В семействе стандартов, регламентирующих работу беспроводных локальных сетей, ожидается пополнение.

Группа 802.11n института IEEE, созданная в сентябре 2003 года, наконец-то завершает работу над одноименным стандартом. С самого начала перед ней стояла задача превзойти рубеж пропускной способности 100 Мбит/с. При этом речь шла о реальной скорости передачи, с которой пользователь будет иметь дело, например, принимая видеопотоки или отсылая файлы. Уточнение весьма существенное, поскольку в сетях 802.11 на долю служебной информации, передаваемой в составе пакетов данных, нередко приходится более половины суммарной полосы пропускания.

Так, максимальное значение физической пропускной способности, устанавливаемое стандартом для точки доступа сети 802.11b, составляет 11 Мбит/с. Но на практике пользовательские данные в лучшем случае передаются со скоростью 6 Мбит/с. В сетях 802.11a и 802.11g различия еще заметнее: реальная скорость составляет 18-22 Мбит/с вместо указанных в стандарте 54 Мбит/с. Добавьте к этому снижение скорости передачи при удалении клиента от точки доступа и режим разделяемого доступа к среде передачи, и вы поймете, что реальная пропускная способность отличается от теоретической в несколько раз.

Напомним, что 100-мегабитный рубеж был покорен еще до появления спецификаций 802.11n. Так, Atheros, первый производитель чипсета для сетей 802.11a, активно пропагандирует наборы микросхем Super G и Super A/G, поддерживающих пропускную способность 100 Мбит/с. Однако это — патентованное решение. Оно предполагает использование одного и того же набора микросхем в точке доступа и клиентском оборудовании, да к тому же не совместимо со стандартом. Окончательное утверждение спецификаций 802.11n обещает, в идеале, обеспечить полную совместимость беспроводных устройств разных производителей.

Затянувшееся противостояние

По мнению экспертов, стандарт 802.11n будет принят в конце нынешнего — начале следующего года. Это не может не радовать, поскольку еще несколько месяцев назад перспективы завершения данного процесса казались туманными. Подобно тому, как в конце 90-х шла битва двух группировок производителей в связи с разработкой спецификаций 802.11a и 802.11b, теперь развернулась ожесточенная борьба «вокруг буквы n». На сей раз тоже образовались два противоборствующих лагеря, каждый из которых пытается навязать IEEE свою версию стандарта. В обоих вариантах сделана ставка на технологии множественных антенн (MIMO) и ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), позволяющие заметно превысить значение 100 Мбит/с. На этом совпадения, пожалуй, и заканчиваются.

Компании Broadcom, Conexant, STMicroelectronics, Texas Instruments и ряд других сформировали группу WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency). К ней примкнула и Airgo Networks, в 2004 году выпустившая первый в мире набор микросхем для реализации технологии MIMO-OFDM. Члены WWiSE предложили сохранить разделение рабочего радиоспектра на 20-МГц каналы (сегодня они используются практически повсеместно), предусмотреть установку MIMO-антенн на обоих концах беспроводного соединения и внести изменения в MAC-уровень стандарта 802.11, дабы поднять пропускную способность одиночного радиоканала до 135 Мбит/с.

WWiSE оппонирует альянс TGn Sync, в который вошли компании Agere, Atheros, Intel, Qualcomm и Sony. Они настаивали на расширении рабочих радиоканалов до 40 МГц, что позволило бы достичь пропускной способности канала 315 Мбит/с. Естественно, число таких каналов в 5-ГГц диапазоне сократилось бы с 22 до 11.

Момент истины наступил в первой половине прошлого года. На январском и майском голосованиях рабочей группы IEEE 802.11n сторонники спецификации WwiSE (которая считалась фаворитом) не набрали 75% голосов, необходимых для принятия их предложения за основу стандарта. В патовой ситуации конкурентам не оставалось ничего иного, как договориться о сотрудничестве, что и произошло в июле. Они намеревались передать профильной рабочей группе IEEE согласованную спецификацию 802.11n к концу ноября, но этот срок не был выдержан, и IEEE утвердил ее лишь в середине января.

В октябре прошлого года по инициативе Atheros, Broadcom, Cisco и Intel был образован консорциум EWC (Enhanced Wireless Concortium). Он провозгласил, что его цель — способствовать скорейшему принятию стандарта. В EWC вошли 27 компаний, что, вроде бы, свидетельствовало о широкой поддержке новой инициативы. Однако истинная цель EWC была все той же: навязать IEEE проект стандарта, разработанного входящими в EWC производителями микросхем в пику их конкуренту Airgo Networks. К счастью, фокус не прошел: на защиту открытой процедуры принятия стандарта, учитывающего интересы всех ключевых участников рынка, встали такие гиганты индустрии, как Dell, Motorola, Nokia, Samsung и Texas Instruments. EWC был вынужден пойти на сотрудничество с остальными членами IEEE 802.11n. И хотя предложенная им спецификация стала основой будущего стандарта, в нее было внесено свыше 50 поправок.

