Время собирать камни

Рольф Ричардсон
«Экспресс-Электроника», #2/2004

О беспроводных сетях сегодня сказано уже столько, что удивить чем-то действительно новым, пожалуй, не возможно. И все же об одном аспекте сетей говорят реже всего - элементной базе для их построения. Попробуем восполнить этот пробел.

Не секрет, что наиболее распространенными стандартами беспроводных сетей сейчас являются IEEE 802.11b и 802.11g. Оборудование по этим стандартам работает в диапазоне 2,4 ГГц и способно передавать данные с максимальной скоростью 11 и 54 Мбит/с соответственно. Кроме того, именно поддержка 802.11b реализована в платформе Intel Centrino, а поддержка 802.11g войдет в новую версию данной платформы в начале текущего года. Именно это мы будем учитывать при обзоре беспроводных устройств.

Несмотря на одно и то же назначение беспроводного и проводного сетевого оборудования, разница в их установке, монтаже и настройке немалая. Вызвана она различиями в свойствах физических сред, используемых для передачи информации. И если в случае с проводным оборудованием основополагающим законом, описывающим процессы внутри физической среды, является пресловутый закон Ома, то в случае с беспроводным в силу вступают на порядок более сложные законы распространения радиоволн. Отсюда и зависимость между расстоянием от антенны приемника до антенны передатчика от величины сигнала, которая приобретает квадратичный характер. В результате двойное удаление антенны принимающего устройства от беспроводной точки доступа без использования промежуточного усилителя сигнала выливается в четырехкратное падение его величины.

Не стоит также забывать и о том, что радиоэфир значительно более "чувствителен" к различного рода помехам. На скорости передачи данных беспроводных устройств могут сказываться и наличие перегородок, стен и железобетонных перекрытий. Все эти преграды, так или иначе, ухудшают условия приема и передачи радиосигнала.

Также дополнительные помехи на беспроводное оборудование наводят радиотелефоны, Bluetooth-устройства, микроволновые печи и прочие радиоизлучающие приборы.

Самое распространенное беспроводное устройство - клиентский адаптер, который состоит из приемопередатчика и интерфейсного чипа. Последний может организовать работу адаптера как по средствам стандартного компьютерного интерфейса (PCI, USB, и т. д.), так и соединяясь напрямую с чипсетом системы через собственный канал или будучи интегрированным в него. Вне зависимости от внутренней топологии, клиентские адаптеры беспроводных сетей могут выполняться в оригинальных конструктивах. Наиболее распространены адаптеры внешнего исполнения. Что касается главного - технических характеристик, необходимо отметить: современные беспроводные адаптеры способны обеспечить скорость передачи данных 11 или 54 Мбит/с, этого вполне достаточно для передачи любых данных. Интересно, что на рынке широко представлены адаптеры, позволяющие организовать беспроводный канал со скоростью 22 Мбит/с. Они используют технологию разработки компании Texas Instruments, в которой применяется бинарное кодирование (Packet Binary Convolutional Coding) к протоколу 802.11b, чем и достигается увеличенная вдвое скорость передачи данных.

Наиболее распространенный компонент для мобильных ПК, имеющих возможность беспроводной связи, - адаптер Intel PRO/Wireless 2100, компонент платформы Intel Centrino, который отвечает спецификациям стандарта IEEE 802.11b. Он оснащен встроенными средствами безопасности, включая технологии WEP и VPN, с возможностью программного обновления до WPA. Кроме того, платформа Centrino поддерживает технологию Cisco LEAP с возможностью программного обновления до Cisco Compatible Extensions.

