Перспективные беспроводные интерфейсы локальных сетей

       Уровень 3 — сетевой уровень. Обеспечивает маршрутизацию пакетов при их следовании от отправителя к получателю. Механизм маршрутизации обеспечивавший отправку пакетов в направлении, ведущем к указанной точке  назначения. На этом уровне работает протокол Internet (Internet Protocol, IP).

       Уровень 2 — канальный уровень. Обеспечивает доступ к среде, а также синхронизацию  между объектами сети и контроль ошибок. В беспроводных сетях на этом уровне также осуществляется координация  доступа к совместно используемой среде и повторная передача в  случае возникновения ошибок при  передаче данных от отправителя к  получателю. В большинстве разновидностей беспроводных сетей используется общий  метод выполнения функций на канальном  уровне, независимо от реально используемых средств передачи.

       Уровень 1 — физический уровень. Обеспечивает реальную передачу информации через  среду. К физическому уровню можно  отнести радиоволны и ИК-излучение.

       За  счет комбинирования уровней сетевые  структуры обеспечивают выполнение необходимых функций, но беспроводные сети непосредственно используют только нижние уровни вышеописанной модели. Например, плата интерфейса сети выполняет  функции канального и физического  уровней. Другие составляющие, такие  как промежуточное программное  обеспечение беспроводной сети, обеспечивают выполнение функций, характерных для  сеансового уровня. В некоторых случаях  добавление беспроводной сети может  повлиять только на нижние уровни, но для  обеспечения эффективной работы приложений в случае ухудшения характеристик  беспроводной сети не стоит забывать и о более высоких уровнях.

       Каждый  уровень модели OSI обеспечивает потребности  вышестоящего уровня.

       Так, TCP, работающий на транспортном уровне, устанавливает соединение с приложениями, выполняемыми на удаленном хосте, не учитывая то, как нижние уровни обеспечивают синхронизацию и передачу сигналов.

       Как следует из Рисунок 1.1, протоколы на каждом уровне взаимодействуют через сеть с уровнем соответствующего ранга. Однако реальная передача данных происходит на физическом уровне. В результате такая структура обеспечивает процесс расслоения, при котором конкретный уровень вставляет информацию своего протокола во фреймы, размещающиеся во фреймах нижних уровней. Фрейм, пересылаемый на физическом уровне, в действительности содержит фреймы всех верхних уровней.

       В пункте назначения каждый уровень передает соответствующие фреймы всем вышестоящим  уровням, обеспечивая работу протоколов на уровнях одинакового ранга.

3. Интерфейсы  беспроводной локальной сети

       В беспроводных сетях используются те же компоненты, что и в проводных  сетях, однако беспроводные сети должны уметь преобразовывать информацию в форму, пригодную для передачи ее через воздушную среду (medium). Хотя беспроводная сеть непосредственно  включает только часть всей инфраструктуры сети, снижение параметров всей сети вызывается, несомненно, ухудшением, вызванным  применением беспроводной среды  передачи.

       Беспроводные  сети включают компьютерные устройства, базовые станции и беспроводную инфраструктуру[7].

       Плата интерфейса сети, или сетевой адаптер (network interface card), обеспечивает интерфейс  между компьютерным устройством  и инфраструктурой беспроводной сети. Она устанавливается внутри компьютерного устройства, но применяются  и внешние сетевые адаптеры, которые  после включения остаются вне  компьютерного устройства.

       Стандарты на беспроводную сеть определяют, как  должна функционировать плата интерфейса сети. Например, плата, соответствующая  стандарту IEEE 802.11b, сможет взаимодействовать лишь с беспроводной сетью, инфраструктура которой соответствует этому же стандарту. Поэтому пользователи должны быть внимательными и заботиться о том, чтобы выбранная ими плата соответствовала типу инфраструктуры той беспроводной сети, к которой они желают получить доступ.

