Широкополосный доступ

Ключевые преимущества Ethernet:

Постоянный доступ.

Главное отличие постоянного доступа от коммутируемого заключается в том, что ваш компьютер подключен к Интернету постоянно. Следовательно, чтобы посмотреть электронную почту или заглянуть на какой-либо сайт, вам не нужно дозваниваться до модемного пула провайдера.

Телефон больше не нужен!

Ethernet избавил Вас от необходимости использовать телефон для выхода в Интернет. Технология Ethernet это в полном смысле выделенная линия - отдельная, независимая высокоскоростная магистраль, связывающая Вас с глобальной сетью.

Высокая скорость.

Ethernet относится к классу широкополосных (broadband) технологий. Он обеспечивает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с, причем симметрично - скорость не зависит от того, скачиваете Вы файл к себе на компьютер, или отправляете его. Обладатели различных DSL (ADSL, SDSL, VDSL и пр.) могут только мечтать о подобных скоростях. Высокая скорость позволяет комфортно работать с Web-сайтами, быстро перекачивать большие файлы и документы, работать с мультимедиа, полноценно использовать интерактивные приложения, поддерживать связь между несколькими филиалами так, как будто они расположены в соседних комнатах. Простой пример - оцифрованный фильм размером 700 мегабайт можно скачать всего за несколько минут.

Безопасность.

Многие привыкли считать Ethernet чисто «офисной» технологией. Лет 10 назад это было справедливо, но технологии не стоят на месте - сегодня VPN и VLAN превращают Ethernet в надежную и защищенную, действительно выделенную линию. Реальные Интернет-адреса (IP из реального блока), или обеспечим динамическое выделение адресов из приватного блока, что увеличит безопасность и анонимность при работе в глобальной сети.

Качество.

Широкое использование оптоволокна, топологии типа «кольцо» с резервированием магистральных линий, «умные» концентраторы и маршрутизаторы не только увеличили пропускную способность сетей Ethernet, но и значительно увеличили их надежность и устойчивость к внешним воздействиям.

Простота подключения.

Ethernet произвел настоящую революцию - рекордно дешевая и простая процедура подключения сделала его доступным каждому. На сегодняшний день, приличный модем стоит дороже, чем подключение выделенной линии по технологии Ethernet. Никакого специального дорогостоящего оборудования. Никаких специальных настроек или специального программного обеспечения. Сетевая карта за $5 - (которая, кстати, зачастую уже встроена в материнскую плату)- и все, Ваш компьютер готов к подключению. Затрудняетесь сами установить карту? Наши специалисты ее установят и настроят без какой-либо доплаты.

Как работает Ethernet в масштабах города:

Как же технология, первоначально ориентированная на использование внутри зданий и офисов, смогла вырасти до размеров общегородской сети?

Оптоволоконные магистрали.

По сравнению с медными парами, оптоволоконные линии совершенно независимы от погодных условий, не боятся электромагнитных наводок, не горят от грозовых разрядов, в высшей степени стабильны и долговечны. Низкие потери при распространении света в кварцевом волокне сделали возможным связать между собой сегменты сети, удаленные на расстояния в несколько километров друг от друга. Если Вы нуждаетесь в наибольшей надежности, гарантируемой оптоволокном, мы заведем оптику непосредственно в офис или квартиру. Но при этом, естественно, возрастет стоимость подключения.

Топология «кольцо».

Хоть и редко, но аварии случаются. Абсолютно надежных линий, увы, не существует - всегда есть вероятность разрушения магистралей, например, злоумышленниками, или при проведении работ коммунальными службами.
Но, поскольку основные магистрали имеют как минимум двукратное резервирование, даже разрыв магистральной линии зачастую остается незаметным для пользователей - управляемые коммутаторы автоматически переключаются на резервную линию, и даже в худшем варианте, перерыв в оказании услуги сведен к минимуму.

Подключение абонентов по витой паре.

Несмотря на широкое использование оптоволоконных линий, медная витая пара по-прежнему используется при подключении абонентов на участке «узел сети - клиент». Ввиду небольшой себестоимости и простоте монтажа, витая пара пока не имеет достойных конкурентов по соотношению «цена/качество», и применяется для прокладки внутри зданий и офисов, связывая пользователя с ближайшим концентратором сети.

Перспективы. Ethernet -- практически единственная технология, которая способна сделать широкополосный доступ в Интернет действительно массовой услугой. В сочетании с технологиями VPN и VLAN, она уже сейчас делает постоянный доступ в Интернет столь же популярным, каким до последнего времени являлся коммутируемый доступ. Распространение доступа в Интернет через Ethernet можно сравнить с той революцией, которая произошла несколько лет назад в области мобильной телефонной связи - из экзотики для VIP-персон «мобильник» превратился в массовую и общедоступную услугу.

