Некоторые тенденции развития беспроводных технологий WiFi, WiMax, WLAN действующих на частоте 2,4 ГГц

Сейчас многие из этих незамеченных усилий просто обязаны принести обильные плоды. В новом, 2006 году астрология сулит компаниям безграничные возможности, но также и потенциальную опасность разорения, если компании и клиенты не будут принимать мудрые и дальновидные решения. Так ли это на самом деле, попробуем обсудить в данной статье.

Мировой рынок беспроводных технологий WiFi, WiMax, WLAN

Невероятно быстрые слияния компаний и высокая активность по завоеванию рынка, которыми был насыщен 2005 год, так же как и остановка развития на некоторых сегментных рынках, вынудили небольшие компании искать убежище у больших партнеров или даже бывших конкурентов, союз с которыми позволил бы им показать положительную динамику развития в 2006 году. Поэтому список имен основных игроков на беспроводном рынке в этом году начинался с названий небольших фирм и подразделений, таких как Sprint Nextel Corp., Cingular Wireless LLC и AT&T Wireless, а заканчивался акционерными обществами и компаниями с мировым именем, такими как Cisco Systems Inc и Juniper Networks Inc, озабоченными консолидацией и получением преимуществ перед конкурентами на рынке. Приобретение Cisco компании Airespace почти за $450 млн в начале года было важнейшим определяющим моментом для рынка WLAN, демонстрируя, что не будет никакого возвращения к концепции централизованно управляемых сетей Wi-Fi. Пока, однако, в основной массе реализованных приложений для voice-over-WLAN, RFID и управления мультимедиа через Wi-Fi не наблюдается выполнение основных запланированных этапов по переходу от старой концепции, но ожидается, что все изменится в ближайший год или полтора (табл. 1).

Беспроводные технологии WiFi, WiMax, WLAN

Теперь уже точно можно говорить о том, что большинство новых стандартов и технологий, анонсированных как скорое и необходимое развитие уже существующих, остались практически на той же стадии развития, что и 12 месяцев назад. Для некоторых из самых громких, таких, как работа в сети с ячейками (Mesh Networking), WiMax, сближение стационарных и мобильных технологий и высокоскоростная беспроводная связь 802.11n, заинтересованная общественность наблюдала существенные технологические события в 2005 году, но все они фактически не появились на рынке до 2006-го, а 802.11n, вероятно, не появится и до 2007 года.

При этом, как это ни парадоксально, муниципальная Mesh Networking получила серьезное «впрыскивание адреналина», в котором она давно нуждалась благодаря громким дебатам, окружающим планы штата Филадельфия относительно охвата всего города сетью открытого доступа. Контракт по реализации этого проекта был подписан в 2005 г., а сеть должна быть создана и введена в строй в следующем году. Это сегодня, пожалуй, самый яркий пример того, когда общественность действительно опробует и проверит, как хорошо Mesh Network функционирует в переполненной радиосигналами окружающей среде с точки зрения корпоративного и муниципального применения данной технологии.

Год 2005 также был годом так называемой технологии pre-WiMax, поскольку корпорация Intel и сообщество заинтересованных продавцов громко рассказывали о выгодах мобильной широкополосной сети (WiMax), в то время, как фактическое тестирование совместимости и возможностей едва успевало за таким развитием событий. Но первые стадии испытаний (выполненные в Пекине, как и полагается) теперь полностью завершены, и технология 802.16e — основа мобильного стандарта WiMax — была совсем недавно ратифицирована. Это означает, что фактически мы должны увидеть первые образцы серийного WiMax оборудования в следующем году и, если немного повезет, частичную функциональную совместимость между быстродействующими широкополосными сетями.

В то время как остальная часть мира ждет все откладываемого испытания функциональной совместимости WiMax, жители Южной Кореи настойчиво продвигаются с их отечественным мобильным вариантом беспроводной технологии MAN. Сообщения в местной печати описывают, как Samsung демонстрирует пересылку сообщений между базовыми станциями WiBro на скорости до 80 миль в час. Корпорация представляет свою новую технологию во время встречи на высшем уровне государств APEC в ноябре. Причина такой спешки очевидна — Samsung хочет заранее захватить преимущество в мобильном беспроводном широкополосном рынке, особенно гарантируя возможность простого перехода на технологии корпорации Intel, которая является основной компанией, управляющей рынком WiMax. Есть все основания полагать, что планы Samsung сбудутся, ведь, в конце концов, WiBro получен на основе спецификации IEEE 802.16e, которая формирует основу мобильного WiMax и WiBro. Последний при этом, как ожидается, будет очень похож на WiMax в конечной ратифицированной спецификации.

