеллектуальные коммутаторы, в задачу которых входит незамедлительное предоставление сетевых услуг.

Описанный подход обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными локальными радиосетями — прежде всего, в отношении конвергенции голоса и данных. Розетка WLAN заменяет не только розетку Ethernet, но и телефонную розетку. Тем самым отпадает необходимость в дорогостоящих портах передачи голоса по IP (Voice over IP, VoIP) с питанием по Ethernet, которые в противном случае должны были бы устанавливаться по «фиксированному периметру». Благодаря этому можно заметно снизить и общие издержки. Кроме того, при так называемом «мобильном периметре» до минимума сокращаются расходы при переездах, организации дополнительного доступа или замене.

Рисунок 4. Особенность беспроводных коммутаторов Meru заключается в наличии нескольких радиопередатчиков и ненаправленных антенн, а также специальной технологии управления помехами. Следствием должна быть масштабируемая полоса пропускания для одновременной передачи голоса и данных.

Производители, чей основной бизнес связан с поставкой компонентов для кабельной инфраструктуры, оказываются в затруднительной ситуации. Рост для них означает дальнейшее расширение бизнеса в области сетевого оборудования для кабельной инфраструктуры. Между тем у решеток WLAN очень высокий потенциал экономии именно в этой области. Поэтому с коммерческой точки зрения стратегия соответствующих компаний может быть нацелена лишь на то, чтобы как можно меньше подогревать тему решеток WLAN, а в идеальном случае и вообще ее «похоронить». Они не смогут расширять собственный бизнес, если будут продавать решения, позволяющие клиентам тратить меньше денег. Возможно, именно поэтому решетки WLAN и мобильный периметр продвигают лишь новички, к примеру Aruba и Meru (см. Рисунок 4), тогда как гиганты, наподобие Cisco, держатся в стороне (см. Рисунок 5).

НАКОНЕЦ-ТО СОГЛАСИЕ: MIMO И 802.11n

Множественный ввод/вывод (Multiple Input, Multiple Output, MIMO) представляет собой технологию, где используются несколько антенн на каждый канал для одновременного приема и передачи сигнала. Единственный сигнал с большим радиусом действия преобразуется в ряд сигналов с меньшим радиусом действия. Главная особенность заключается в том, что постоянно мешавшие прежде внешние помехи (наложение вследствие отражения сигналов) можно использовать для повышения стабильности соединения.

Рисунок 5. Cisco интегрирует WLAN в свои коммутаторы Catalyst серии 6500 при помощи подключаемого модуля Wireless LAN Service Module (WLSM). Таким образом удается реализовать интеллектуальные сетевые услуги: роуминг на третьем уровне между подсетями IP, брандмауэр, систему обнаружения вторжений, предотвращение атак по типу «отказ в обслуживании» и виртуальные частные сети для WLAN.

Благодаря одновременной передаче сигнала несколькими антеннами поддерживаемая скорость увеличивается по сравнению с сетями стандартов a/h и b/g, либо при неизменной скорос-ти повышается дальность передачи. Конкретные значения зависят среди прочего от количества антенн и ширины полосы радиоканала. Типичными скоростями являются 240 Мбит/с (для каналов шириной 20 МГц, как в случае 802.11 a/h и b/g), а также от 500 до 600 Мбит/с и выше — каналы шириной 40 МГц. Таким образом, беспроводные сети оставят далеко позади себя наиболее востребованный стандарт Ethernet — 100 Мбит/с, семимильными шагами приближаясь к ги-габитным значениям.

Технология MIMO была разработана в Стэнфордском университете (США). В 2001 г. руководитель соответствующей исследовательской группы доктор Грег Ралей основал предприятие Airgo, чьи наборы микросхем MIMO (см. Рисунок 6) применяются сегодня в продуктах компаний Belkin, Buffalo, Linksys и Netgear. В прошлом году Airgo совместно с Broadcom, Motorola, Nokia и Texas Instruments создала консорциум эффективного использования спектра во всем мире (World Wide Spectrum Efficiency, WWISE) для дальнейшего продвижения MIMO. Однако и конкуренты не сидели сложа руки. Главным образом по инициативе Intel такие мощные предприятия, как Agere, Cisco, Infineon, Qualcomm, Nortel, Mitsubishi, Sony, Panasonic, Philips, Samsung, Sanyo и Toshiba, объединились в исследовательскую группу по синхронизации «n» (Task Group 'n' Synchronisation, TGn Sync) для разработки собственной технологии MIMO. Разделение разработчиков MIMO на два разных лагеря угрожало задержкой дальнейшего развития стандарта 802.11n, поскольку MIMO — важнейшая составная часть нового поколения быстрых беспроводных сетей. В конце прошлого года обе организации уладили свои разногласия и предложили на рассмотрение рабочей группе IEEE 'n' общий проект, куда были добавлены еще две технологии — пространственно-временное блочное кодирование (Space Time Block Coding, STBC) и формирование луча (Beamforming). В январе он был утвержден в качестве обязательного.