В техническом отношении спецификация EWC весьма интересна. Она предполагает обеспечение совместимости с сетями 802.11a, b и g, использование обоих частотных диапазонов (2,4 и 5 ГГц), поддержку 20- и/или 40-МГц радиоканалов, применение метода пространственного разделения каналов и технологии множественных антенн в конфигурации 4x4. В результате скорость передачи данных должна достигать 600 Мбит/с, а на фоне сегодняшних параметров сетей 802.11a и g эта цифра — прямо-таки заоблачная.

Дело в деталях

Сама по себе технология MIMO дает примерно 50-процентный выигрыш в скорости передачи и дальности связи. Ее ярые приверженцы утверждают, впрочем, что MIMO позволяет поднять скорость передачи данных беспроводных локальных сетей аж до 300 Мбит/с, и на этом фоне предусмотренная стандартом планка 100 Мбит/с кажется явно заниженной. Кроме MIMO в сетях 802.11n предполагается использовать новый метод кодирования, основанный на пространственно-временных блочных кодах. Как утверждается, он повышает надежность работы сетей, а их производительность растет даже при установке нескольких антенн только на стороне точки доступа.

Агрегация пакетов и подтверждения доставки пакетных блоков (а не одиночных пакетов) обеспечат дополнительное увеличение пропускной способности. А новый алгоритм коррекции ошибок (контроль над четностью низкой плотности) способствует большей надежности сетей и увеличению радиуса действия рабочих станций. Наконец, в стандарте появятся улучшенные механизмы QoS, которые позволят передавать сразу несколько ТВ-потоков высокой четкости или одновременно поддерживать не менее 50 сеансов VoIP.

Впереди паровоза

Хотя принципиальные моменты будущего стандарта согласованы, его окончательному утверждению будет предшествовать длительная работа технических специалистов. Они должны выявить и устранить недочеты сегодняшних спецификаций. Впрочем, уверяет технический директор Atheros Communications Билл Макфарланд, соответствующие предварительной версии 802.11n продукты появятся на рынке в середине года.

Некоторые производители уже сегодня утверждают, что их беспроводные устройства допускают upgrade до стандарта 802.11n, хотя самого стандарта еще нет, а тестирования на соответствие ему не проводились. В середине января Broadcom сообщила о готовности отгрузить производителям маршрутизаторов, ноутбуков и адаптеров для ПК пробные партии микросхем Intensi-fi, которые, якобы, полностью соответствуют согласованной версии спецификаций 802.11n. Занятно, что это сообщение было обнародовано в тот самый день, когда IEEE окончательно одобрил упомянутую версию (предварительное голосование состоялось неделей раньше).

Впрочем, не одна Broadcom стремится бежать впереди паровоза. Практически в то же время ее конкурент Atheros Communications анонсировал аналогичный чипсет, допускающий программный upgrade до будущего стандарта 802.11n. Продукты обеих компаний поддерживают работу в 5-ГГц диапазоне с 40-мегагерцовыми каналами. Поспешность, с которой производители микросхем для беспроводных устройств анонсируют свои чипсеты, продиктована маркетинговыми соображениями. Но она недвусмысленно указывает на то, что уже в ближайшие месяцы на рынке появятся многочисленные продукты, поддерживающие скорость передачи данных в эфире на уровне 100 Мбит/с. И тогда БЛС превратятся в полноценную альтернативу проводным сетям Fast Ethernet.

Сказки о совместимости

В маркетинговых материалах ряда компаний говорится о том, что устройства 802.11n будут обратно совместимы с оборудованием сетей 802.11a, b и g. Подобные утверждения воспринимаются как довольно странные, ведь сами продукты 802.11a несовместимы с изделиями 802.11b и g из-за различия в используемых частотных диапазонах (соответственно, 5 и 2,4 ГГц). В предварительной версии стандарта поддержка 5-ГГц диапазона является опциональной, да и применение технологии MIMO вовсе не требует одновременной работы в двух полосах частот. Для достижения совместимости проект стандарта предусматривает три режима.

  • Унаследованный. Применим в сетях с «новыми» (802.11n) точками доступа и «старыми» (802.11a/b/g) клиентами. Клиент считывает первые три поля заголовка пакета, специфичных для сетей 802.11a и g. Если 5-ГГц диапазон не поддерживается точкой доступа, в сети не могут работать клиенты 802.11a.
  • Смешанный. Предназначен для сетей с точками доступа 802.11n и произвольными клиентами. Клиенты 802.11n анализируют три дополнительных поля заголовка, указывающих на высокую пропускную способность сети. По совместимости с сетями 802.11a этот режим не отличается от предыдущего.
  • Режим для новых сетей. Предусмотрен для того случая, когда в сети установлено только оборудование 802.11n.

Наконец, клиенты 802.11n могут оказаться в одной сети с унаследованными точками доступа (802.11a/g). Тогда технология MIMO позволит добиться выигрыша в пропускной способности или дальности связи (по сравнению с сетями 802.11a/g) на 30-50%.