Устройства, выполненные на базе интерфейса USB, принято считать наиболее компактными беспроводными адаптерами внешнего типа. Нередко они выполняются в виде брелков. Так, например, компания Benq предлагает миниатюрный внешний адаптер AWL400 с интерфейсом USB 1.1. Данное устройство отвечает стандарту 802.11b и обеспечивает передачу данных со скоростью до 11 Мбит/с. Согласно информации Benq, адаптер поддерживает соединение на расстоянии до 100 м в помещении и до 400 м - на открытых пространствах, что, по заявлению изготовителя, намного превосходит характеристики аналогичной продукции других производителей. Конструкция устройства позволяет поворачивать его на 180° в вертикальной плоскости, что может способствовать повышению качества связи. В качестве криптозащиты в AWL400 используется протокол WEP с длиной ключа 64 или 128 бит. На корпусе имеется светодиодный индикатор работы. Размеры устройства составляют 122х27х13 мм, вес - 30 г. В комплекте с адаптером поставляются драйверы для операционных систем Windows 98SE/Me/2000/XP. На европейском рынке адаптер Benq AWL400 продается по цене $80.

Схожее устройство предлагает компания MSI. Брелок UB11B (MS-6823) подключается к USB-порту и обладает теми же скоростными характеристиками. На устройстве есть светодиодный индикатор, отображающий как наличие напряжения, так и сетевую активность. Дальность работы устройства на открытом пространстве 50-300 м, в помещении от 10 до 100 м. Длина ключа WEP-шифрования стандартная - 64/128 бит.

Не менее интересны устройства, подключаемые по интерфейсу PCMCIA и предназначенные для применения в составе ноутбука. По размерам они способны составить конкуренцию предыдущему классу адаптеров. Так, например, адаптер компании JAHT - WN-4054P - имеет размеры 118x54x7,5 мм, а его вес составляет 45 г. Впрочем, это типичное решение с интерфейсом PCMCIA. JAHT WN-4054P поддерживает стандарт 802.11g. Карта может работать в следующих режимах связи: Ad-Hoc, Peer-to-Peer и Infrastructure и способна определять стандарт вещания соседей по эфиру (802.11b или 802.11g), чтобы обеспечить требуемую скорость передачи данных и совместимость с адаптерами используемого стандарта. Защита данных осуществляется методом WPA (Wi-Fi Protected Access) и 64/128-разрядным шифрованием по алгоритму WEP. Кроме того, в адаптере реализованы технологии энергосбережения, позволяющие продлить время автономной работы ноутбука. При этом мощность излучения встроенной антенны составляет 15 дБмВт. В комплекте с картой поставляются драйверы для ОС Windows 98SE/Mе/2000/XP.

Аналогичный продукт есть в ассортименте фирмы Linksys. Двухдиапазонный адаптер WPC54G выполнен в формате PC-карты и отвечает спецификациям 802.11b и 802.11g. В карте реализована поддержка системы 64- и 128-разрядного шифрования WEP. Устройство поддерживает работу с операционными системами Microsoft Windows 98, Me, 2000 и XP. Габаритные размеры карты составляют 115х54х7,5 мм, вес - 47 г.

Адаптер компании D-Link, DWL-650+, также представляет собой устройство формата PCMCIA, поддерживающий стандарт 802.11b. Максимальная длина ключа для WEP-шифрования составляет 256 бит. Особенностью D-Link DWL-650+ является реализация режима горячей замены. На корпусе устройства имеются два светодиодных индикатора - питания и сетевой активности.

Несколько более простое устройство выпускает компания Planet. Адаптер WL-3555 представляет собой типичный адаптер стандарта 802.11b со скоростью передачи 11 Мбит/с. Он выполнен в формате PCMCIA, оснащен одним сигнальным светодиодом напряжения. Индикатор сетевой активности отсутствует.

Аналогичные продукты есть и в соответствующей линейке продукции одного из лидеров рынка беспроводного оборудования, компании Cisco. Адаптер Cisco AIR-PCM350 поддерживает стандарт 802.11b. Длина ключа WEP-шифрования - 128 бит. Карта оснащена индикаторами сетевой активности и питания. Интересно, что на основе модели PCM350 выпускается вариант, рассчитанный на установку в PCI-слот, который представляет собой, по сути, эту же карту, но инсталлированную на переходник PCI с возможностью подключения внешней антенны.