Ethernet имеет очень хороший потенциал для дальнейшего развития - уже разработаны стандарты, позволяющие в десятки раз увеличить и без того высокую скорость передачи данных, а сетевые устройства постоянно дешевеют.

Технология FTTx

Fiber To The X или FTTx (англ. fiber to the x -- оптическое волокно до точки X) -- это общий термин для любой телекоммуникационной сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит волоконно-оптический кабель, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства). Таким образом, FTTx -- это только физический уровень. Однако фактически данное понятие охватывает и большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг.

FTTH(Fiber to the Home) -- оптическое волокно до квартиры. В квартире устанавливается терминал, а от терминала кабель до ПК.Cкорость 100 Мбит/с

Общая информация о FTTx

Что такое FTTx?

Оптическое волокно с его практически неограниченной пропускной способностью сегодня является основной транспортной средой в магистральных и городских сетях. Использование волоконно-оптического кабеля вместо медного кабеля позволило существенно увеличить качество обслуживания. В настоящее время многие корпоративные клиенты имеют доступ к услугам, предоставляемым волоконно-оптическими сетями типа «точка-точка». В то же время клиенты жилого сектора и малый бизнес зачастую используют цифровые абонентские линии (xDSL) и гибридные волоконно-коаксиальные линии, главным недостатком которых является ограниченная пропускная способность. Хотя волоконно-оптические линии не имеют пропускных ограничений, существует одно препятствие осложняющее их активное внедрение в жилой сектор и к малому бизнесу - это высокая стоимость подключения каждого абонента.Ведь огромное количество подключений типа «точка-точка» потребовало бы большого количества активных компонентов, волоконно-оптических кабелей. Стоимость строительства, а также эксплуатации стала бы неоправданно большой.

Наибольший потенциал для сетей широкополосного доступа сегодня имеют волоконно-оптические технологии под общим термином FTTX (Fiber To The X - оптика до точки X), в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит оптика, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства).

Архитектура сетей FTTH

Наибольшее распространение получили такие способы организации сети доступа FTTX: Точка-многоточка (P2MP) на базе пассивной оптической сети (PON).

Пассивная оптическая сеть (PON) реализует топологию «точка -- много точек», позволяя по одному оптическому волокну предоставлять услуги доступа 64 пользователям. Для разделения оптического сигнала в PON используются пассивные разветвители (сплиттеры). Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол Ethernet. В некоторых случаях используется дополнительная длина волны нисходящего потока (downstream), что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям без применения телевизионных приставок с поддержкой IP.

Точка-точка (P2P), на базе активной оптической сети (AON).

В активной оптической сети доступа (AON) для распределения оптического сигнала используются активные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры), в результате чего трафик, исходящий из оборудования расположенного в точке присутсвия (POP), попадает непосредственно тому пользователю, которому он адресован.

Другими словами, в этом случае имитируется оптическое соединение «точка -- точка».

Наибольшее распространение в сетях AON получил протокол Ethernet, а сами сети стали называться «активными оптическими Ethernet-сетями» или Ethernet FTTH.

Оконечные устройства могут находиться в отдельных жилых домах, квартирах или многоквартирных домах, на цокольных этажах которых располагаются коммутаторы, доводящие линии по всем квартирам с помощью соответствующей технологии передачи.

В семейство FTTx входят различные виды архитектур:

· FTTN (Fiber to the Node) -- волокно до сетевого узла;

· FTTC (Fiber to the Curb) -- волокно до микрорайона, квартала или группы домов;

· FTTB (Fiber to the Building) -- волокно до здания;

· FTTH (Fiber to the Home) -- волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

Они отличаются главным образом тем, насколько близко к пользовательскому терминалу подходит оптический кабель.

FTTN и FTTC

Исторически первыми появились решения FTTN и FTTC.

На сегодняшний день FTTN используется в основном как бюджетное и быстро внедряемое решение там, где существует распределительная «медная» инфраструктура и прокладка оптоволокна нерентабельна. Всем известны связанные с этим решением трудности: невысокое качество предоставляемых услуг, обусловленное специфическими проблемами лежащих в канализации медных кабелей, существенное ограничение по скорости и количеству подключений в одном кабеле.

FTTC -- это улучшенный вариант FTTN, лишённый части присущих последнему недостатков. В случае с FTTC в основном используются медные кабели, проложенные внутри зданий, которые, как правило, не подвержены проблемам, связанным с попаданием воды в телефонную канализацию, с большой протяженностью линии и качеством используемых медных жил, что позволяет добиться более высокой скорости передачи на медном участке.

FTTC в первую очередь предназначена для операторов, уже использующих технологии xDSL или PON, и операторов кабельного телевидения: реализация этой архитектуры позволит им с меньшими затратами увеличить и число обслуживаемых пользователей, и выделяемую каждому из них полосу пропускания.

