Построение сети на основе линий Radio Ethernet

В своем изначальном варианте системы Radio Ethernet были предназначены для организации связи по принципу «точка-точка» и использовались, как правило, для объединения нескольких удаленных локальных сетей Ethernet в единую вычислительную систему. Основной недостаток технологии Radio Ethernet заключается в том, что такие системы обеспечивали исключительно поочередный алгоритм передачи данных, то есть в случае, если к каналу связи было одновременно подключено несколько абонентов, каждый из них вынужден был ожидать, пока другой абонент завершит прием и передачу информации. Это неизбежно приводило к возникновению блокировки в сети и невозможности передачи информации к удаленному сегменту LAN, если канал занят.

Современные технические решения позволяют организовывать соединения Radio Ethernet с пропускной способностью до 54 Мбит/с и обеспечивают дальность связи от 100 м до 24 км. В спецификации Института инженеров по радиотехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) данный стандарт, утвержденный в 1997 году, получил обозначение IEEE 802.11, а среди англоязычных пользователей - под названием Wireless Local Aria Network (WLAN). Архитектура Radio Ethernet реализуется на основе механизма общего и равноправного доступа всех абонентов к каналу передачи данных. Для организации канала при этом используются либо световые волны инфракрасного диапазона, либо широкополосный радиосигнал с расширяемым спектром или скачкообразной перестройкой частоты, причем в случае применения радиоволн сигнал передается на частотах 915 МГц или 2,4 ГГц - в зависимости от типа применяемого оборудования, - что позволяет обеспечить скорость передачи данных от 1 до 6 Мбит/с. Вот здесь-то и возникает целый ряд объективных сложностей, которые заметно сужают возможность применения данных технологий в нашей стране. Поскольку аппаратура, использующая в качестве среды передачи данных инфракрасные волны, требует установки приемника и передатчика сигнала в пределах прямой видимости, а качество связи сильно зависит от погодных условий, влажности и задымленности, использовать такие устройства имеет смысл только внутри зданий в пределах одного помещения. Радиодиапазон 900 МГц в России и большинстве стран СНГ занят операторами сотовой связи и радиоканалами различных государственных ведомств и служб, в связи с этим такая аппаратура применяется в основном в пределах здания для организации связи между сегментами сети, расположенными в различных помещениях. В случае установки соединения между соседними зданиями, а также внутри офисных центров, где одновременно присутствует множество владельцев мобильных и высокочастотных комнатных телефонов, высокий уровень посторонних помех заметно снижает качество и скорость соединения. Что же касается оборудования, работающего на частоте 2,4 ГГц, то для его использования в России требуется специальное разрешение Госсвязь-надзора (в то же время нигде за рубежом получать какие-либо санкции от государственных инстанций для этих целей не нужно, вследствие чего такое оборудование чрезвычайно популярно в Европе и США).

Таким образом, наиболее оптимальным способом связи в рамках технологии Radio Ethernet на территории России является стандарт передачи данных с помощью широкополосных радиоволн частотой 915 МГц. При такой организации связи канал оказывается достаточно устойчивым к широкополосным помехам, однако данное оборудование само создает множество помех с низкой спектральной плотностью. Связь осуществляется на основе собственного канального протокола, обеспечивающего автоматическое определение несущей и предварительное резервирование канала передачи данных, который освобождается по окончании трансляции очередного потока информационных пакетов. Помимо протоколов канального уровня стандарт Radio Ethernet опирается на протокол MAC (Medium Access Control) - протокол доступа к среде передачи данных, также в сетях Radio Ethernet используется специальный протокол обеспечения безопасности WEP (Wired Equivalent Privacy), в задачу которого входит ограничение несанкционированного доступа к сети с использованием алгоритмов аутентификации пользователей и шифрования.