Существуют и "дальнобойные" адаптеры для сетей стандарта 802.11b с интерфейсом PCMCIA. Такой продукт выпускает компания SMC Networks. Адаптер EliteConnect High Power SMC2532W-B, работает в диапазоне 2,4 ГГц и обеспечивает максимальную скорость передачи данных 22 Мбит/с. Мощность излучения в новой карточке повышена до 200 мВт. Согласно информации производителя, это позволяет увеличить дистанцию работы до 810 м, что втрое больше, чем у аналогичных устройств, в том числе и производства самой SMC Networks. Данный показатель можно увеличить, подключив к карточке специальную антенну, для чего предусмотрены два коаксиальных микроразъема MMXI. Защита данных обеспечивается протоколом WEP со стандартной длиной ключа.

Особый интерес представляют продукты, комбинирующие ряд функций. Например, SanDisk предлагает устройство, способное не только связывать КПК в беспроводные сети, но и хранить данные. Карточка SanDisk Connect Plus сочетает CompactFlash-носитель емкостью до 128 Мбайт и беспроводной интерфейс. Конфиденциальность связи обеспечивается WEP-шифрованием. Использование одного слота для двух устройств - флэш-носителя и беспроводного адаптера - обеспечивает максимальное удобство для пользователей КПК с ограниченными возможностями подключения периферии. Пользователи ноутбуков без интегрированных карт-ридеров также могут подключить это устройство - в комплекте с SanDisk Connect Plus поставляется адаптер PCMCIA. Устройство работает под управлением ОС Windows ME/2000/XP или PocketPC (WinCE 3.0 и более новых).

Наиболее важный элемент беспроводных сетей - точка доступа (Access Point). Это устройство во многом аналогично клиентскому адаптеру. Как и последний, оно состоит из приемопередатчика и интегрированного интерфейсного чипа, но наделено большим количеством интеллектуальных функций и более сложной электроникой. Точки доступа призваны выполнять самые разнообразные функции, в том числе функции моста между беспроводными и кабельными участками сети.

Конструктивно точки доступа могут быть выполнены как для наружного (защищенный вариант), так и для внутреннего офисного использования. Что касается функциональности, у различных точек доступа она может существенно разниться, иногда предоставляя средства диагностики и контроля сети, удаленной настройки и устранения неисправностей. Кроме того, в последнее время появились точки доступа, позволяющие производить многопользовательский обмен файлами (их трансляцию), минуя сервер. Также постоянно растет популярность устройств, интегрирующих в себе функции маршрутизатора.

На российском рынке широко представлены беспроводные точки доступа производства Cisco Systems. Точка доступа Cisco AIR-AP1120B относится к хорошо знакомой любому специалисту серии Aironet 1100. Это точка доступа стандарта 802.11b имеет только один порт Ethernet 10/100. Применяемая в нем антенна встроенная, несъемная. Оригинально решен способ подключения питания через Ethernet-кабель с помощью идущего в комплекте адаптера, что избавляет от необходимости протягивать дополнительный силовой кабель при установке точки доступа.

Точка доступа Aironet 350 Series Rugged Access Point предназначена для работы в неблагоприятных условиях (устойчиво работает при температуре от - 20 до 55 oC. По заявлению производителя, она идеально подходит также и для работы в условиях, когда требуется подключение дополнительных антенн для повышения мощности передаваемого сигнала.

Основные характеристики Aironet 350 Series Rugged AP следующие. Используемый стандарт - 802.11b. Поддерживается протокол Extensible Authentication Protocol (централизованная пользовательская аутентификация и 128-битовое шифрование данных с индивидуальными ключами), автоматический выбор канала, протоколы CDP, DHCP, BOOTP, опции фильтрации (Ethernet и Radio) для специфичных приложений и др. На металлическом корпусе (сертифицирован по UL 2043) устройства имеется два антенных коннектора RP-TNC для подключения дополнительных антенн. Кроме того, точки доступа серии Cisco Aironet 350 поддерживают подачу питания через порт Ethernet, что упрощает и сокращает общую стоимость инсталляции и эксплуатации.