       Основной  компонент беспроводной локальной  сети — радиоплата интерфейса сети, зачастую реализуемая на основе стандарта 802.11. Эти радиоплаты обычно работают на одном физическом уровне — 802.11а или 802.11b/g. Как следствие, радиоплата должна реализовывать версию стандарта, совместимого с беспроводной локальной сетью. Радиоплаты беспроводных локальных сетей, реализующие сразу несколько версий этого стандарта и обеспечивающие поэтому более высокую способность к взаимодействию (interoperability), становятся все более распространенными[3].

       Плата интерфейса беспроводной сети характеризуется  также форм-фактором, определяющим физические и электрические параметры  интерфейса шины, который позволяет  плате взаимодействовать с компьютерным устройством.

       Радиоплаты  поставляются в различных форм-факторах: ISA, PCI, PC card, miniPCI и CF. В ПК обычно используются платы ISA и PCI, а в PDA и ноутбуках PCcard, mini-PCI и CF-адаптеры[7].

1.  Industry-Standard Architecture (ISA)

       Industry-Standard Architecture (ISA) — архитектура, соответствующая промышленному стандарту. Шина ISA получила широкое распространение с начала 80-х годов. Хотя ее характеристики были весьма невысокими, почти все производители ПК до недавнего времени устанавливали хотя бы один разъем для шины ISA. Но ее характеристики не могли улучшаться так же быстро, как параметры других компьютерных компонентов, и сейчас уже доступны высокоскоростные альтернативы этой шине. Шина ISA не оказала серьезного влияния на характеристики беспроводных локальных сетей стандарта 802.lib. Не стоит приобретать новые карты ISA, поскольку они уже устарели.

2.  Peripheral Component Interconnect (PCI).

       На  сегодня локальная шина соединения периферийных устройств — наиболее популярный интерфейс для ПК, поскольку имеет высокие характеристики. Изначально разработала и выпустила PCI в 1993 г. компания Intel, и эта шина до сих пор удовлетворяет потребностям последних моделей мультимедийных компьютеров. Платы PCI стали первыми, в которых была реализована технология "plug-and-play", значительно облегчающая установку платы интерфейса сети в компьютер. Схемные решения PCI могут распознать совместимые PCI-платы и начать работу с операционной системой компьютера, чтобы выполнить конфигурацию каждой платы. Это экономит время и позволяет избежать ошибок при установке плат неопытными пользователями.

3.  PC Card

       Платы конструктива PC Card были разработаны в начале 90-х годов Международной ассоциацией производителей плат памяти для персональных компьютеров IBM PC (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). PC Card представляет собой устройство размером с кредитную карту, содержащее внешнюю память, модемы, устройства подключения к внешним устройствам, а также обеспечивающее совместимость с беспроводной сетью для небольших компьютерных устройств, таких как ноутбуки и PDA. Наиболее широко распространенны и даже более популярны, чем платы для шин ISA или PCI, поскольку используются в ноутбуках и PDA, число которых быстро растет. Можно использовать PC Card и в настольном ПК, воспользовавшись адаптером, преобразующим PC Card в плату PCI, т.е. одна сетевая интерфейсная плата для двух компьютеров. Вы можете брать PC Card в деловую поездку или на работу и использовать ее же в своем настольном ПК в офисе.

4.  Mini-PCI.

       Плата типа мини-PCI представляет собой уменьшенную версию стандартной платы PCI для настольных ПК и пригодна для установки в небольшие мобильные компьютерные устройства. Она обеспечивает почти такие же возможности, как и обычная плата PCI, но ее размеры примерно в четыре раза меньше. Плата типа мини-PCI может устанавливаться в ноутбуки (опционально, по желанию покупателя). Серьезным преимуществом платы такого типа (использующей радиоканал) является то, что она оставляет свободным разъем для установки PC Card, в который можно вставить плату расширения памяти или графического акселератора. Кроме того, стоимость беспроводной платы интерфейса сети на основе технологии мини-PCI, как правило, ниже. Однако эти платы тоже имеют недостатки. Для их замены, как правило, приходится разбирать ноутбук, из-за чего можно лишиться гарантии производителя. Применение платы типа мини-PCI может также привести к снижению производительности, поскольку часть обработки (если не всю обработку) они возлагают на компьютер.