Технология Radio Ethernet принципиально позволяет строить беспроводные сети с микросотовой архитектурой. В такой системе роль приемников и передатчиков информации играют специальные устройства, называемые точки доступа, или Access Points (АР). Каждая точка доступа обеспечивает двустороннюю передачу данных на определенной площади в зоне своего действия; благодаря использованию нескольких точек доступа можно организовать некую зону покрытия, в пределах которой пользователь сможет подключиться к локальной сети. Такая сеть может быть создана на основе различных топологий: «точка-точка», «звезда», «точка-много точек» и т. д. Расширение стандарта Radio Ethernet, принятое в 1999 году и получившее обозначение IEEE 802.1 la, описывает возможность передачи данных в беспроводной среде с пропускной способностью канала связи в 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с на частоте 5 ГГц. Для оборудования, работающего в этом частотном диапазоне, характерна более высокая устойчивость к помехам, но в то же время и большая потребляемая мощность в сочетании с меньшим расстоянием между узлами сети.

Существует и еще один стандарт: IEEE 802.11b, также известный под названием Wi-Fi (Wireless Fidelity), в котором описаны сети Radio Ethernet, работающие в частотном диапазоне 2,4 ГГц и обеспечивающие пропускную ¦ способность до 11 Мбит/с. В рамках данного стандарта предусмотрен специальный алгоритм автоматического понижения скорости передачи данных в случае возникновения устойчивых помех. В рамках стандарта 802.11е, предварительно утвержденного в конце 2001 года, помимо разрешения целого ряда спорных вопросов совместимости предполагается включение дополнительных механизмов передачи по беспроводным каналам потоков, мультимедийных данных. В настоящее время Институтом инженеров по радиотехнике и электронике рассматривается еще целый ряд стандартов, в рамках которых, как предполагается, будут решены проблемы распределения радиочастот, а также некоторые вопросы безопасности.

Оборудование сети, построенной по технологии Radio Ethernet

В настоящее время промышленностью выпускается оборудование для двух типов радиолиний: Radio Ethernet (2 Мб/с) и Radio Ethernet (11 Мб/с).

Типовые схемы линий Radio Ethernet показанные на рисунке 4.

Радиолинии Ethernet организуются при наличии прямой видимости между соединяемыми пунктами (зданиями) сети в диапазоне радио частот 2,4 ГГц. Линии Radio Ethernet (2 Мб/с) используются для организации высокоскоростных каналов передачи данных между соединяемыми пунктами сети удаленными друг от друга на расстояниях до 12 км.. В состав оборудования радиолиний данного типа входят: сетевой адаптер WaveLAN 2,4 ГГц, которые устанавливаются в PC - роутерах соединяемых пунктов (зданий); всенаправленные антенны или направленные параболические 24 dB; соединительные СВЧ кабели типа RG - 8/U, которые имеют затухание 0,25 dB/m. При длине кабеля 15-30 метров (от платы до антенны) обеспечиваются дальность соединения до 12 км, а при длине 50 м длина сокращается до 5 км. При установке всенаправленной антенны (антенны с круговой диаграммой направленности) в центральном пункте (здания) сети появляется возможность использовать единственный адаптер для подсоединения нескольких пунктов - для создания топологии радиосети типа звезда (point-to-multipoint), однако при этом дальность связи между соединяемыми пунктами уменьшается до 5 км.

Линии Radio Ethernet (11 Мб/с) используются для организации высокоскоростных каналов передачи данных между соединяемыми пунктами сети удаленными друг от друга на расстояниях свыше 12 км. Основными структурными элементами радиолиний данного типа являются: базовые станции, в состав которых входит радиооборудование, всенаправленные антенны, антенно-мачтовые устройства (АМУ) и антенно-фидерные устройства (АФУ); абонентские станции, в состав которых входит антенна, сетевой адаптер (карта) и PC - роутер. Локальные вычислительные сети зданий сети, подключаются через PC - роутер абонентских станций или через радиооборудование базовых станций [26].

Таким образом, анализ структуры предприятия ООО «Монарх», расстояние между элементами сети, характеристик радиолиний показывают, что из всех известных радиолиний наиболее полно отвечают линии Radio Ethernet (2 Мб/с) конфигурация сети на основе радиолиний при использовании направленных антенн «точка - точка». Лишь между зданиями 1 и 2 расстояние не превышает 400 м. и там целесообразнее использовать технологию Fast Ethernet.