Многофункциональное устройство производится компанией LinkSys, входящей ныне в состав Cisco Systems. Ее точка доступа Wireless-G VPN Router способна также выполнять функции коммутатора/маршрутизатора для беспроводных сетей стандартов 802.11b/g. Новинка ориентирована на сектор SOHO и имеет стандартную для своего класса конфигурацию: точка доступа для работы с устройствами, оснащенными адаптерами, и четыре порта Ethernet 10/100 для проводных подключений. В основе устройства - процессор для сетевых приложений Intel IXP425, а в качестве операционной системы используется Linux. Wireless-G VPN Router поддерживает шифрование данных по протоколу WEP, работу в режиме VPN и может осуществлять контроль пакетов (Stateful Packet Inspection). Это позволяет использовать его как брандмауэр для локальной сети. Цена Linksys Wireless-G VPN Router (WRV54G) около $230.

Беспроводная точка доступа SMC Networks SMC2670W предназначена для подключения устройств с Ethernet-интерфейсами к беспроводным сетям. SMC2670W поддерживает стандарт 802.11b (2,4 ГГц, 11 Мбит/с, до 250 м), устанавливается и работает без драйверов в системах под управлением Windows 98/Me/NT/2000/XP, поэтому позволяет подключить к беспроводной сети практически любое Ethernet-устройство в режиме Plug-and-Play, без установки программного обеспечения. Помимо этого, новый адаптер поддерживает режим дополнительной настройки через веб-браузер или программную утилиту для Windows, обеспечивает 64- или 128-битное шифрование по протоколу WEP.

Присутствует на рынке беспроводных точек доступа и компания Gigabyte Technology. Ее продукт Gigabyte GN-B49G тоже дополнен функциями маршрутизатора и предназначен для обеспечения доступа в Интернет с любого компьютера, входящего в состав беспроводной сети стандарта 802.11g. По утверждению разработчиков, GN-B49G позволяет удвоить производительность беспроводной сети и повысить скорость передачи данных с 54 до 108 Мбит/с. Кроме того, новинка имеет упрощенную систему настройки и конфигурации: функция Smart Detection автоматически определяет тип интернет-соединения, а функция Smart Setup присваивает каждому компьютеру IP-адреса, не конфликтующие друг с другом. Также в маршрутизаторе GN-B49G реализована фирменная технология Gigabyte Extended Distribution Wireless System (EDWS), расширяющая возможности топологии Wireless Distribution System (WDS), предназначенной для распределения "обязанностей" между точками доступа. Если при использовании системы WDS, занятые точки доступа могут лишь передавать информацию, то благодаря EDWS эти точки доступа сохраняют способность подключать (соединять) клиентов беспроводных сетей. Точка доступа GN-B49G поддерживает системы шифрования WEP с 64-, 128- и 152-разрядными ключами, а также технологию WPA. К тому же устройство имеет встроенный брандмауэр. Заботливым родителям и строгим работодателям понравится реализованная в GN-B49G функция блокирования доступа к некоторым сайтам в Интернете или к данным определенного содержания.

Точка доступа производства D-Link, DWL-900AP, работает на частоте 2,4 ГГц и способна организовать передачу данных со скоростью 11 Мбит/с. В режиме моста DWL-900AP она может подключаться к другому такому же устройству для расширения зоны охвата беспроводной сети. Из нескольких точек доступа DWL-900AP можно создать радиосеть с несколькими ячейками для расширения зоны покрытия (более 100 м внутри помещения и свыше 300 м вне помещения для каждой точки). Съемная антенна с разъемом SMA позволяет подключать внешнюю антенну для увеличения радиуса действия и улучшения качества связи.

Несколько более продвинутая точка доступа - DWL-900AP+ поддерживает помимо вышеперечисленных функций вдвое большую скорость передачи данных (до 22 Мбит/с) и 256-разрядное шифрование данных.

