27 Вопрос. Интерфейсы WiFi, WiMax, стандарт 802.11
Wi-Fi — это современная и перспективная беспроводная технология, которая использует радиоканалы для передачи данных. Данная технология предполагает наличие точки доступа/маршрутизатора Wi-Fi (стандарты 802.11a/b/g/n), которая обеспечивает стабильный доступ к сети из некоторой области радиусом до 45 метров в помещении и 90 метров на открытом пространстве (радиус действия зависит от многих условий и в вашем случаем может меняться).
IEEE 802.11 — определяет набор протоколов для самых низких скоростей передачи данных и является базовым стандартом WLAN.
IEEE 802.11a — Протокол не совместим с 802.11b и несет в себе более высокие скорости передачи чем 11b. Использует частотные каналы в спектре 5GHz. Максимальная пропускная способность до 54Мбит/c.
IEEE 802.11b — стандарт использует более быстрые скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Использует частотные каналы в спектре 2.4GHz. Максимальная пропускная способность до 11Мбит/c.
IEEE 802.11g — стандарт использует скорости передачи данных эквивалентные 11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 11b. Максимальная пропускная способность до 54Мбит/c.
IEEE 802.11n — на данный момент это cамый передовой коммерческий Wi-Fi стандарт, который использует частотные каналы в спектрах 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Максимальная пропускная способность до 300 Мбит/c.
Для более детального представления, привожу сравнительную таблицу стандартов беспроводной связи, в которой содержится подробная информация о таких технологиях как: Wi-Fi, WiMax, Bluetooth v 1.1, Bluetooth v 2.0, Bluetooth v 3.0, UWB, ZigBee, инфракрасный порт.
Сравнительная таблица беспроводных стандартов связи Wi-Fi, WiMax, Bluetooth v 1.1, Bluetooth v 2.0, Bluetooth v 3.0, UWB, ZigBee, инфракрасный порт.
Публичные хот-споты (hot spot — точка подключения к беспроводной сети WLAN, а если дословно то «горячее место», «горячая точка») часто встречаются в местах общественного пользования: аэропортах, вокзалах, гостиницах, ресторанах, кафе, магазинах, библиотеках. Подключиться к таким сетям можно свободно на территории заведения или недалеко от него. В некоторых требуется авторизация, при этом логин и пароль вам выдадут после того, как вы оплатите услуги этого заведения.
Глобальная совместимость. Wi-Fi — это семейство глобальных стандартов (несмотря на некоторые ограничения, существующие в разных странах), поэтому по идее устройство, произведенное в США, должно прекрасно работать в странах СНГ. И наоборот.
Правовой аспект. В различных странах по разному подходят к использованию частотного диапазона и параметрам передатчиков/приемников беспроводного сигнала стандартов IEEE 802.11. В одних странах, к примеру, требуется регистрация всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений. В других налагается ограничение на используемые частоты или мощность передатчика.
В странах СНГ использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Если вы хотите связать радиоканалом два соседних дома, рекомендуется обратиться в вышеупомянутый надзорный орган.
Стабильность связи. Стандартные домашние Wi-Fi маршрутизаторы распространенных стандартов 802.11Ь или 802.11g имеют радиус действия порядка 40-50 метров в помещении и до 90 метров снаружи. Некоторые электронные устройства (микроволновка), погодные явления (дождь) ослабляют уровень сигнала. Также расстояние зависит от рабочей частоты и других факторов. Более детально узнать о факторах, которые влияют на беспроводную связь Wi-Fi вы можете здесь.
Перекрестные помехи. При большой плотности точек доступа могут возникнуть проблемы доступа к открытой точке доступа при наличии рядом хотспота, работающего на том же или соседнем канале и использующем шифрование.
Факторы производства. К сожалению, производители не всегда четко придерживаются стандартов, поэтому некоторые устройства могут работать нестабильно или на меньших скоростях.
Энергопотребление. Достаточно высокое потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.
