Если вдуматься, то основная задача мобильных устройств состоит не в том, чтобы бороться с гипокинезией, а скорее, наоборот, — оградить вас от лишних перемещений. Проводные сети заставляют пользователя идти к рабочей станции точно так же, как перед появлением ПК он должен был идти к мэйнфрейму. Если раньше беспроводные сети использовались в основном в тех случаях, когда развертывание традиционных кабельных сетей было либо экономически нецелесообразно, либо по тем или иным причинам невозможно, то сейчас они органически встраиваются в современную модель мобильного бизнеса.
Сегодня различают три типа беспроводных локальных сетей, базирующихся, соответственно, на использовании технологии расширения спектра в радиочастотном диапазоне, инфракрасного излучения и узкополосной радиосвязи. Несмотря на то что технологии беспроводных локальных сетей начали разрабатываться достаточно давно, их широкому распространению мешали то высокая стоимость и низкая скорость передачи данных, то отсутствие открытого стандарта, что препятствовало взаимодействию между продуктами разных производителей.
Ситуация значительно улучшилась, когда в июне 1997 г. была, наконец, ратифицирована спецификация IEEE 802.11 ("Компьютерное Обозрение", № 18, 1998) и индустрия стала выпускать совместимые устройства. Однако для радиочастотного диапазона стандарт 802.11 предусматривал применение технологии с расширением спектра (диапазоны 900 MHz и 2,4 GHz) и ограничивался скоростью передачи данных 2 Mbps. Это, естественно, не могло удовлетворить мчащийся куда-то мир.
В ответ на спрос появились патентованные технологии, которые обеспечивали пропускную способность до 10 Mbps. Для реализации таких "космических" в области беспроводных LAN скоростей использовались либо один из вариантов технологии с расширением спектра (точнее, метод прямой последовательности Direct Sequence Spread Spectrum — DSSS), либо узкополосная передача и диапазон 5,8 GHz. В то же время потребность в открытом стандарте была столь велика, что European Telecommunications Standard Institute (ETSI) в 1991 г. приступил к разработке стандарта высокоскоростной беспроводной технологии под названием High Performance LAN — HIPERLAN. Спецификация была ратифицирована в 1996 г. и стала обозначаться, как HIPERLAN Type 1, поскольку Type 2 будет относиться к сетям ATM. Она предусматривает узкополосную радиосвязь между узлами в диапазоне 5,2 GHz и обеспечивает скорость передачи 23,5 Mbps.
Коммуникационная модель
Как сетевая технология HIPERLAN определяет операции на физическом уровне и на MAC-подуровне канального уровня в терминах эталонной модели OSI. Физический уровень отвечает за кодирование данных и передачу их в виде радиосигналов. Что касается МАС-уровня, то его функции стандарт подразделяет на две части: непосредственно управление доступом к среде (МАС) и управление и доступ к каналу Channel Access and Control (CAC). МАС-уровень реализует набор протоколов, которые обеспечивают безопасность, маршрутизацию, энергосберегающие функции и обмен данными с протоколами вышележащих уровней.
САС описывает процедуру доступа к каналу в случаях, когда он занят или свободен, и механизм разрешения конфликтов в зависимости от приоритетов. Именно этот уровень реализует иерархически независимый невытесняющий (без прерывания обслуживания при поступлении более высокоприоритетного запроса) приоритетный доступ. Приведем краткий алгоритм его работы. Сначала МАС-уровень выбирает и передает из очереди пакет с наиболее высоким приоритетом уровню САС. Тот определяет, какой уровень приоритета необходимо использовать для доступа к каналу. Затем "прослушивает" канал и ждет, пока пройдут пакеты с более высоким приоритетом. Если другое устройство имеет пакет с приоритетом выше, чем выбранный, то он пропускается вперед, а САС откладывает передачу до следующего цикла. Если же более приоритетного конкурента не существует, то САС выдает команду физическому уровню начать передачу сигнала.
