По прогнозам аналитиков, рынок WLAN наберет обороты не раньше середины следующего года. Темпы его ускорения сегодня прогнозировать трудно, а загвоздка состоит в том, что две основные разновидности стандарта 802.11 несовместимы друг с другом

Рост популярности беспроводных технологий и завидная активность органов стандартизации привели к своеобразному «клонированию» некогда единого стандарта 802.11. Из его разновидностей хорошо известны 802.11a и 802.11b (последний именуется также Wi-Fi), однако в действительности эти стандарты составляют лишь малую долю разросшегося семейства. Если так пойдет и дальше, в скором времени для обозначения спецификаций 802.11 попросту не хватит букв латинского алфавита.

Несколько лет назад все было просто. Стандарт 802.11, в России больше известный как RadioEthernet, предусматривал передачу данных со скоростями до 2 Мбит/с и вполне соответствовал потребностям в пропускной способности беспроводных сетей. Последнее утверждение — не пустые слова. Несколько лет назад один из руководителей компании BreezeCom (ныне входит в состав Alvarion) поведал автору в кулуарной беседе, что в беспроводных сетях, построенных на оборудовании этой фирмы, ни разу не возникла необходимость в увеличении пропускной способности. (Следует иметь в виду, что 2 Мбит/с — предельное значение, предусмотренное стандартом; средняя же скорость передачи данных в сетях RadioEthernet при использовании технологии прямого расширения спектра, DSSS, составляет примерно 1,4-1,5 Мбит/с.)

Но вскоре ситуация стала стремительно меняться. Потребность в новых классах приложений, работе с мультимедиа и транспортировке смешанного трафика, которая активно подогревалась производителями беспроводного оборудования, стимулировала вывод сетей 802.11 на новые технологические рубежи.

«а» и «б»

Стандартам 802.11a и 802.11b посвящено огромное количество материалов, в том числе на русском языке (см. Сети, 2001, № 5, с. 30), поэтому ограничимся лишь кратким описанием.

Начало их разработке было положено во второй половине 90-х, когда в составе IEEE сформировались две противоборствующие группы, стремившиеся навязать индустрии собственный сценарий радикального увеличения пропускной способности сетей 802.11. Предводителем первой оказалась фирма BreezeCom, во главе второй стали Lucent Technologies и Intersil (бывшее подразделение Harris Semiconductor, выделившееся в самостоятельную компанию в июле 1999 года). Однако результат противостояния оказался несколько неожиданным: в один прекрасный день 1999 года на свет появились сразу два стандарта — 802.11a и 802.11b.

В покорении рынка на сегодняшний день пока преуспел только второй: свою роль тут сыграли большая проработанность технологии, готовность элементной базы и, как следствие, ценовой фактор. В результате оборудование 802.11b выпускается множеством компаний (3Com, Alvarion, Avaya Communication, Cisco Systems, Lucent Technologies, SMC Networks и др.), а заказчики воспринимают его как наиболее естественный выбор для построения беспроводных сетей.

Путь технологии 802.11a к сердцам пользователей оказался более тернистым, и долгое время все ограничивалось обещаниями. И вот несколько недель назад дело перешло в практическую плоскость: 5 сентября молодая американская компания Atheros Communications объявила о начале оптовых поставок комплекта AR5000, состоящего из двух микросхем и позволяющего создавать оборудование для беспроводных локальных сетей 802.11а. Не исключено, что в ближайшее время о готовности своих продуктов сообщит главный конкурент Atheros в этом секторе рынка — Radiata Communications (в феврале нынешнего года приобретена Cisco Systems).

Любопытно, что, четко выполнив технические требования указанного стандарта, фирма Atheros предусмотрела возможность функционирования своих микросхем в турбо-режиме, который (за счет объединения двух частотных каналов) обеспечивает увеличение максимальной скорости передачи данных до 72 Мбит/с. По заявлению производителя, заинтересованность в приобретении AR5000 уже проявили Card Access, Intermec, Proxim, TDK и другие компании, так что в самые ближайшие месяцы на рынке должны появиться первые коммерческие экземпляры оборудования для сетей 802.11a (точки доступа и адаптеры). Тем не менее, по прогнозам аналитиков, данный сегмент рынка наберет обороты не раньше середины следующего года.

Темпы его ускорения сегодня прогнозировать трудно. Загвоздка состоит в том, что две основные разновидности стандарта 802.11 несовместимы друг с другом. Документом IEEE Std. 802.11b-1999 предусмотрены работа в частотном диапазоне 2,4 ГГц, который не подлежит лицензированию во многих странах, и использование метода прямого расширения спектра. Закрепленная в стандарте максимальная скорость передачи составляет 11 Мбит/с (реальная пропускная способность равна 6-7 Мбит/с). Стандарт 802.11a предполагает переход в диапазон 5 ГГц, а вместо технологии расширения спектра в нем применяется метод кодированного ортогонального частотного мультиплексирования (Coded Orthogonal Frequensy Division Multiplexing, COFDM), разделяющего одну высокочастотную несущую на несколько поднесущих. Максимальная скорость передачи (теоретически) может быть доведена до 54 Мбит/с.