Безопасность. Стандарт шифрования WEP, по-прежнему остается одним из популярных и относительно легко взламываемых, а более совершенный протокол WPA, к сожалению, не поддерживают многие старые точки доступа. Более надежным и совершенным на сегодня считается протокол WPA2.
Ограниченная функциональность. При передаче небольших пакетов данных к ним присоединяется большое количество служебной информации, что ухудшает качество связи. Поэтому Wi-Fi не рекомендуется использовать для работы в IP-телефонии, использующей протокол RTP: качество связи не гарантировано.
WiMax — это аббревиатура расшифровывается как Worldwide Interoperability for Microwave Access, что дословно в переводе означает «Международное взаимодействие для микроволнового доступа». Технология использует высокую степень защиты для передачи данных, что идеально подходит для ведения бизнеса. В WiMAX используется тройное шифрование данных посредством алгоритма DES 3.
WiMAX базируется на стандарте IEEE 802.16 (не путать с IEEE 802.11). Сеть на базе этой технологии строится на основе базовых и абонентских станций и оборудования, связывающего между собой базовые станции, с поставщиком Интернета и других сервисов. Используемый рабочий диапазон от 1,5 до 11 ГГц. Скорость может достигать 70 Мбит/с. Не требуется прямая видимость между базой и приемником.
Для связи между базами используются частоты от 10 до 66 ГГц. Скорость может достигать 120 Мбит/с. Необходима прямая видимость между базами и наличие хотя бы одной базы, подключенной к сети Интернет с помощью проводных технологий. Радиус действия — 6-10 км для «статичных» абонентов и 1-5 км -для «мобильных», передвигающихся на скорости до 120 км/ч.
Аутентификация поддерживается как часть взаимного уровня цифровых сертификатов Х.509 (РК1). Устройства WiMAX имеют уникальные сертификаты, один для данного типа устройств, один для данного производителя. По сути, достигается защита потоков данных, заслуживающая полного доверия. По этой причине на базе WiMax даже появляются виртуальные частные, конфиденциальные сети (VPN). Они дают возможность сформировать защищенные коридоры, служащие для передачи информации как удаленным пользователям, так и с сотрудниками компании.
В условиях города и частного сектора не смотря на постройки, деревья и даже погоду, WiMAX способен по средством радиоканала передавать необходимые данные. Провайдер установив передатчики WiMAX в разных частях города открывает огромную по нынешним меркам возможность подключения к Интернету в доступной зоне действия сети.
Кроме этого, WiMAX может быть использован для голосовой и видео-связи высокого качества. Как вы понимаете, WiMAX призван решить три основных требования к сетевым соединениям, высокую пропускную способность, надёжность и мобильность. За технологией WiMaX будущее потому что она дает возможность выполнять работу по проектам в любом месте и открывает доступ ко всем вашим бизнес-приложениям.
По теме «Интерфейс стандарта Wi-Fi»
Все большую часть рынка коммуникаций занимают устройства для передачи данных без проводов. Беспроводные решения широко применяются как в сетях передачи данных, так и в отдельных системах: для передачи данных в измерительных и управляющих системах, аудио- и видеоинформации в системах защиты и безопасности, кодов в системах навигации, а также для выполнения многочисленных задач M2M (machine-to-machine) автоматизации. Использование технологии WiFi (Wireless Fidelity) также является одним из популярных решенийдля организациибеспроводного доступа в Интернет. Ширина полосы частот стандарта WiFi составляет 2400–2483,5 МГц. WiFi модуль W24 (рис. 1) поддерживает две модификации WiFi стандарта — IEEE 802.11b и IEEE 802.11g. Мощность передатчика составляет 17 дБм (50 мВт) и 15 дБм (32 мВт) соответственно. Выбор режима работы WiFi модуля выполняется при подключении автоматически.
Стандарт IEEE 802.11 описывает общий протокол управления доступом к передающей среде (Media Access Control, MAC) и несколько физических уровней беспроводных локальных сетей. На MAC-уровне решаются задачи по определению занятости радиоканала и управлению физическим уровнем для осуществления передачи фреймов с данными. Рассмотрим отличие стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.11g на физическом уровне. В первом случае в WiFi модуле W24 реализованы следующие схемы модуляции: BPSK, QPSK, CCK, DSSS. Во втором — BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, OFDM [1].