Есть в линейке D-Link и точка доступа, совместимая со стандартом 802.11g. Этот маршрутизатор/коммутатор AirPlus Xtreme G DI-624 оснащен четырьмя портами Ethernet 10/100 и совместим со стандартом 802.11b. Маршрутизатор построен на основе чипсета Prism GT производства Intersil и имеет встроенный брандмауэр с поддержкой аутентификации по аппаратному MAC-адресу клиента, поддержку Stateful Packet Inspection (мониторинга входящих пакетов), фильтрацию контента, а также базовыми функциями блокировки по адресами IP и URL и т. д. В качестве криптозащиты используется механизм WEP с ключом длиной 64 или 128 бит.

Другой маршрутизатор компании D-Link - AirPlus DI-714P+, предназначен для работы в сетях стандарта 802.11b и 802.11a. Он содержит в себе точку доступа, Ethernet-коммутатор и принт-сервер. Максимальная скорость передачи данных составляет 22 Мбит/с на расстояние до 100 м. При этом устройство может задействовать до 11 радиоканалов при работе в диапазоне 2,4 ГГц и 8 - при работе на 5 ГГц. Также устройство имеет четыре порта Ethernet 10/100, один LPT-порт, антенны дипольного типа, поддерживает протокол защиты WEP с 64/128/256-битным ключом. Мощность приемопередатчика D-Link DI-714P+ составляет 15 +/-2 дБ/м, а размеры - 91,2х54х36,4 мм при весе 907 г. Примерная цена устройства - $190.

Внешняя точка доступа для сетей 802.11g от компании Netgear - WG602 -обеспечивает максимальную скорость 54 Мбит/с. К компьютеру устройство подключается через порт Ethernet 10/100 (сетевой кабель прилагается в комплекте). Антенна - съемная, чувствительностью 2 dBi (децибел относительно изотропного излучения). Для защиты данных в WG602 использованы алгоритм WEP с стандартной длиной ключа и аутенфикация клиентов по MAC-адресу. Питание осуществляется от внешнего 12-вольтного адаптера. Размеры устройства составляют 28x175x118 мм, вес - 300 г.

Новый продукт компании ASUS - WL-330 - имеет весьма компактные размеры и совмещает функции трех устройств: точки доступа, беспроводного моста/повторителя и адаптера Ethernet. Он оснащен двумя интегрированными антеннами. Еще одно достоинство данного устройства - упрощенная процедура установки и настройки, не требующая знания TCP/IP. Для работы в режиме точки доступа не требуется никаких дополнительных драйверов и конфигурирование происходит автоматически при подключении WL-330 к сети Ethernet. В режиме адаптера Ethernet WL-330 по умолчанию ищет все доступные маршрутизаторы и подключается к имеющему самый сильный сигнал (нажатием на кнопку Reset можно переключиться на другой маршрутизатор). Поддержка Wireless Distribution System позволяет использовать WL-330 для прямого соединения нескольких сетей. Настройка сетевых параметров и WDS может также выполняться удаленно.

Следующий ключевой тип беспроводных устройств - беспроводный мост (Wireless Bridge). Его основное назначение - сочленение географически разделенных участков беспроводных сетей. Обычно беспроводные мосты способны надежно удерживать связь на расстояниях до 300 м в условиях прямой видимости. При этом такие устройства весьма просты в использовании. Необходимо отметить, что в настоящее время количество устройств данного типа на рынке сильно уменьшилось. Дело в том, что функциями беспроводных мостов в полной мере обладают все современные точки доступа. Впрочем, компания Linksys Group до сих пор производит мост, который позволяет подключать любые устройства, оснащенные портами Ethernet, к сетям стандарта 802.11b. Данный беспроводный мост предоставляет возможность создания домашних беспроводных сетей и может выполнять роль адаптера 802.11b для компьютеров всех видов (драйверы устройству не требуются) в корпоративных сетях. Возможно применение моста для создания временного беспроводного соединения между различными Ethernet-устройствами, например между маршрутизаторами. Подключив мост к концентратору, можно соединить с беспроводной сетью до 30 клиентов.

Не последнее место среди оборудования для беспроводных сетей занимают антенны и прочие аксессуары. Если учесть, что беспроводные клиентские адаптеры поставляются со стандартными антеннами, которые поддерживают относительно небольшую дальность передачи данных, важность использования всенаправленных антенн, кабелей с малыми потерями, молниеразрядников и других устройств весьма актуальна.

Имеющиеся сегодня на рынке специализированные антенны бывают двух типов. Одни созданы для организации сетей с топологией "точка-точка" - однонаправленные, другие - "точка-многоточка" - всенаправленные. Как следствие, антенны разного назначения имеют разный коэффициент усиления. Наиболее эффективными антеннами на сегодня принято считать те, которые называют интеллектуальными. Они используют фазированную антенную решетку, с помощью которой можно не только обеспечить большое число контактов с клиентскими станциями, при высокой их плотности, но и наоборот - максимально ограничить зону работы приемопередатчика точки доступа, во избежание возможности внешних атак. Нужно отметить, что стоимость таких антенн весьма высока, в основном они используются операторскими компаниями для строительства крупных сетей.

Наконец, еще один элемент беспроводных сетей, без которого в ряде случаев не возможно организовать полноценного удаленного доступа, это устройства для соединения антенны и точки доступа при их взаимном удалении. Представить себе случаи, в которых антенная колонка и точка доступа могут быть разнесены не сложно - это и способы избежания влияния климатических условий на электрическую часть приемопередающего устройства, и желание обеспечить физическую безопасность точки доступа. Антенные усилители диапазона 2,4 ГГц предназначены для компенсации потерь в кабеле между антенной и приемопередатчиком, увеличения выходной мощности передатчика и повышения стабильности работы приемника. Наибольшее применение в настоящее время получили усилители с выходной мощностью 500 мВт в совокупности с параболическими антеннами (усиление 24 dBi), что позволяет практически любой точке доступа увеличить дальность действия до 50 км.

Приложение. Wireless во всех своих проявлениях

Наш рассказ был бы не полным, если бы мы не привели хотя бы несколько примеров беспроводных устройств нового типа. Взять хотя бы продукт компании D-Link - видеотелефон i2eye, снабженный адаптером стандартов 802.11b/g, который предназначен для проведения видеоконференций. Видеотелефон i2eye DVC1100 совместим с другими устройствами, поддерживающими стандарты видеотелефонии Н.323, H.263 и G.711 и может передавать видеопоток с разрешением 352х288 или 176х144 и качеством до 30 кадров в секунду. При этом изображение может выводиться на любой телевизор стандарта PAL/NTSC. Все управление устройством производится с помощью пульта ДУ. Для подключения к локальной сети или высокоскоростному модему имеется Ethernet-порт. Среди других особенностей устройства - система подавления эха, спикерфон и АОН. В России стоимость i2eye DVC1000 составляет $300.

Не менее интересное устройство предлагает компания Hitachi. Это система локального позиционирования, использующая беспроводную сеть передаи данных. Принцип действия данной системы схож с GPS: пользовательское устройство измеряет скорость задержки сигнала. Минимальное количество узлов - три, и они должны быть расположены на расстоянии 100-200 м друг от друга (идеально - в виде сетки). Точность позиционирования составляет 1-3 м. В Hitachi считают, что, несмотря на обилие альтернативных способов позиционирования (GPS, сотовые сети), на рынке существует потребность в системах, обеспечивающих большую точность, и здесь беспроводные сети на порядок опережает конкурентов. Основные области применения системы: контроль за перемещением оборудования и продукции на заводах и складах.

Сингапурская компания iDetect разработала беспроводной сканер Sniffer WFS-1. Это миниатюрное устройство величиной с кредитную карточку позволяет обнаруживать работу беспроводного оборудования и с помощью трех светоиндикаторов отображает уровень сигнала. Питается WFS-1 от двук батареек мощностью 1,5 В. По замыслу разработчиков пользователями Wi-Fi Sniffer станут системные администраторы, которые с его помощью смогут составить точную карту покрытия своей беспроводной сети. Такое решение намного удобнее, чем ноутбук или карманный ПК.