Следует отметить, что максимальный радиус охвата Wi-Fi обычно не превышает нескольких сотен метров (типичный радиус охвата в помещении составляет 20-50 м, на улице — до 100 м). Станции же WiMax передают сигналы большой мощности, которая зависит от используемого радиодиапазона, а зона покрытия в среднем составляет 2…3 км. Исходя из этого, можно говорить о том, что WiMax и Wi-Fi вряд ли будут соперниками. WiMax скорее будет конкурировать с системой сотовой связи третьего поколения (3G), которая будет обеспечивать доступ к информационным ресурсам сначала в городах, а затем и в сельской местности. Скорее всего, Wi-Fi, WiMax и 3G сети будут сосуществовать вместе, занимая различные рыночные ниши. В связи с этим можно предвидеть появление в ближайшем будущем КПК, ноутбуков и других мобильных устройств, оснащенных модулями, позволяющими работать в беспроводных сетях различной технологии (в помещении с Wi-Fi, в других местах — с WiMax или 3G). Что касается «классического» Wi-Fi, самым заметным событием в этом году стала попытка внедрения этой технологии в самолетах. Идея состоит в том, чтобы обеспечить пассажирам возможность беспроводного доступа к WEB-ресурсам в течение полета, для чего необходимо установить соответствующее оборудование на борту самолета. Однако это один их тех сервисов, которые явно не торопятся внедрять американские авиалинии. Во-первых, установка подобного оборудования — недешевое удовольствие, во-вторых, в США Федеральная Комиссия по связи FCC (Federal Communications Comission) только недавно одобрила основную концепцию. Тем не менее, множество азиатских авиалиний изучают эту технологию, а Lufthansa, которая уже имеет подобный работающий сервис, берет $ 30 в час за предоставление такого доступа в бизнес-классе при перелетах через Атлантику. Не утихает дискуссия и об обеспечении безопасности в сетях Wi-Fi. В США, по меньшей мере, один мегаполис сообщил об утечках информации из-за нарушения систем безопасности WiFi: Проблемы безопасности в беспроводных коммуникациях, судя по всему, будут в центре внимания и в следующем году, когда начнут вводиться в строй сети с технологией Mesh Network в метрополитенах крупных городов и начнется внедрение сетей WiMax. А пока получается, что в офисе работник предприятия не беспокоится за сохранность своих данных, передаваемых по протоколу 802.11, что является заслугой системных администраторов, однако, выйдя на улицу, этот же самый работник попадает совсем в другой беспроводной мир. Действительно, если охватившие весь город широкополосные беспроводные сети легко поддаются взлому, то в скором времени появится и форма «кибер-грабежа с насилием». Большинство новых пользователей Wi-Fi не знают, что при WEB-серфинге с помощью новых беспроводных сетей их компьютерные данные находятся в значительной степени в открытом доступе. А контролировать все пункты беспроводной сети в масштабах города, как это делает администратор в офисе, на сегодня кажется невыполнимой задачей.

Конвергенция беспроводных технологий WiFi, WiMax, WLAN

Конвергенция стационарных и мобильных технологий широко рекламировалась лидерами промышленности в этом году, но транспортная и клиентская часть все еще находится в фазе тестирования и испытаний, по крайней мере в американских компаниях Cingular Wireless LLC и Sprint Nextel Corp., именно в тех, которые были самыми агрессивными при выступлениях с планами конвергенции. Кроме того, не совсем ясно, что происходит с 802.11n — основой высокоскоростной беспроводной связи. Очевидно, что это был не самый удачный год для 802.11n, который использует «умную» технологию для антенны, чтобы обеспечивать скорость передачи данных 108 Мбит/с и более, что соответствует нормам по передаче данных для следующего поколения WLAN. В сообществе производителей, наконец, ликвидирован раскол, возникший в ходе спора о лучшем способе осуществить обновление, которое представляет собой активацию возможностей оборудования для обслуживания Wi-Fi-мультимедиа. Но теперь, судя по всему, единая спецификация имеет все шансы быть одобренной в следующем году институтом IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), что фактически означает появление первых сертифицированных продуктов на рынке к 2007 году.

Распространение WiFi, WiMax, WLAN

Несмотря на многочисленные задержки и обходные пути, используемые при продвижении беспроводных технологий, главным результатом прошедшего года можно назвать сдвиг в сознании общественности. Производители четко осознали один факт о Wi-Fi и других формах быстрых беспроводных технологий: большинство людей в ближайшем будущем ожидает, что быстрое (и предпочтительно бесплатное) беспроводное подключение будет доступным, когда они открывают свои портативные компьютеры в аэропортах, кафе, офисах, гостиницах и других общественных местах. Этот, казалось бы, незаметный поворот означает фактически новую эру в обеспечении мобильной связи. Несмотря на откровенно малые зоны покрытия беспроводными технологиями в мире, проблемы безопасности, завышенные тарифные планы и другие препятствия, люди все более и более приучаются к идее, что вокруг может существовать «невидимый» WiFi и вообще намного более осведомлены о новых появляющихся технологиях, чем это было когда-либо прежде. Именно это изменение в социальных ожиданиях позволит сетевым менеджерам, продавцам, провайдерам и производителям развивать и выгодно продавать созданные решения. При этом внимание общественности совершенно не акцентируется на проблемах, которые могут возникнуть при широком распространении и внедрении беспроводных технологий. 2006 год может стать годом, когда интерференция и сетевая перегрузка действительно начнут доставлять серьезные проблемы в таких технологиях как BlueTooth, Wi-Fi и в сетях WiMax, действующих на общественной нелицензируемой частоте 2,4 ГГц. Такая перегрузка уже является серьезной головной болью при проведении больших IT-выставок и подобных мероприятий. С каждым новым ноутбуком, КПК, и даже телефоном с установленным интерфейсом 802.11, с вводом в строй первых сетей WiMax интерференция и сетевая перегрузка станут настоящими «бичами» мобильных пользователей.

Технические проблемы WiFi, WiMax, WLAN

Проектировщики Wi-Fi сетей должны обеспечить надежное соединение, высокую скорость приема и передачи данных, непрерывную зону покрытия, безопасность и конфиденциальность информации. Тут их и подстерегает основная трудность, заключающаяся в том, что беспроводные ЛВС всецело полагаются на радиосвязь, которая сама по себе имеет определенные отрицательные стороны. Качество сигнала, приходящего на базовую станцию или мобильное устройство клиента, ухудшается по следующим причинам:

1. Радиосигнал ослабляется с расстоянием, даже если на его пути нет физических преград.
2. Радиоволны отражаются от стен, мебели и оборудования и идут от передатчика к приемнику сразу несколькими путями. В результате интерференции волн в точке приема могут возникать замирания сигнала.
3. Сигнал искажается радиопомехами от микроволновых печей, стартеров автомобильных двигателей, ламп дневного света и другого электрооборудования.

Связистам хорошо знакомы эти проблемы, но, к сожалению, их решение связано со снижением скорости передачи данных. В обычных проводных ЛВС скорость передачи лежит в пределах от 10 до 1000 Мб/с, а в соответствующих стандарту IEEE 802.11b беспроводных ЛВС не превышает 11 Мб/с. Оборудование, в котором реализованы новые протоколы IEEE 802.11a и IEEE 802.11g, позволяет достигать 54 Мб/с. Практически подготовлен новый стандарт IEEE 802.11, предусматривающий передачу данных со скоростью до 108 Мб/с. Указанные цифры отражают весьма оптимистичный взгляд на возможности Wi-Fi. На самом деле, скорость приходится снижать, чтобы компенсировать затухание радиосигнала, интерференцию переотраженных волн и влияние радиопомех.