Очевидно, что запланированный набор услуг и необходимая для их предоставления полоса пропускания имеют самое непосредственное влияние на выбор технологии FTTx. Чем выше скорость доступа и чем больше набор услуг, тем ближе к терминалу должна подходить оптика, а именно нужно использовать технологии FTTH. Если же приоритетом является сохранение имеющейся инфраструктуры и оборудования, наилучшим выбором будет FTTB.

FTTB

FTTB -- оптическое волокно до здания. Устанавливается единый терминал, а от него проводят кабель до квартиры. В самой квартире находится только один кабель, который подключается к ПК. Архитектура FTTB получила наибольшее распространение, так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet (FТТх) часто это единственная технически возможная схема. Кроме этого, в структуре затрат на создание сети FТТх разница между вариантами FTTC и FTTB относительно небольшая, при этом операционные расходы при эксплуатации сети FTTB ниже, а пропускная способность выше. Архитектура FTTB доминирует во вновь возводимых домах и у крупных операторов связи, тогда как FTTH будет востребована только в новом малоэтажном строительстве. В первую очередь это связано с существенно более высокой стоимостью ее реализации по сравнению со стоимостью сети FTTC/FTTB, отсутствием преимуществ в полосе пропускания для пользователя.



FTTH

FTTH -- оптическое волокно до квартиры. В квартире устанавливается терминал, а от терминала кабель до ПК. Однозначно в пользу решений FTTH выступают эксперты компании Motorola. Они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Проведенный анализ показывает, что если технические решения, которые закладываются в основу сегмента доступа сети сегодня, окажутся неспособными обеспечить скорость 100 Мбит/с в 2013--2015 годах, то моральное устаревание оборудования произойдет до окончания инвестиционного цикла. Оператор должен обязательно учитывать эти данные, иначе он рискует оказаться уязвимым перед лицом конкурентов по мере стремления пользователей к получению услуг все более высокого класса.

Эксперты компании Alcatel-Lucent перечисляют следующие преимущества архитектуры FTTH:

· из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;

· это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;

· решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;

· они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.[1]

Составляющие узла доступа FTTx

· Активные. Активными составляющими являются Ethernet-коммутатор, контроллер мониторинга состояния узла доступа к Интернету и источник бесперебойного питания. Это оборудование FTTx необходимо для резервирования собственной и клиентской информации, защиты от несанкционированного доступа к ней, высокого времени наработки на отказ, а также поддержки отображения функций обработки multicast-трафика.

· Пассивные. Главной пассивной составляющей узла доступа FTTx является используемый для размещения оборудования антивандальный шкаф. При этом можно отметить такую его особенность, как простота и удобство эксплуатации.

Технология PLC

Связь через ЛЭП, PLC - Power line communication -- термин, описывающий несколько разных систем для использования линий электропередачи (ЛЭП) для передачи голосовой информации или данных. Сеть может передавать голос и данные, накладывая аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц. PLC включает BPL ( Broadband over Power Lines -- широкополосная передача через линии электропередачи), обеспечивающий передачу данных со скоростью до 500 Мбит/с, и NPL ( Narrowband over Power Lines -- узкополосная передача через линии электропередачи) со значительно меньшими скоростями передачи данных до 1 Мбит/с.

Непосредственный выход в интернет - розетка (обычная электрическая розетка, которая обеспечивает доступ во «всемирную паутину» без выполнения монтажных работ по прокладке кабельных трасс).

Новая спецификация HomePlug AV позволяет загружать вэб-страницы, обмениваться электронными сообщениями, но и передавать мультимедийный контент.

Современная PLC технология позволяет передавать данные со скоростью 200 Мбит/с на уровне PLC и до 100 Мбит/с на уровне приложений. Кроме того, сети PLC в Вашем офисе или доме избавят Вас от громоздких кабельных линий, значительно сократят время запуска сети и позволят в случаях переезда забрать свою Сеть с собой!

Что такое Powerline Communications (PLC)? Доступ в Интернет через розетку У каждого в комнате есть розетка, а то и несколько, но не все знают, что их можно использовать для высокоскоростного информационного обмена. Обмен происходит не между вами и розеткой - такая информация хоть на 220 вольт и познавательна, но нам она ни к чему. А вот подключиться к сети Интернет без проблем с любого уголка, где имеется розетка - удобно и мобильно. И сейчас даже возможно благодаря технологии Powerline Communications (PLC). То есть, теперь из двух дырок самой обыкновенной розетки вы будете получать не только электричество, но и данные - все в одном потоке. Чтобы войти в Интернет, достаточно вставить в обычную электророзетку небольшой PLC-модем, напоминающий устройство для зарядки мобильного телефона. В модеме есть стандартный разъем для подключения шнура компьютера, и нужно лишь подсоединить ПК к этому разъему, чтобы начать скачивать данные из Интернета. Технология PowerLine основана на частотном разделении сигнала, передаваемого по силовым кабельным линиям, когда высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал. Таким образом, «обычная» электросеть может одновременно доставлять электроэнергию и данные по одной цепи (линии). При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию.

Соединение с сетью Интернет в этой инновационной технологии называется Broadband over power lines (BPL). В отличие от DSL-соединения, посредством домашней сети технология позволяет большему количеству людей иметь широкополосный доступ в Интернет, для этого компьютер пользователя достаточно подключить к электросети. Технология PLC - самый дешевый способ создания домашней сети, так как не требует от пользователя установки дополнительных кабелей питания и позволяет подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одно мастер-устройство способно обеспечить доступ в Internet через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого пользователи должны иметь у себя в квартирах адаптерные устройства, содержащие модемы PLC. Конечно же, больше всего успешных проектов по организации широкополосного доступа через электросети реализовано в США - на родине Интернета. Известны такие компании как New Visions(Нью-Йорк), Communications Technologies (шт. Виргиния), Cinergy (шт. Огайо). В Германии PLC предлагают Vype; Piper-Net и PowerKom; в Австрии - Speed-Web; в Швеции - ENkom; в Нидерландах - Digistroom; в Шотландии - Broadband.

Использование связи через ЛЭП для управления энергосистемой

Ещё на заре развития энергосетей встал вопрос о передаче диспетчерской информации от одного энергоузла к другому. Использование для этих целей телефонных и телеграфных линий, прокладываемых параллельно ЛЭП, считалось нерациональным, поэтому уже в начале 20-го века в сетях постоянного тока в США применялась передача телеграфных сигналов непосредственно по проводам ЛЭП. Позже, с развитием средств радиосвязи, подобная методика стала применима и для сетей переменного тока.

Передача диспетчерской информации по проводам линий электропередач широко применяется, как один из основных видов связи. Приемопередатчик подключается к ЛЭП через фильтр присоединения, образованный из конденсатора малой емкости (2200 -- 6800 пикофарад) и высокочастотного трансформатора (автотрансформатора).

Подобная система позволяет передавать как голосовую информацию, так и данные телеметрии и телеуправления.



Использование ЛЭП для других целей связи

Технология PLC базируется на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты по передаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скорость передачи и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом данной технологии. Но появление более мощных DSP-процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дали возможность использовать более сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM-модуляция, что позволило значительно продвинуться вперед в реализации технологии PLC.

В 2000 году несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в HomePlug Powerline Alliance с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug1.0 (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 года), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек. Однако на данный момент стандарт HomePlug AV поднял скорость передачи данных до 200 Мбит/с.

Технические основы технологии PLC

Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 1536 поднесущие частоты с выделением 84 наилучших в диапазоне 2--34 Мгц.

При передаче сигналов по бытовой электросети могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLine предусмотрен специальный метод решения этой проблемы -- динамическое включение и выключение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта, использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания, а данные передаются по другим частотам.

Существует также проблема возникновения импульсных помех (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогенные лампы, а также включение и выключение мощных бытовых электроприборов, оборудованных электрическими двигателями.

Применение PLC-технологии

Подключение к Интернету.

В настоящее время подавляющее большинство конечных подключений осуществляется посредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офиса пользователя. Это наиболее дешевое и надежное решение, но если прокладка кабеля невозможна, то можно воспользоваться имеющейся в каждом здании системой силовых электрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании может стать точкой выхода в Интернет. От пользователя требуется только наличие PowerLine-модема для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу.

А также PLC идеальное решение последней мили в коттеджны х посёлках и в малоэтажной застройке, в связи с тем, что традиционные провода выходят в стоимости в 4 и более раз дороже, чем PLC.

Малый офис (SOHO)

PowerLine-технология может быть использована при создании локальной сети в небольших офисах (до 10 компьютеров), где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PowerLine-адаптеров. Часто встречается ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или в другом конце здания. Такая проблема легко решается с помощью PowerLine-адаптеров.

Домашние коммуникации.

PowerLine-технология может быть использована при реализации идеи «умного дома», где вся бытовая электроника связана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления.

Автоматизация.

В связи с тем, что PLC использует готовые коммуникации PowerLine-технология может быть использована в автоматизации технологических процессов, связывая блоки автоматизации по электропроводам или другим видам проводов.

Системы безопасности.

В связи с тем, что PLC может работать на различных проводах (не обязательно электрических) применение в ОПС вполне реализуемо также и для систем видеонаблюдения объектов.

Преимущества

· Простота использования - не требуется прокладка отдельного кабеля.

· Можно использовать любые другие провода, в том числе и контактные сети электротранспорта и метро.

· Сеть PLC можно забрать с собой и перенести в другое место.

· Перед установкой на объекте сеть можно настроить в буквальном смысле на столе

· Оперативность при развертывании сети передачи данных - электрические провода есть везде.

· Не требуется регистрация оборудования как радиочастотного, хотя мощность передатчика 75 мВт и это создает уровень помех выше допустимых норм ГОСТ по ЭМС.

· В случае, если каким-то образом есть влияние на какие-то частоты, в PLC-оборудовании предусмотрен механизм подавления сигнала в заданном диапазоне.

Недостатки

· Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ее участниками (используется топология сети "Общая шина").

· Иногда требуются специальные совместимые сетевые фильтры и ИБП. Через многие сетевые разветвители-фильтры сигнал может существенно ослабляться.

· На качество, скорость и надежность связи оказывают отрицательное влияние электробытовые приборы (энергосберегающие лампы, импульсные блоки питания, зарядные устройства, выключатели освещения и т.п. и т.д.) - снижение скорости от 5 до 50%.

· На качество, скорость и надежность связи оказывает отрицательное влияние исполнение/топология/качество электропроводки, тип/режим/мощность бытовых электроприборов и устройств, наличие скруток (снижение скорости до полного пропадания).

· Уязвима для сигналов от радиопередающих устройств коротковолнового (КВ) диапазона, в том числе и Любительской службе радиосвязи.

· Не может серьезно рассматриваться как надежная технология передачи данных из-за уязвимости к помехам из общих электросетей и несоответствия нормам по Электромагнитной совместимости как по приему (уязвимость к помехам из электросети, сигналам КВ передатчиков), так и по передаче сигналов (создание помех в электросеть и КВ приемникам).

· Создает помехи в коротковолновом диапазоне, что особенно чувствительно для Любительской службы радиосвязи (ЛСР), учитывая что ЛСР использует КВ частоты исключительно на официальной и разрешительной основе в государственных органах, ЛСР имеет безусловный приоритет перед PLC.

Беспроводной Широкополосный Доступ

Самым успешным примером сетей WLAN является стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi), т. е. Wireless Fidelity -- «беспроводная точность». Принципы этой технологии были разработаны еще в начале 90-х годов, однако первая версия стандарта появилась в 1997 г., после чего и сама технология Wi-Fi, и оборудование для нее стали стремительно развиваться. Изначально стандарт 802.11 был ориентирован на диапазон 2,400--2,4835 ГГц с шириной полосы 83,5 МГц. Скорости передачи информации устанавливались на уровне 1 и 2 Мбит/с. Но уже в сентябре 1999 г. появляется дополнение к стандарту IEEE 802.11 -- спецификация IEEE 802.11b, предусматривающая работу в диапазоне 2,4 ГГц только методом прямого расширения спектра

со скоростями передачи информации до 5,5--11 Мбит/с. Вскоре выходит спецификация IEEE 802.11a, ориентированная на работу в диапазоне 5 ГГц со скоростями передачи до 54 Мбит/с. А в 2003 г. утверждена спецификация IEEE 802.11g (диапазон 2,4 ГГц, скорость передачи до 54 Мбит/с).При разработке стандарта 802.11g рассматривалось несколько конкурирующих технологий: метод ортогонального частотного разделения (OFDM) и метод двоичного пакетного сверточного кодирования (PBCC), реализованный в качестве дополнительного в стандарте 802.11b.

В результате для стандарта 802.11g было принято компромиссное решение: технологии OFDM и прямого расширения спектра -- базовые, а PBCC -- дополнительные. Если удастся решить проблемы защиты информации и качества сервиса (протоколы безопасности и Quality of Service (QoS) -- 802.11e, 802.11i, 802.11h и т. д.), Wi-Fi может стать универсальной платформой для беспроводных услуг и мобильной связи.

Технология Wi-Fi

Wi-Fi -- торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «беспроводное качество» или «беспроводная точность») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Любое оборудование, соответствующее стандарту IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T(впоследствии -- Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi -- Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g.

Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с. С 2011 по 2013 разрабатывался стандарт IEEE 802.11ac, окончательное принятие стандарта запланировано на начало 2014 года. Скорость передачи данных при использовании 802.11ac может достигать нескольких Гбит/с. Большинство ведущих производителей оборудования уже анонсировали устройства поддерживающие данный стандарт.

27 июля 2011 года Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) выпустил официальную версию стандарта IEEE 802.22. Системы и устройства, поддерживающие этот стандарт, позволят передавать данные на скорости до 22 Мбит/с в радиусе 100 км от ближайшего передатчика.

Происхождение названия.

Термин «Wi-Fi» изначально был придуман как игра слов для привлечения внимания потребителя «намёком» на Hi-Fi (англ. High Fidelity высокая точность). Несмотря на то, что поначалу в некоторых пресс-релизах WECA фигурировало словосочетание «Wireless Fidelity» («беспроводная точность»), на данный момент от такой формулировки отказались, и термин «Wi-Fi» никак не расшифровывается.

Принцип работы.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения.

Стандарт не описывает всех аспектов построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

· Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)

· Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)

· Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

· Со статическими настройками радиоканалов

· С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов

· Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов

Преимущества Wi-Fi

· Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

· Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

· Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Гарантируется совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi.

· Мобильность. Вы больше не привязаны к одному месту и можете пользоваться Интернетом в комфортной для вас обстановке.

· В пределах Wi-Fi зоны в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с компьютеров, ноутбуков, телефонов и т. д.

· Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на порядок (в 10 раз) меньше, чем у сотового телефона.

Недостатки Wi-Fi.

В диапазоне 2,4 GHz работает множество устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, и др, и даже микроволновые печи, что ухудшает электромагнитную совместимость.

· Производителями оборудования указывается скорость на L1 (OSI), в результате чего создаётся иллюзия, что производитель оборудования завышает скорость, но на самом деле в Wi-Fi весьма высоки служебные «накладные расходы». Получается, что скорость передачи данных на L2 (OSI) в Wi-Fi сети всегда ниже заявленной скорости на L1 (OSI). Реальная скорость зависит от доли служебного трафика, которая зависит уже от наличия между устройствами физических преград (мебель, стены), наличия помех от других беспроводных устройств или электронной аппаратуры, расположения устройств относительно друг друга и т. п.

· Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах не одинаковы. Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Белоруссия и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.

· Стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Новые устройства поддерживают более совершенные протоколы шифрования данных WPA и WPA2. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 года сделало возможным применение более безопасной схемы связи, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения. На данный момент основным методом взлома WPA2 является подбор пароля, поэтому рекомендуется использовать сложные цифро-буквенные пароли для того, чтобы максимально усложнить задачу подбора пароля.

· В режиме точка-точка (Ad-hoc) стандарт предписывает лишь реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только легко взламываемый WEP.

Беспроводные технологии в промышленности

Для использования в промышленности технологии Wi-Fi предлагаются пока ограниченным числом поставщиков. Так Siemens Automation & Drives предлагает Wi-Fi-решения для своих контроллеров SIMATIC в соответствии со стандартом IEEE 802.11g в свободном ISM-диапазоне 2,4 ГГц, и обеспечивающим максимальную скорость передачи 54 Мбит/с. Данные технологии применяются для управления движущимися объектами и в складской логистике, а также в тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно прокладывать проводные сети Ethernet. Использование Wi-Fi устройств на предприятиях обусловлено высокой помехоустойчивостью, что делает их применимыми на предприятиях с множеством металлических конструкций. В свою очередь Wi-Fi приборы не создают существенных помех для узкополосных радиосигналов. В настоящее время технология находит широкое применение на удаленном или опасном производстве, там где нахождение оперативного персонала связано с повышенной опасностью или вовсе затруднительно. К примеру, для задач телеметрии на нефтегазодобывающих предприятиях, а также для контроля за перемещением персонала и транспортных средств в шахтах и рудниках, для определения нахождения персонала в аварийных ситуациях.

Wi-Fi и телефоны сотовой связи

Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии со временем могут заменить сотовые сети, такие как GSM. Препятствиями для такого развития событий в ближайшем будущем являются отсутствие глобального роуминга, ограниченность частотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi. Более правильным выглядит сравнение сотовых сетей с другими стандартами беспроводных сетей, таких как UMTS, CDMA или WiMAX.

Тем не менее, Wi-Fi пригоден для использования VoIP в корпоративных сетях или в среде SOHO. Телефоны GSM с интегрированной поддержкой возможностей Wi-Fi и VoIP начали выводиться на рынок, и потенциально они могут заменить проводные телефоны.

В настоящий момент непосредственное сравнение Wi-Fi и сотовых сетей нецелесообразно. Телефоны, использующие только Wi-Fi, имеют очень ограниченный радиус действия, поэтому развёртывание таких сетей обходится очень дорого. Тем не менее, развёртывание таких сетей может быть наилучшим решением для локального использования, например, в корпоративных сетях. Однако устройства, поддерживающие несколько стандартов, могут занять значительную долю рынка.

Стоит заметить, что при наличии в данном конкретном месте покрытия как GSM, так и Wi-Fi, экономически намного более выгодно использовать Wi-Fi, разговаривая посредством сервисов Интернет-телефонии. Например, клиент Skype давно существует в версиях как для смартфонов, так и для КПК.



Wi-Fi в игровой индустрии

Совместим с игровыми консолями и КПК и позволяет вести сетевую игру через любую точку доступа или в режиме точка-точка.

· Все игровые консоли седьмого поколения имеют поддержку стандартов Wi-Fi IEEE 802.11g.

OLSR (en) -- один из протоколов, используемых для создания свободных сетей. Некоторые сети используют статическую маршрутизацию, другие полностью полагаются на OSPF. В Израиле разрабатывается протокол WiPeer для создания бесплатных P2P-сетей на основе Wi-Fi.

Бесплатный доступ к Интернет через Wi-Fi

Независимо от исходных целей (привлечение клиентов, создание дополнительного удобства или чистый альтруизм) во всём мире и в России, в том числе, растёт количество бесплатных хот-спотов, где можно получить доступ к наиболее популярной глобальной сети (Интернет) совершенно бесплатно. Это могут быть и крупные транспортные узлы, где подключиться можно самостоятельно в автоматическом режиме, и бары, где для подключения необходимо попросить карточку доступа у персонала, и даже просто территории городского ландшафта, являющиеся местом постоянного скопления людей.

Стандартами Wi-Fi не предусмотрено шифрование передаваемых данных в открытых сетях. Это значит, что все данные, которые передаются по открытому беспроводному соединению, могут быть прослушаны злоумышленниками при помощи программ-снифферов. К таким данным могут относиться пары логин/пароль, номера банковских счетов, пластиковых карт, конфиденциальная переписка. Поэтому, при использовании бесплатных хот-спотов не следует передавать в интернет подобные данные.

Безопасность.

В 2011 году были опубликованы результаты эксперимента по изучению влияния Wi-Fi на качество спермы, в ходе которого было установлено снижение подвижности сперматозоидов на 20 % и увеличение повреждений их ДНК в 2,5 раза при четырёхчасовой экспозиции эякулята около ноутбука с включённым Wi-Fi.

Ранее утверждалось, что Wi-Fi не наносит вред здоровью человека, так, один из английских профессоров из университета Ноттингема (Nottingham University) считал достаточными следующие меры предосторожности при работе с Wi-Fi:

Технологии и оборудование.

Как уже говорилось, изначально сети фиксированного беспроводного доступа строились на основе 2,4-ГГц систем стандарта IEEE 802.11 (WiFi). Однако практически неконтролируемое увеличение числа радиосредств, работающих в указанном частотном диапазоне, привело к резкому росту уровню помех, препятствующие предоставлению качественных услуг. Это обстоятельство, наряду с рядом серьезных недостатков технологии IEEE 802.11, привело к постепенному переходу операторов на другие технические решения. В результате сегодня на рынке систем фиксированного ШБД доминируют нестандартные (часть из них производители относят к категории pre-WiMAX) решения ряда производителей.

Пора WiMAX?

Последние несколько лет со всевозможных трибун мы слышим про WiMAX - наше "беспроводное счастье, которое придет и завоюет весь рынок". Однако с каждым месяцем отношение к WiMAX становится все более реалистичным. Сразу заметим, что под "шапкой" WiMAX кроется две совершенно разные технологии, предназначенные для разных рынков с разными подходами и бизнес-моделями. Первая - это так называемый "фиксированный" WiMAX, соответствующий стандарту IEEE 802.16-2004, вторая - "мобильный" WiMAX, стандарт IEEE 802.16е (он же IEEE 802.16-2005).

В настоящее время "фиксированный" WiMAX пытается вытеснить существующие беспроводные фиксированные решения, которые достаточно прочно укоренились на рынке. Одна из проблем для WiMAX в России - дефицит частотного ресурса. Собственно говоря, поиск таких ресурсов - это то, с чего начинается (или не начинается) любой беспроводной бизнес. Практически все наиболее перспективные для WiMAX частоты заняты: диапазон 2,5 ГГц задействован для систем MMDS, а диапазон 3,5 ГГЦ занят спутниковой связью.

В настоящее время оборудование IEEE 802.16-2004 еще довольно дорогое - по стоимости оно не приблизилось к "достандартному" оборудованию, а функциональность (скорость, дальность работы и пр.) у них примерно одинаковая. Да и главный плюс систем WiMAX - совместимость продуктов разных производителей - обеспечена еще не полностью. Фактически все "новшества" стандарта IEEE 802.16-2004 были реализованы в нестандартных решениях еще до его принятия. По сути, нет того серьезного преимущества, ради которого операторы должны снимать нормально работающее оборудование и менять его на другое. Так что не следует ожидать стремительного перевода фиксированных систем ШБД на WiMAX.

Мобильный ШБД. Потенциально он может быть востребован огромной армией абонентов сетей сотовой связи. Отсюда и повышенное внимание к "мобильному" WiMAX. Это принципиально другая технология по сравнению с "фиксированным" WiMAX - они различаются даже на уровне алгоритма кодирования радиосигнала (и как следствие, абсолютно несовместимы). Стандарт на "мобильный" WiMAX (802.16e) принят, оборудование готовится к производству, к середине 2007 г. мы должны увидеть первые работающие образцы, а к концу года будет начата их сертификация WiMAX-форумом. Перспективы этой технологии, которую многие уже окрестили четвертым поколением мобильной связи (4G).