Модуляция
В отношении методов модуляции разработчики HIPERLAN пошли проторенным путем и использовали схему, такую же, как и в GSM, — наиболее распространенного стандарта цифровой радиопередачи. Это — гауссова модуляция с минимальным сдвигом (Gaussian Minimum Shift Keying — GMSK). В ней амплитуда передаваемого сигнала остается постоянной, что позволяет предъявлять не очень жесткие требования к линейности усилителя. GMSK дает возможность достичь весьма высокой скорости передачи при более низкой стоимости реализации, по сравнению с альтернативными схемами, например с ортогональным мультиплексированием с разделением по частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — OFDM).
Скорость передачи данных
и полезная нагрузка
На физическом уровне технология обеспечивает скорость передачи сигналов до 23,53 Mbps. Поскольку, кроме пользовательских данных, пакет содержит также и необходимую служебную информацию, то реальная скорость будет меньше. При использовании длинных пакетов HIPERLAN может поддерживать скорость до 18 Mbps на один канал, которых обычно бывает несколько.
Топология
Простейшей топологией для взаимосвязи беспроводных систем является сотовая модель. В ней весь трафик проходит через "контроллер", реализующий механизм продвижения данных к получателю. Каждое HIPERLAN-устройство настраивается таким образом, чтобы выбрать один и только один близлежащий контроллер, и через него передается весь трафик. Если получатель находится вне соты, контроллер будет искать ближайший транзитный узел на пути к нему. В случае одноранговых коммуникаций такой контроллер не требуется. При расположении всех узлов в зоне радиовидимости связь между ними осуществляется по протоколу точка—точка либо с помощью широковещательных пакетов. В противном случае необходимо реализовать некоторый протокол продвижения пакетов к узлу, находящемуся на значительном удалении.
Обнаружение соседних узлов
Для поддержания динамических систем любого типа терминальное устройство (к примеру, ноутбук или PDA) должно объявить о своем присутствии соседям или сотовому контроллеру в случае фиксированной инфраструктуры. Обычно это выполняется двумя путями: динамическим опросом (polling) или сообщением, идентифицирующим отправителя. В технологии HIPERLAN реализуется второй способ, известный как "приветствие" ("Hello" function). Каждое устройство периодически, примерно через 30 с, посылает своим соседям соответствующий широковещательный пакет, который содержит всю необходимую информацию для построения "карты" сети.
Ретрансляционная маршрутизация
В сообщении, содержащем приветственный широковещательный пакет, находится, в частности, информация о соседях отправителя и коммуникационной роли каждого — кто из них является ретранслятором (Forwarder), а кто нет (Non-Forwarder). Ретрансляторы используют эту информацию для того, чтобы построить карту соединений и определить маршруты к каждому устройству. Пакеты передаются от ретранслятора к ретранслятору до тех пор, пока они не будут доставлены по назначению или пока не истечет время их жизни. Таким способом достигается самоорганизация системы.
Безопасность
Вопросы безопасности в беспроводных сетях стоят особенно остро. В HIPERLAN она обеспечивается с помощью того же метода, что и в стандарте 802.11. Принципиально используется тот же алгоритм Wire Equivalent Privacy (WEP), однако его реализация в HIPERLAN несколько отлична. Каждый пакет содержит в заголовке двухбитовое поле, которое указывает, являются или нет данные зашифрованными. Если да, в заголовке определяется один из трех возможных ключей. Поскольку действительный ключ выбирается как результат интерпретации идентификатора, то в данном случае для ключей применима произвольная схема распределения.
Что касается спецификации 802.11, то вследствие низкой скорости передачи в таких сетях совместимые с ней устройства вряд ли завоюют широкую популярность. Действительно, не успело первое поколение подобных продуктов появиться на рынке, как индустрия спешно принялась за разработку более высокоскоростной версии. Новая спецификация носит название 802.11TGb и определяет скорость передачи данных до 11 Mbps. Она является, по сути, прямым продолжением стандарта 802.11 и совместима с ним на скоростях 1 и 2 Mbps. Очевидно, что поддерживающие этот стандарт устройства должны работать в диапазоне частот 2,4 GHz, однако для обеспечения высокой скорости будут использовать иную схему модуляции — некоторую модификацию метода DSSS.