В недавно опубликованных материалах Алекс Хиллс — специалист по электронике и вычислительной технике, профессор Университета Карнеги-Меллона — представил модификацию технологии, названную Smart Wi-Fi. Свою карьеру Хиллс посвятил созданию беспроводных технологий передачи данных, именно он спроектировал первую в мире беспроводную ЛВС Wireless Andrew и разработал инструмент для проектирования Wi-Fi сетей (Rollabout), поэтому есть все основания полагать, что Smart Wi-Fi может стать существенным шагом вперед.

В качестве эксперимента в Университете Карнеги-Меллона была установлена современная Wi-Fi сеть, которая ярко продемонстрировала все проблемы, с которыми сталкивается технология. В первую очередь наблюдалась серьезная перегрузка базовых станций и падение скорости передачи данных в местах скопления студентов (лекционные залы, столовая и пр.), связанная с ограниченными возможностями протокола множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов CSMA/CA. Чтобы устранить эту проблему, в Smart Wi-Fi реализованы тщательная настройка каналов и так называемое выравнивание нагрузки. Сеть Smart Wi-Fi может обслуживать множество пользователей, равномерно распределяя их по доступным базовым станциям. При этом, в случае изменения условий прохождения радиосигнала, Wi-Fi станция может увеличить или уменьшить свою соту за счет изменения мощности передатчика. В настоящее время базовые станции могут менять только собственную мощность, но в скором времени должны появиться дополнения к стандарту 802.11, согласно которым мобильные устройства также будут регулировать мощность своих передатчиков под управлением базовых станций. Вместе с динамическим выделением каналов все эти особенности должны заинтересовать производителей и потенциальных клиентов. Так, Cisco Systems недавно приобрела компанию Airespace, занимавшуюся развитием технологии Smart Wi-Fi, и теперь выпускает собственный продукт, наделенный подобными функциями под названием Aironet.

Наибольшее внимание уделяется вопросу конфиденциальности в Wi-Fi сетях. Изначально стандарт IEEE 802.11 предусматривал шифрование данных по протоколу WEP (Wired Equivalent Privacy) — сетевому стандарту конфиденциальности. Но большинству пользователей беспроводных ЛВС и в голову не приходит активировать в своем программном обеспечении функцию шифрования, поэтому сигнал посылается открытым и без труда может быть перехвачен. Впрочем, злоумышленники неоднократно получали доступ и к информации, зашифрованной по протоколу WEP.

Другая ахиллесова пята Wi-Fi сетей — авторизация доступа. Обычно клиенты авторизуются при помощи имени и пароля, но если злоумышленник может получить доступ к передаваемым данным, то ему не составит труда получить неавторизованный доступ к сети. В 2004 г. Появились стандарты WPA (Wi-Fi Protected Access) — защищенного доступа к Wi-Fi, а также IEEE 802.11X, регламентирующие усиленные методы шифрования и более надежные методы получения доступа к сети за счет применения шифровальных ключей. Все эти новшества были включены в Smart Wi-Fi, позволяя ей достигнуть принципиально нового уровня информационной защищенности. Следует отметить, что некоторые изготовители Wi-Fi оборудования принимают собственные меры по улучшению безопасности беспроводных ЛВС. Так, некоторые типы беспроводных ЛВС позволяют определить местоположение сетевого взломщика и заблокировать его сетевое устройство.

Российский рынок беспроводных технологий WiFi, WiMax, WLAN

Особенностью российского рынка беспроводных технологий и связи является то, что соотношение установленных к настоящему времени систем в сегментах беспроводных локальных сетей (WLAN) и беспроводного широкополосного доступа в масштабах города (Wireless Access) в денежном выражении составляет 10% и 90% соответственно.

Хотя рынок WLAN демонстрирует заметный рост (табл. 2), его объемы несопоставимы с инвестициями в оборудование Wireless Access. В начале января текущего года крупнейший американский производитель VoIP и WiMax оборудования — GlobeTel Communications (GTC) — объявила о подписании с российской компанией «Интернафта» рекордного контракта на строительство WiMax сети в 30 главных российских городах. По условиям сделки, «Интернафта» четырьмя траншами заплатит GlobeTel Wireless («дочке» GTC) $600 млн, но большинство аналитиков весьма скептично смотрят на этот проект.