ProNET
h
c
m
Мы не обсуждаем теорию, мы обсуждаем возможности и реализуем их на практике. ©
ProNET Company™

— Wi-Fi: решение, оптимальное по цене.

11.08.2010 в 11:56 — Прочитано 8146 раз

23-процентный рост числа чипсетов, произведенных в прошлом году для беспроводных локальных сетей, зафиксированный аналитическим отчетом компании In-stat/MDR, на этом фоне выглядит заметным достижением, несмотря даже на падение доходов производителей: конкуренция растет, цены падают, и абсолютный — и весьма значительный — прирост числа проданных устройств сопровождался четырехпроцентным падением доходов изготовителей (при суммарном объеме рынка соответствующих чипсетов около 217 миллионов долларов и 8 миллионах проданных устройств). Говоря о ближайших перспективах, Аллан Ноже (Allen Nogee), главный аналитик In-Stat, предрекает технологии Wi-Fi — а именно она составляет сейчас основной процент продаж беспроводных устройств — «невероятное сказочное путешествие». Попробуем вместе угадать, каких эпитетов может удостоиться эта технология в году настоящем, на который In-Stat запланировала ни много ни мало 78-процентный прирост числа произведенных чипсетов и примерно 50-процентный, до 324,5 миллионов долларов, прирост доходов их производителей.

Расстановка сил
Как уже упоминалось, большая часть проданных устройств принадлежит классу Wi-Fi (классификация ведена консорциумом WECA, www.wirelessethernet.org). Для передачи данных используется частота 2,4 ГГц, на которой может быть организовано три неперекрывающихся диапазона шириной 20 МГц или 14 — перекрывающихся.* Максимально достижимая для стандарта IEEE 802.11b (или Wi-Fi) скорость передачи данных — 11 Мбит/с. Максимальная излучаемая мощность, обусловленная стандартом — 100 мВт, дальность — в пределах 100 метров. Впрочем, на открытой местности дальность может достигать и больших значений (до 300-400 м), даже без использования специальных направленных антенн и дополнительных усилителей, а вот используемый метод доступа к среде, CSMA/CA, ограничивает фактическую скорость передачи данных 6 мегабитами в секунду.
В сентябре прошлого года появились первые устройства нового стандарта 802.11a, использующие для передачи данных новые, относительно свободные частоты — 5,3 и 5,8 ГГц и другой способ модуляции — OFDM, а уже в ноябре консорциум WECA присвоил этим устройствам новую классификацию — Wi-Fi5. Ценой меньшей дальности и значительно большей вычислительной сложности алгоритмов модуляции Wi-Fi5 должен был обеспечить скорость передачи до 54 Мбит/с. Однако жесткие требования по энергопотреблению и энергоемкость алгоритмов заставили производителей, по крайней мере на первых порах, искусственно ограничить скорость 30-40 Мбит/с (на практике 20 Мбит/с).
Сейчас уже можно сказать, что бурный старт у Wi-Fi5 не получился, о чем можно косвенно судить по изменениям в расстановке сил. До самого недавнего времени чипсеты для Wi-Fi производили, по сути, лишь две компании, Intersil и Agere. А вот о планах производства чипсетов для 802.11a сообщало множество вновь образованных фирм: Radiata (поглощенная впоследствии Cisco Systems), Atheros (первая, осенью прошлого года, выпустившая коммерческие чипсеты этого стандарта), Envara (с чипсетом, поддерживающим и Wi-Fi и Wi-Fi5), Resonext Communications, Synad Technologies, Spirea, Embedded Wireless Technologies, Tality — список можно продолжить. Аналитики ставили под вопрос судьбу и 802.11b, и даже нового стандарта 802.11g, использующего тот же, что и Wi-Fi, диапазон частот и позаимствованный у Wi-Fi5 способ модуляции — OFDM (и, соответственно, скорость передачи — все те же 54 Мбит/с). Дескать, оба отпадут за ненадобностью. Однако вскоре после появления первых устройств Wi-Fi5 список производителей чипсетов для старого доброго Wi-Fi пополнился сразу несколькими компаниями, среди которых Broadcom, Cirrus Logic, Marvell и Texas Instruments.

Свобода выбора
Вскоре появились и рекомендации: когда и какое оборудование — Wi-Fi или Wi-Fi5 — использовать.
Итак, вот что думает по этому поводу Джим Джейр (Jim Geier), один из ведущих аналитиков 80211Planet.com:
Wi-Fi предпочтителен, когда:
— определяющим требованием является максимальная дальность передачи. То есть для больших инсталляций, складских помещений и супермаркетов Wi-Fi обеспечит оптимальное решение по цене, просто из-за меньшего числа необходимых точек доступа;
— уже сделаны значительные инвестиции в оборудование стандарта Wi-Fi, и миграция потребует значительных дополнительных затрат;
— число пользователей беспроводных сетей невелико, они разбросаны по всей территории. В этом случае число пользователей на одну точку доступа будет относительно невелико и они не будут конкурировать за полосу пропускания.
А вот в каких случаях следует остановить выбор на Wi-Fi5:
— когда действительно требуется высокая скорость передачи данных и работают требовательные к полосе приложения, передающие большой трафик, например видео;
— в случае больших помех и интерференции в диапазоне 2,4 ГГц. В этом случае использование относительно свободной частоты 5,4 ГГц может оказаться предпочтительнее;
— высокая плотность размещения пользователей, например, в лабораториях, аэропортах и на конференциях. В этом случае меньший радиус соты и большая скорость передачи данных могут оказаться решающим преимуществом.
От себя добавлю, что, по опыту, стены и другие капитальные сооружения, даже без арматуры и других силовых и токопроводящих элементов, могут оказаться непреодолимым препятствием для Wi-Fi5. Так что эта технология предназначена в первую очередь для открытых пространств и холлов — в общем, для американских офисов.

Реалии
Итак, скорость передачи данных — одно из решающих преимуществ Wi-Fi5. Более того, с декларированными 54 Мбит/с его скорость, казалось бы, превышает скорость 10-мегабитного Ethernet и вплотную приближается к 100-мегабитному. Все это — при цене, в расчете на конечного пользователя уже вполне сопоставимой с тем самым Ethernet’ом: ведь даже без учета активного оборудования стоимость порта Ethernet в типичной структурированной кабельной системе может достигать 70-100 долларов.
Однако все так гладко выглядит только на бумаге.
Во-первых, и Wi-Fi, и Wi-Fi5 используют коллективный доступ к разделяемой среде с избежанием коллизий — CSMA/CA, характеризующийся большими накладными расходами и реализующий — по крайней мере, в соответствии со стандартом — лишь полудуплексную передачу данных. Во-вторых, как уже упоминалось, производители пока не очень торопятся разгонять свои «железки» до 54 Мбит/с — хотя бы из соображений энергопотребления и теплоотвода. Конечно, с освоением более высоких проектных норм, введением эффективных алгоритмов энергосбережения (а работы в этом направлении ведутся) и даже просто расширений стандарта IEEE 802.11a, использующих для передачи данных лишь часть доступного частотного диапазона, ситуация изменится. А пока... Пока реалиями являются, скорее, 5-6 Мбит/с для Wi-Fi и около 20 Мбит/с — для Wi-Fi5. В дальнейшем, при реализации максимальной для Wi-Fi5 скорости 54 Мбит/с, фактическая скорость достигнет отметки 30 и более Мбит/с.
Дальнейшее увеличение скорости может быть связано, скорее, с принятием расширений стандарта, например, использующих для организации домена коллизий и определения правил доступа к среде лишь один из доступных в Wi-Fi5 52 частотных каналов, а остальные — для синхронной квотированной передачи данных.

Wi-Fi телефон Spectralink
О возможностях технологии позволяют судить и беспроводные телефоны Spectralink, продвигаемые на российском рынке компанией CompTek. Как можно судить по результатам отчета, опубликованного на сайте, благодаря довольно высокой мощности передатчиков (100 мВт) радиус покрытия от одной точки доступа достигал 20-30 метров в здании с железобетонными перекрытиями. Правда, для обеспечения качественной связи приходится дополнительно, по крайней мере до принятия соответствующих стандартов, использовать менеджер QoS: сервер Spectralink SVP, который заметно добавляет в цене к стоимости законченного решения.
Заметим — очень скоро функциональностью беспроводного IP-телефона сможет обладать почти любой карманный компьютер, при условии наличия интерфейса CompactFlash или PCMCIA** и гнезда для подключения телефонной гарнитуры. Ведь производительность процессоров КПК непрерывно растет (она и сейчас достаточна для работы некоторых кодеков), а сам программный IP-телефон скоро станет всего лишь одним из приложений встроенной в КПК операционной системы.
Еще одна тенденция: стирание граней между различными типами оборудования. Традиционно было принято выделять следующие виды беспроводных устройств: абонентские адаптеры, беспроводные мосты (точка-точка) и беспроводные точки доступа, оптимизирующие дисциплину в эфире для соединений точка-многоточка (или access points). Все в том же феврале (месяц оказался на удивление богат событиями) D-Link анонсировала комбинированное устройство, DWL-900AP, которое может быть на выбор: мостом, точкой доступа или абонентским устройством (с подключением к хосту по Ethernet). В режиме точки доступа DWL-900AP поддерживает роуминг в пределах сегмента сети, аутентификацию и сегрегацию по MAC-адресу (хоть и слабая защита, но все лучше, чем никакой), шифрование трафика по протоколам WEP с длиной ключа 64 и 128 бит. Прибор управляется по SNMP и при этом в режиме моста точка-точка способен устанавливать соединения на расстояниях, при условии прямой видимости, в пределах 300 метров. Весь этот перечень — при рекомендованной цене 130 долларов...
http://www.dlink.com/products/wireless/dwl900ap/dwl900ap.tif
Некоторые, быть может, помнят концептуальные планшетные компьютеры, анонсированные Microsoft. Так вот, Viewsonic, до этого связывавшая свой бизнес в основном с мониторами, начинает поставки новинки, эту концепцию реализующей: беспроводного монитора ViewSonic Airpanel 100. Этот планшетный компьютер с установленным на нем терминальным приложением и беспроводным интерфейсом позволит мобильным пользователям получать доступ к серверным приложениям по протоколам ICA и RDP, реализуя концепцию беспроводного «тонкого клиента» с ЖК-экраном разрешением 800×600 (или, на выбор, 600×800 — планшет допускает работу в двух положениях), встроенным процессором StrongARM, 32 Мбайт постоянной и 128 Мбайт оперативной памяти. В спецификации, в дополнение к изложенному, говорится о совместимости с приложениями IP-телефонии, но, к сожалению, ни слова о продолжительности работы без дополнительной подзарядки. Беспроводные интерфейсы, на выбор, GPRS, Wi-Fi, Wi-Fi5, Bluetooth и другие.


http://www.viewsonic.com/downloads/airpanel100/airpanel100_h.tif
http://www.viewsonic.com/downloads/airpanel100/airpanel_application_h.tif

И, наконец, еще одна тенденция: в семействе мультистандартных беспроводных чипсетов, поддерживающих работу (по очереди или одновременно) в стандартах Wi-Fi и Wi-Fi5, наметилось пополнение — разработанный Atheros КМОП-чипсет, который поддерживает работу сразу во всех стандартах a, b и g, предоставляя пользователю возможность выбора любого из шестнадцати каналов с пропускной способностью 54 Мбит/с. При этом суммарная (без наложения и повторного использования частот) пропускная способность радиоэфира, в зависимости от частотных юрисдикций, составляет от 864 до более 1 Гбит/с. Правда, как уже говорилось выше, для получения реальной пропускной способности недурно бы ввести поправочный коэффициент — 0,6-0,7, но даже с этим коэффициентом все равно получается неплохо. Кстати, воодушевившись достигнутым, Atheros даже взяла на вооружение новый маркетинговый клич — OFDM Anywhere, но, если честно, мне так и не понятно, каким образом, сложив три доступных полосы в диапазоне 2,4 ГГц и 12 — в диапазоне 5 ГГц, можно получить ответ 16, а в некоторых европейских юрисдикциях — и все 22?

Наш пострел и здесь успел
Словом, уже почти ничто не заставляет усомниться в том, что Wi-Fi — технология чрезвычайно перспективная, относительно дешевая, скоростная и богатая приложениями. Но и это еще не все. Будучи технологией стандартной, общепринятой и, вдобавок, обладающей единой сертифицирующей организацией — WECA, которая гарантирует совместимость прошедшего сертификацию оборудования, Radio-Ethernet, по крайней мере потенциально, обладает еще одной базовой возможностью — универсального доступа. Благодаря этой стандартности пользовательское оборудование совместимо с любой точкой доступа, беспроводным шлюзом или таким же (в режиме peer-to-peer) пользовательским адаптером.
Дальше, как говорится, возможны (и распространены на практике) три варианта. Точка доступа либо отказывает в беспроводном доступе, либо предоставляет его без всяких дополнительных условий, либо — за деньги, списывая их тем или иным образом с лицевого счета клиента или, как это принято в сети кофеен Starbucks, стоимость беспроводных услуг включается в общий счет.
Первый случай — закрытой корпоративной или домашней сети малоинтересен.
Второй получил право на жизнь благодаря двум внешним факторам: использованию технологией Wi-Fi (и Wi-Fi5) нелицензируемого участка спектра*** и наличию у ряда операторов «плоских» тарифных планов, в которых абонентская плата не зависит от объема загруженного трафика. То есть дополнительные мегабайты, отгружаемые в эфир, тоже бесплатны, и владелец беспроводной точки доступа, открывший с нее доступ в Интернет любому желающему, имеющему подходящий беспроводной адаптер, почти ничем не рискует, кроме незначительной прибавки к счету за электричество и, потенциально, угрозы вторжения в собственную локальную сеть.
Людей, считающих такой риск оправданным, нашлось на удивление много, движение по предоставлению бесплатного сетевого беспроводного доступа стало настолько распространенным, что получило сразу несколько нарицательных названий — и bootleg-net, и piranha-net (то есть сеть, пожирающая сети традиционных операторов). Более того, угрозу своим доходам почувствовали и традиционные и беспроводные операторы.
Тем не менее, судебных прецедентов, по имеющейся информации, пока не было, да и исход таких слушаний, если они все же начнутся, не ясен. Как говорится, возможны варианты.
Впрочем, нашлись и пользователи услуг платного доступа: несколько долларов за четверть часа, необходимых для того, чтобы получить почту и синхронизировать данные, а заодно — выпить чашку кофе, оказались вполне приемлемой ценой.
Пример: Wayport, провайдер беспроводного Интернета с точками доступа в 450 отелях и нескольких аэропортах, сообщил о 230-процентном росте числа пользователей в четвертом квартале прошлого года — в сравнении с третьим кварталом. Интересно, сколько это будет годовых? Появляются у этой компании и корпоративные клиенты, покупающие своим сотрудникам неограниченные эккаунты за 20 долларов в месяц.
Следующий, вполне очевидный шаг — создание национальной структуры роуминга, с автоматической авторизацией и автоматическим же списанием денег с лицевого абонентского счета. Работы в этом направлении ведутся.

ROI
Коммерческая эксплуатация технологий класса Radio-Ethernet насчитывает уж скоро десять лет и начиналась с таких экзотических (по крайней мере, тогда и — для России) приложений, как учет складских запасов или обновление товарных этикеток в торговых залах. Но даже тогда, несмотря на отсутствие стандартов, относительно невысокую производительность частотных интерфейсов и чрезвычайную дороговизну карточек (около 1200 долларов каждая) основные производители, Intermec и Symbol легко показывали на этих вертикальных рынках выход на рентабельность в течение 12-18 месяцев.
У нас, в силу ряда причин, подобный баланс до самого недавнего времени был положителен лишь для городских беспроводных сетей, что и обеспечило их преимущественное распространение.
Сейчас, с распространением беспроводных технологий на корпоративных рынках, у западных маркетологов в ходу другие выкладки, определяющим параметром в которых является время, сэкономленное во время разных совещаний благодаря просмотру почты, ответам на запросы и т. д. Простые выкладки показывают, что если в день, при стоимости рабочего времени 50 долларов в час, удается сэкономить таким образом хотя бы 45 минут, то годовая экономия составит ни много ни мало 9 000 долларов на человека. Что при 20 мобильных сотрудниках и стоимости инсталляции сети в пределах 40 000 долларов дает выход на рентабельность в течение 3 месяцев.
Ясное дело, в России и эти цифры будут другими, но чем не повод призадуматься? Тем более, что, скорее всего, другой будет и стоимость инсталляции и, — вот-вот, быть может уже в этом апреле, — беспроводные локальные сети получат наконец у нас заявительный порядок регистрации (хотя и здесь, скорее всего, не обойдется без вступительных взносов) и право на легальную жизнь.

Набор Самоделкина
Грубые, оценочные формулы просты. Прямая видимость в офисных условиях необязательна. Капитальная стена может оказаться несущественным препятствием — особенно для Wi-Fi и при наличии в ней или в прилегающей стене дверного проема. Радиус действия точки доступа в офисных условиях, как уже упоминалось — около 20-30 метров (а излучение из окна может, при особо благоприятных условиях, приниматься и на расстоянии нескольких километров — со специальными антеннами, или, в пределах 100 метров — без). Межэтажные перекрытия из железобетонных плит являются надежной защитой от излучения с верхних и нижних этажей, а на одну точку доступа можно подключить до 63 пользователей (более реалистичная цифра — 30) — если, конечно, они не начнут одновременно качать объемные файлы или использовать ресурсоемкие клиент-серверные приложения. Грубая оценка пропускной способности тоже проста: достаточно разделить полосу точки доступа — 6 Мбит/с на число клиентов. Что даже для 60 рабочих мест даст вполне пристойную, по крайней мере для выхода в Интернет, цифру — 100 Кбит/с.
А вот использование приложений, передающих в эфир большой объем конфиденциальных данных, следует по возможности исключить, отдав предпочтение терминальным программам. Точно так же, использование SyncML может минимизировать объем информации, необходимой для синхронизации и репликации баз данных мобильных пользователей. Следующий этап защиты — отделение беспроводного участка сети от корпоративной сетевой инфраструктуры с помощью маршрутизатора или межсетевого экрана. В противном случае, поскольку большая часть точек доступа по функциональности не отличается от обыкновенных коммутаторов, злоумышленник может перехватить ARP-запросы и узнать внутреннюю структуру корпоративной сети. Угроза, кстати, вполне реальная: стоимость прозрачного радиомоста вплотную приблизилась к 200 долларам, сумме, вполне посильной даже для рядового пользователя, решившего вдруг — с тем чтобы облегчить себе жизнь и увеличить «мобильность» — по собственной инициативе установить беспроводную точку на собственном рабочем месте. И эту возможность, очевидно, надо учитывать при планировании мер по защите данных уже сейчас. Тем более, что в руках злоумышленников появляются инструменты, автоматизирующие поиск беспроводных сетей и взлом WEP-протоколов: Netstumbler, AirSnort, WepCrack и другие, а с разработкой новых эффективных мер защиты будут появляться и соответствующие инструменты, облегчающие их взлом.

Разведка боем
У скучающих американцев появилось еще одно развлечение: war-driving. Методика проста: владелец ноутбука с беспроводным адаптером, вооружившись GPS-приемником и одним из клонов Netstumbler’а, объезжает окрестности, нанося на карту местности обнаруженные беспроводные точки. За день некоторым охотникам удается нанести на карту до 800 объектов. Что интересно, более чем в 70 процентах обнаруженных сетей не принято никаких мер защиты!
Эффективность такой охоты значительно повышают самодельные антенны, сделанные из пустых жестянок из-под чипсов. Как утверждают авторы инструкций, в изобилии разбросанных по Интернету, стоимость комплектующих для такой антенны не превышает пяти — десяти долларов, а сам процесс изготовления, при наличии всех комплектующих, занимает ровно столько времени, сколько необходимо для уничтожения оригинального содержимого коробки. При этом коэффициент усиления антенны может достигать 12 дБ (см. рис). Как знать, окажись в моих руках эти инструкции чуть раньше, у моего мини-исследования, проведенного в Москве в конце прошлого года, были бы совсем другие результаты.****

Свой среди чужих
Проблемы с безопасностью в беспроводных сетях привели к тому, что осенью прошлого года, после череды скандалов со взломом протокола WEP, в армии США запретили использовать Wi-Fi-оборудование. Однако уже в конце марта на 80211-Planet.com прошло сообщение о снятии запрета на использование Wi-Fi для передачи данных с грифом ДСП***** при условии использования системы криптозащиты, разработанной компанией Fortress Technologies и основанной на протоколе шифрования AES****** с ключами длиной 128 бит. Дополнительной особенностью предлагаемого решения является предварительное сжатие шифруемых данных, что, помимо прочего, позволяет довести пропускную способность сети до реальных 11 Мбит/с (и, скорее всего, дополнительно повышает криптозащиту). Согласно условиям контракта, Fortress поставит армии США 6 000 беспроводных шлюзов со встроенными средствами криптозащиты стоимостью около 2 000 долларов каждый (здесь приведены коммерческие цены) и десятки тысяч комплектов клиентского ПО.
И, наконец, завершая статью, хотелось бы рассказать еще об одной технологии "набегов«*******, разработанной на этот раз компанией PricewaterhouseCoopers. Теперь ее сотрудники в «набегах» на подвергаемые аудиту компании будут использовать ноутбуки с беспроводными адаптерами, которые на месте самоорганизуются в защищенную беспроводную распределенную одноранговую сеть и позволяют аудиторам оперативно обмениваться собранной информацией...

* Перекрытие диапазонов возможно как следствие широкополосных методов модуляции и использования корреляционных приемников. Правда, ценой отношения сигнал/шум.
** Бывают и такие КПК — например, в компании Diamond, уже с адаптерами.
*** Лицензионных отчислений при этом не производится, эфир бесплатен.
**** Увы, из меня получился плохой war-driver.
***** Думается, это ближайший российский аналог для Sensitive But Unclassified (SUB).
****** К слову — AES реализован и в новых чипсетах Atheros.
******* Быть может, истинно правильной.

Впрочем, о возможностях и направлениях развития стандарта нагляднее всего судить по продуктам, его использующим. Или даже по тем, появление которых было бы без этого стандарта просто невозможно. Вот лишь некоторые, на мой взгляд, наиболее интересные примеры.
Картинки — здесь: http://www.nokia.com/press/nps_photo_archive/1,3009,hot_topics,00.html
Недавно Nokia анонсировала многомодовую PC-карточку D211, объединяющую в одном устройстве весом 58 граммов модемы GPRS и HSCSD и адаптер Wi-Fi. Продукт будет доступен уже во втором квартале этого года и, в зависимости от используемого стандарта (или наличия сети передачи данных), сможет обеспечить скорость до 40,2 Кбит/с (GPRS), 43,2 Кбит/с (HSCSD) или 11 Мбит/с (Wi-Fi).

Интересно, что наличие встроенной SIM-карты (а как без нее в GPRS или SHCD?), в принципе, позволяет этой карточке авторизоваться в беспроводных локальных сетях стандарта Wi-Fi, основанных на решении, продвигаемом Nokia для операторов мобильной связи — Nokia Operator Wireless LAN solution. По крайней мере, это позволяет другая карточка Nokia, C110/C111, тоже имеющая интерфейс для подключения SIM-карты, но на этот раз одностандартная (Wi-Fi). Правда, для того чтобы это все заработало, потребуются еще и точки доступа Nokia A032, контроллер доступа Nokia P022 Access Controller, сервер аутентификации Nokia Authentication Server и, главное, повсеместное распространение или хотя бы — стандартизация этой технологии. Что ж, еще один подход к решению проблем роуминга в беспроводных локальных сетях и, не исключено, действенный.
Другой подход к решению проблем Wi-Fi-роуминга, основанный на использовании Microsoft Mobile Information Server 2002, продвигает сейчас Compaq. Нетрудно догадаться, что составляющие этого решения — КПК Compaq iPAQ, серверы Compaq ProLiant и, разумеется, беспроводное оборудование.

Метки:
создание сайтов (дизайн, разработка логотипов, фир. стилей, визиток) | монтаж сетей (ЛВС, СКС, WiFi, телефония SIP, VoIP) в Самаре