BPSK (Binary Phase Shift Keying) — двоичная фазовая манипуляция, один из основополагающих методов беспроводной передачи данных, основанный на изменении фазы высокой несущей частоты в зависимости от значений двоичных разрядов передаваемого сигнала.
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) — квадратурная фазовая манипуляция, она отличается от BPSK использованием 4 возможных сдвигов фазы для каждой пары двоичных разрядов.
CCK (Complementary Code Keying) — кодирование с использованием комплементарных последовательностей, предназначено для увеличения скорости передачи данных и помехоустойчивости.
QAM (Quadrature Amplitude Modulation) — квадратурная амплитудная модуляция. Биты данных представляются путем изменения центральной частоты передачи данных, а также изменения амплитуды сигналов в дополнение к сдвигам фазы. Применяется для повышения скорости передачи данных. В частности, в 64-QAM используются 64 комбинации фазы и амплитуды для кодирования одного символа разрядностью 6 бит.
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) — расширение спектра методом прямой последовательности, применяется с целью уменьшения как внутренних, так и внешних помех. Несущая частота модулируется цифровым кодом со скоростью передачи битов намного большей, чем полоса частот информационного сигнала.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) — мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам, заключается в распределении модулированного сигнала по нескольким несущим частотам. Вследствие этого удается увеличить скорость передачи данных и снизить влияние помех, связанных с многолучевым распространением [2].
Рассмотрим некоторые функции, реализованные на MAC-уровне. Сканирование — процесс поиска точки доступа. При пассивном сканировании производится анализ уровня сигнала по каждому из доступных каналов с целью выбора соединения с наилучшим качеством сигнала. Данная информация поступает от одной или нескольких точек доступа, которые посылают в широковещательном режиме пакет-маяк (beacon). Пакет-маяк содержит информацию о точке доступа, включая идентификатор зоны обслуживания (SSID — Service Set Identifier) и поддерживаемую скорость передачи данных. В случае активного сканирования новая точка сети посылает широковещательный запрос и получает немедленный ответ в виде beacon-пакета.
В WiFi модуле W24 предусмотрено 3 различных конфигурации каналов: Европа — 13 каналов, США — 11 каналов, Япония — 14 каналов. W24 может работать в двух режимах: Infrastructure Station Mode (рассмотренный выше) и Ad-Hoc Station Mode (режим неплановой сети — Independent Basic Service Set, IBSS). Во втором случае ответственность по распределению beacon-пакетов распределяется между всеми точками.
W24 поддерживает два режима аутентификации: стандартный, основанный на проверке WEP-ключа (Wired Equivalent Privacy), и продвинутый — WPA2 (WiFi Protected Access), основанный на применении симметричного алгоритма блочного шифрования AES (Advanced Encryption Standard). Аутентификация — одна из основополагающих категорий информационной безопасности, гарантирующая обеспечение подлинности путем проверки соответствия субъекта и того, за кого он себя выдает. В WiFi модуле W24 предусмотрены также механизмы защиты данных с использованием алгоритмов SHA (Secure Hash Algorithm, основная задача хеширования состоит в достижении наибольшего изменения выходного значения хеш-функции при незначительном изменении исходных данных) и 3DES (Data Encryption Standard, тройное применение стандартного алгоритма DES для увеличения длины ключа с 56 до 168 бит).
Открытость стандарта WiFi позволяет различным пользователям, применяющим разные платформы, работать в одной и той же беспроводной локальной сети, что является довольно существенным фактором для беспроводных локальных сетей общего доступа. Благодаря этому, модули WiFi обладают преимуществом по сравнению с модулями, использующими другие технологии беспроводной передачи данных. Разрабатывая систему на базе WiFi модуля W24, нет необходимости создавать специальное устройство для сопряжения с персональным компьютером (ПК) или другим стандартным мобильным устройством (карманный ПК, коммуникатор, мобильный телефон).
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: