Компьютерные сети. 5-е издание

Дальнейшее было труднее. Первая проблема — найти подходящий диапазон частот, который был бы доступен, желательно во всем мире. Решение сильно отличалось от варианта, используемого в мобильных сетях. Отказавшись от необходимости покупать дорогую лицензию на конкретный диапазон частот, 802.11 работает на частотах ISM-организаций (для некоммерческого использования в промышленности, научных и медицинских организациях), например, 902-928 МГц, 2.4-2.5 ГГц, 5.725-5.825 ГГц. Всем устройствам разрешается использовать эти частоты при условии, что они ограничивают свою мощность передачи, чтобы не создавать помех в работе других устройств. Конечно, это означает, что 802.11-передатчики могут помешать работе домашних беспроводных телефонов, устройств, открывающих двери гаражей, и микроволновых печей.

802.11-сети образуются ноутбуками, мобильными телефонами и AP-инфраструктурами (AP, access point — точка доступа), которые располагаются в зданиях. Точки доступа иногда называют базовыми станциями. Точки доступа соединяются с проводной сетью, и вся связь между клиентами сети проходит через точку доступа. Кроме того, клиенты сети могут общаться друг с другом напрямую, например пара офисных компьютеров может обмениваться информацией без точки доступа в здании. Такая конфигурация называется беспроводной локальной сетью (ad hoc network). Она используется намного менее часто, чем режим с точкой доступа. Оба режима показаны на рис. 1.30.

Рис. 1.30. Беспроводная сеть с точкой доступа (а); специальная сеть (б)

Передача сигналов в 802.11 осуществляется через воздушное пространство, а условия сильно зависят от окружающей среды. На частотах, используемых 802.11, радиосигналы отражаются от твердых объектов, таким образом, получатель может регистрировать не только основной сигнал, но и многократное эхо с нескольких направлений одновременно. Переотраженные сигналы могут заглушать или усиливать друг друга, приводя к колебанию уровня полученного сигнала. Это так называемые замирания вследствие многолучевого распространения. Данный эффект продемонстрирован на рис. 1.31.

Основной способ, позволяющий преодолеть меняющиеся условия беспроводной передачи, — передача информации несколькими независимыми путями. Таким образом, данные, вероятно, будут получены, даже если один из путей окажется заглушен из-за эффекта замирания. Эти независимые пути, как правило, встраиваются в цифровую схему модуляции на физическом уровне. Вариантов много — использование нескольких частот в пределах разрешенной полосы, варьирование путей передачи между разными парами антенн или повторение битов через некоторые промежутки времени.

Различные версии 802.11 использовали все перечисленные методы. Согласно начальному (1997) стандарту беспроводная ЛВС работала на скорости 1 или 2 Мбит/с, скачкообразно переключая частоты или размазывая сигнал по разрешенному частотному диапазону. Почти сразу люди стали жаловаться, что это слишком медленно, и началась разработка более быстрого стандарта. Вариант с широкополосными сигналами стал стандартом в 1999 году, 802.11b работал со скоростью до 11 Мбит/с. Стандарты 802.11a (1999) и 802.11g (2003) стали использовать другую схему модуляции — OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов). Данная схема делит широкую полосу спектра на множество узких фрагментов, по которым параллельно передаются различные биты. Улучшенная схема, которую мы изучим в главе 2, повысила скорость передачи 802.11a/g до 54 Мбит/с. Это — существенное увеличение, но люди все еще хотели, чтобы поддерживалась большая пропускная способность. Последняя версия — 802.11n (2009) — использует более широкие частотные диапазоны и до четырех антенн на компьютер, что позволяет достигнуть скоростей около 450 Мбит/с.

Рис. 1.31. Замирания вследствие многолучевого распространения