Однако здесь могут возникнуть не столько частотные, сколько "сервисные" проблемы. Голосовое общение - это естественная потребность, и возможность удовлетворить ее в мобильном режиме весьма привлекательна - отсюда успех сотовой связи. Скоростной выход в Интернет или получение видео "на ходу" (а именно видеоуслуги - основные "потребители" широкой полосы) способны вызвать определенные трудности. Разговаривать по телефону, находясь за рулем авто, можно вполне комфортно (при наличии комплекта связи "без рук"), а вот смотреть фильм - дел рискованное. Поэтому, насколько ШБД будет востребован в мобильном режиме, а значит, насколько будет востребован "мобильный" WiMAX, - это еще большой вопрос. Кроме того, помимо стандартов IEEE 802.16e-2005 и 802.20, на рынок высокоскоростной мобильной связи стремятся и другие технологии, такие, как HSDPA/HSUPA, EV-DO.

Часто сравнивают такие современные технологии передачи данных, как WiMAX и Wi-Fi. Несмотря на то, что обе технологии имеют созвучные названия и WiMAX технология появилась позже, то можно предположить, что WiMAX это усовершенствованная модель Wi-Fi, но это не так. Эти технологии имеют различные области применения. WiFi является технологией, в основном предназначенной для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений и построения беспроводных мостов. Технология Wi MAX, в свою очередь, предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался как городская вычислительная сеть (MAN). У WiMAX лучше качество связи, чем у WiFi. Когда несколько пользователей подключены к точке доступа Wi-Fi, они буквально «дерутся» за доступ к каналу связи. В свою очередь, технология WiMAX обеспечивает каждому пользователю постоянный доступ. Построенный на технологии WiMAX алгоритм устанавливает ограничение на число пользователей для одной точки доступа. Когда базовая станция WiMAX приближается к максимуму своего потенциала, она автоматически перенаправляет «избыточных» пользователей на другую базовую станцию.

Но Wi Max по-прежнему находится в зачаточном состоянии, и потребуются значительные вложения в данную инфраструктуру для получения коммерческой выгоды. Wi-Fi является уже самодостаточной системой и быстрое развертывание сетей WiFi не проблема сейчас.

Стоимость устройств.

Wi-Fi технология является более зрелой нежели WIMAX и сегодня Вы вряд ли найдете новый ноутбук без встроенного Wi-Fi модуля. WIMAX оборудование стоит дороже WIFI оборудования и ассортимент WIMAX оборудования более скудный. Это вызвано тем, что технология WiMAX более молодая. Производство устройств, оборудованных WiMAX модулем, только начало развиваться и до уровня оборотов WiFi устройств ему еще далеко. Стоимость базовых станций WiMAX также выше из-за дополнительных дорогостоящих компонентов.

Области применения.

Как и во многих других областях, в беспроводной передачи данных нет универсальной технологии. Под каждые конкретные задачи больше подходит WiMAX или WIFI. Если стоит задача предоставить широкополосный доступ к сети для пользователей - то больше, конечно подходит WiMAX, так как эта технология изначально была разработана именно с этой целью. Однако если стоит задача предоставить широкополосный доступ в ограниченном помещении, то технологии WIFI и WiMAX одинаково хорошо подходят для решения, при условии что низкий уровень помех или помехи вовсе отсутствуют. А для внедрения беспроводных систем безопасности или видеонаблюдения больше подходит WiFi, так как это направление уже достаточно неплохо развито.

Охват и масштабы:

Wi-Fi (IEEE 802.11)	WiMAX (IEEE 802.16)
беспроводные решения внутри зданий	беспроводные решения вне зданий
Точка - точка (PtP -Point to point)	Точка - много точек (PtMp - Point to multipoint)
сети небольшого масштаба (примерно 100м)	огромные беспроводные сети ( 7-10 км)
проблема «скрытого» узла (CSMA\CA)	Отсутствие проблемы «скрытого» узла (DAMA-TDMA)
Простые модуляции (64 бит) в стандартах a,g	Комплексная техника модуляции (256 бит)
Построение беспроводных мостов на дальние расстояния с применением множества ретрансляторов	Дальние беспроводные мосты без применения множества ретрансляторов

Масштабируемость и пропускная способность:

Wi-Fi (IEEE 802.11)	WiMAX (IEEE 802.16)
Фиксированная ширина полосы пропускания канала (20МГц)	Гибкая ширина полосы пропускания (1.5 - 20 МГц)
Несколько непересекающихся каналов (3-5)	Множество непересекающихся каналов
Максимальная скорость передачи данных - 54Мбит\с (зависит от ширины полосы)	Максимальная скорость передачи данных - 70Мбит\с при ширине полосы 20 МГц

IEEE 802.11 (Wireless LAN) представляет собой семейство стандартов "Wireless Ethernet". WiMAX (802.16) призван стать технологией широкополосного доступа вне помещений, в то время как стандарт WiFi (802.11) предназначен для Беспроводных решений, в основном внутри помещений.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum -- организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость -- до 1 Гбит/сек на ячейку.

WiMAX подходит для решения следующих задач:

· Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

· Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

· Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

· Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.

· Создания систем удалённого мониторинга (monitoring системы), как это имеет место в системе SCADA.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi-сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках городов.

...