Указанная несовместимость означает: организациям, вложившим немалые средства в построение сети 802.11b, при переходе на более скоростную разновидность стандарта придется начинать фактически с нуля. Правда, потребность в столь резком увеличении пропускной способности остается под вопросом (если, конечно, заказчик не настроился на передачу высококачественного потокового видео по беспроводной сети). Ситуация усугубляется еще и тем, что пока апологеты сетей 802.11a переходили от слов к делу, у их любимого стандарта появились новые конкуренты, в том числе в стенах самого института IEEE.

«Разгоняем» 802.11b

В марте 2000 года в составе IEEE была сформирована рабочая группа g (до сентября прошлого года — High Rate 802.11b Study Group), участники которой сконцентрировали свои усилия на расширении спецификаций физического уровня стандарта 802.11b (802.11b PHY). Их главной целью стало увеличение максимальной пропускной способности сетей 802.11b до 20 Мбит/с (а возможно, и до больших значений) при сохранении ключевых характеристик 802.11b, использовании частотного диапазона 2,4 ГГц и обеспечении обратной совместимости с сетями 802.11 на уровне протокола доступа к среде передачи (MAC).

Напомним, что стандарт 802.11b допускает четыре скорости передачи данных (1; 2; 5,5 и 11 Мбит/с), а спецификации уровня MAC обеспечивают функционирование в одной сети устройств, поддерживающих различные скорости. Это стало возможным, поскольку спецификации 802.11 MAC в явном виде предусматривают применение алгоритмов интерпретации сведений, относящихся к пропускной способности, и вычисления ожидаемой «длительности» одного пакета, хотя конкретная станция может не поддерживать скорость, на которой этот пакет передается.

Предназначение 802.11g — содействовать распространению таких возможностей на более высокие скорости передачи за счет применения более эффективного метода кодирования сигналов, однако в нынешнем году процесс стандартизации этих спецификаций столкнулся с неожиданным препятствием. В рабочую группу 802.11g поступило два конкурирующих предложения. Корпорация Texas Instruments представила алгоритм, основанный на методе двоичной свертки (Packet Binary Convolution Coding, PBCC) с единственной рабочей частотой модулируемого сигнала, а фирма Intersil — технологию OFDM, в которой используется несколько несущих. Несмотря на то что инициатива TI с самого начала не получила поддержки в IEEE, альтернативный вариант также не набрал необходимых 75% голосов ни на одном из заседаний IEEE. Существенно, что оба варианта уже активно применяются в сетевой индустрии, а PBCC был даже рекомендован IEEE для сетей 802.11b. Не исключено, впрочем, что к моменту выхода из печати этого номера «Сетей» окончательный выбор в пользу предложения Intersil все же будет сделан. Принятия же окончательной версии стандарта 802.11g стоит ожидать лишь к концу будущего года.

Обратную совместимость оборудования 802.11g с устройствами 802.11b обеспечит использование одного и того же формата заголовков пакетов. Это означает, что оборудование нового стандарта можно будет устанавливать в существующие беспроводные локальные системы. Наряду с возросшей скоростью передачи данных указанное обстоятельство обещает превратить 802.11g в грозного соперника 802.11a.

Поддержка QoS

По мере увеличения доли смешанного трафика в беспроводных сетях 802.11b и переноса в них приложений VoIP проявляются слабые места этого стандарта, в том числе отсутствие встроенных средств обеспечения качества сервиса. Стандарт 802.11e, подготовка которого ведется одноименной рабочей группой IEEE, призван устранить данный недостаток.

В ноябре прошлого года был утвержден документ QoS Baseline, определяющий эффективные методы обработки мультимедиа-трафика в беспроводных сетях, алгоритмы согласования передачи (синхронной и организуемой методом опроса), а также адаптивные интерфейсы для обработки потокового трафика, которые регулируют доступ к протоколам вышележащих уровней и взаимодействие с соседними подсетями. Применение механизмов прямой коррекции ошибок (Forward Error Correction, FEC), избирательной повторной передачи и динамической смены канала позволило повысить устойчивость и пропускную способность каналов. Предусмотренная в QoS Baseline централизованная диспетчеризация каналов гарантирует отсутствие коллизий и, как следствие, большую надежность при доставке трафика, особенно чувствительного к временным задержкам. В результате появляется возможность существенно уменьшить среднюю задержку передачи и ее флуктуации. Поддержка QoS обеспечивается даже в корпоративной среде, состоящей из нескольких перекрывающихся беспроводных подсетей.

Документ QoS Baseline станет основой спецификации 802.11e, которая, по сути дела, представляет собой расширение стандарта 802.11b. Сообщается, что он совместим с будущим стандартом 802.11g и даже с 802.11a. По данным консорциума Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), для обеспечения различных уровней QoS в спецификациях 802.11e предусмотрено использование протокола Resource Reservation Protocol (RSVP) и механизма приоритизации очередей.