Стремясь ускорить стандартизацию 802.11n, большое число предприятий из обоих враждующих лагерей в октябре прошлого года, еще до принятия совместного предложения от WWISE и TGn Sync, основали Расширенный беспроводной консорциум (Enhanced Wireless Consortium, EWC), чтобы — в случае разногласий — иметь возможность оказывать давление на противоборствующие стороны. Собственный набор спецификаций, кроме того, должен был сделать доступными «схожие с n» функции еще до выхода стандарта. По всей видимости, многим предприятиям процесс стандартизации 802.11n кажется слишком медленным, поэтому EWC и ратует за его ускорение.

Рисунок 6. Третье поколение модулей MIMO от Airgo поддерживает каналы шириной как в 20, так и в 40 МГц.

В состав нового альянса среди прочих входят Apple, Atheros, Broadcom, Buffalo, Cisco, Conexant, D-Link, Intel, Lenovo, Linksys, Netgear, Sony, Symbol и Toshiba. Не достает, правда, таких важных игроков, как Motorola и Agere.

В Airgo скептически настроены по отношению к EWC, поскольку ряд производителей, по-видимому, просто ищут предлог, чтобы продать свои не соответствующие стандарту 802.11n высокоскоростные беспроводные продукты под маркой «предстандарт»: их якобы можно будет сделать совместимыми с окончательным вариантом стандарта простым обновлением встроенного программного обеспечения. «На данной стадии разработки стандарта подобное совершенно невозможно, а потому говорить об этом просто несерьезно», — утверждает Бью Бек, вице-президент по развитию бизнеса компании Airgo Networks.

Ратификация стандарта 802.11n запланирована на конец года. Лишь после этого организация Wi-Fi сможет разработать надлежащие процедуры тестирования для сертификации имеющихся устройств в качестве совместимых и наконец-то отделить зерна от плевел. Таким образом, беспроводные сети стандарта 802.11, прошедшие сертификацию Wi-Fi, появятся на рынке в I квартале 2007 г. В соответствии с общим предложением сети стандарта n должны быть совместимыми с уже инсталлированной базой сетей стандартов a/h и g. Для параллельной передачи MIMO будут использоваться до четырех антенн, радиоканалы шириной как 20, так и 40 МГц.

MIMO независимо от 802.11n имеет хорошие перспективы в других радиосетях. Как ожидается, эта технология в ближайшем будущем завоюет рынок бытовой электроники. Наряду с мультимедийным контентом Internet по MIMO будут предоставляться IP-телевидение, музыка, фотографии и игры. Иными словами, современная домашняя техника ИТ/Hi-Fi/ТВ — маршрутизаторы, ноутбуки, персональные компьютеры, компьютерные приставки, игровые консоли, музыкальные центры и телевизоры — должна поддерживать MIMO. И это не все, через несколько лет MIMO проникнет и в сотовые сети. И здесь потенциал весьма велик: операторам потребуется меньше радиомачт для обеспечения радиопокрытия территории. Но выгоду смогут получить лишь крупные промышленные центры — в сельской местности слишком мало отражений сигнала для эффективного функционирования технологии MIMO.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технология беспроводных локальных сетей уже довольно зрелая, но своих возможностей она далеко не исчерпала, о чем свидетельствует ее все большее распространение на предприятиях. А значит, в ближайшие годы рынок будет расти. Идея полной замены кабельной проводки на беспроводную инфраструктуру с появлением нового поколения беспроводных решеток становится вполне реальной — по крайней мере в отношении сети на уровне одного этажа.

Штефан Мучлер — шеф-корреспондент LANline. С ним можно связаться по адресу: sm@lanline.awi.de.

? AWi Verlag