5.  CompactFlash.

       Впервые технология CompactFlash (CF) была предложена корпорацией SanDisk в 1994г., но беспроводные сетевые интерфейсные платы форм-фактора CF до недавнего времени не производились. Плата CF небольшого размера, весит 15 г (половину унции) и вдвое тоньше PC Card. Ее объем вчетверо меньше, чем у радиоплаты типа PC Card. Отличается низкой потребляемой мощностью, благодаря чему батареи питания служат значительно дольше, чем при использовании устройств с PC Card.

       Самые распространенные адаптеры для беспроводных ЛВС имеют формфактор PC Card Туре II. Для подключения к ПК они оснащены либо 16-разрядным хост-интерфейсом PCMCIA, который можно сравнить со старой компьютерной шиной ISA, либо 32-разрядным хост-интерфейсом CardBus, являющимся аналогом шины PCI. Для нормальной работы 11-Мбит/с адаптера стандарта 802.11b вполне достаточно пропускной способности 16-разрядного интерфейса, но платы стандартов 802.11a и 802.11b, работающие быстрее, должны иметь интерфейс CardBus — многие ноутбуки оснащены им. Не следует думать, что если мобильное вычислительное устройство новое, то оно обязательно оборудовано слотом CardBus. Например, блок расширения PC Card для популярных карманных компьютеров HP iPaq поддерживает только 16-разрядные платы PCMCIA.

       Большая часть недавно выпущенных ноутбуков  оснащена встроенным 32-битовным хост-интерфейсом  mini-PCI. Обычно слот mini-PCI находится под крышкой на нижней панели ноутбука. Очень часто беспроводные сетевые адаптеры mini-PCI предустанавливаются производителями на свои машины. Если в вашем ноутбуке такой адаптер отсутствует, вы можете купить и инсталлировать его сами.

       Стационарный  ПК подключается к беспроводной ЛВС  с помощью либо беспроводного  сетевого PCI-адаптера, либо беспроводного интерфейса USB. Для установки PCI-адаптера нужны определенные навыки, и здесь стоит отметить, что если системный блок ПК располагается под столом, то там же оказывается и антенна этого адаптера — согласитесь, не лучшее место для нее с точки зрения обеспечения надежной радиосвязи. Беспроводной интерфейс USB инсталлировать гораздо удобнее, к тому же его можно разместить так, чтобы ничто не мешало приему и передаче радиосигналов. Впрочем, в случае применения этого интерфейса может наблюдаться некоторое снижение скорости передачи данных по сравнению с таковой у PCI-адаптера.

4. Точки доступа

       Связь между отдельными пользовательскими  устройствами беспроводной сети и платы  интерфейса сети обеспечивается при  помощи точки доступа.

       Системное программное обеспечение точки  доступа обеспечивает взаимодействие частей беспроводной локальной сети и распределительной системы  точки доступа. Это программное  обеспечение дифференцирует точки  доступа по степени обеспечения  управляемости, установки и функциям безопасности.

       В большинстве случаев точка доступа  обеспечивает http-интерфейс, позволяющий  изменять ее конфигурацию с помощью  пользовательского устройства, оборудованного сетевым интерфейсом, и Web-браузера. Некоторые точки доступа также  оснащаются последовательным интерфейсом RS-232, благодаря чему их можно конфигурировать  через последовательный кабель или  пользовательское устройство, осуществляющее эмуляцию терминала и выполняющее  программу Telnet (гипертерминал).

2. Технологии  беспроводных локальных  сетей

       Чаще  всего беспроводные локальные сети создают в соответствии со стандартами 802.11 и HyperLAN/2. Их мы и рассмотрим.

1. Стандарт 802.11

       Стандарт IEEE 802.11 описывает общий протокол управления доступом к передающей среде (Media Access Control, MAC) и несколько физических уровней беспроводных локальных сетей. Первая редакция стандарта 802.11 .была принята в 1997 г., но тогда беспроводные локальные сети не нашли широкого применения. Ситуация коренным образом изменилась в 2001-м, когда цены на компоненты резко снизились. Рабочая группа по разработке стандарта IEEE 802.11 активно работает над усовершенствованием стандарта, стремясь улучшить характеристики и защищенность беспроводных локальных сетей.