Пригласить на участие в
государственном аукционе или
котировочной заявке

Новости

Станут ли сети стандарта 802.11n «добрыми соседями»?

14 ноября 2009 г. в 23:22

Организация Wi-Fi Alliance (www.wi-fi.org) 25 июня 2007 г. официально начала сертифицировать беспроводное оборудование на соответствие второй версии проекта (draft 2.0) стандарта 802.11n, и на момент написания данной статьи продукты 14 производителей уже прошли эту сертификацию. Однако будут ли эти новые продукты хорошо работать бок о бок с традиционными беспроводными ЛВС (БЛВС) стандартов 802.11a/b/g и можно ли будет внедрять их в существующую БЛВС постепенно или вся сеть должна состоять только из 802.11n-совместимых устройств?

Преимущества технологии 802.11n

По оценкам аналитиков компании ABI Research (www.abiresearch.com), продукты стандарта 802.11n захватят значительную долю рынка уже в текущем году, а к 2012 г. 802.11n-совместимые наборы микросхем станут преобладать в общем объеме продаж микросхемных наборов для устройств БЛВС. В домах устройства стандарта 802.11n обеспечат достаточно высокую пропускную способность беспроводных соединений для нормальной работы приложений, передающих видео, голос и данные. На предприятиях БЛВС этого стандарта будут поддерживать критически важные приложения, обеспечивая такую же скорость передачи данных, как по проводной сети Fast Ethernet.

Проект стандарта IEEE 802.11n основан на радиотехнологии MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Использование этой инновационной радиотехнологии предусмотрено и в других стандартах, включая [url=http://www.wisol.ru]yota WiMAX[/url] и LTE (Long-Term Evolution). Последний разрабатывается для сотовых сетей 4G.

С помощью методики пространственного мультиплексирования радиотехнология MIMO передает два или более потоков данных одновременно на одном и том же частотном канале. При передаче двух пространственных потоков названная методика может удвоить пропускную способность беспроводного канала. Для образования нескольких пространственных потоков нужно иметь несколько приемников и передатчиков, а также возможность передавать потоки по разным маршрутам (MIMO использует феномен многолучевого распространения радиоволн).

Традиционные БЛВС работают на 20-МГц каналах, а проектом стандарта 802.11n предусмотрено использование 20- и 40-МГц каналов и до четырех пространственных потоков на одном канале. В случае применения 40-МГц канала и четырех пространственных потоков максимальная скорость передачи данных составит 600 Мбит/с. Нынешние продукты передают данные на скорости до 300 Мбит/с, используя два пространственных потока на 40-МГц канале.

В дополнение к пространственному мультиплексированию в проекте стандарта 802.11n пре-дусмотрено усовершенствование физического уровня БЛВС. Речь идет о применении более эффективной реализации технологии OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) и укороченных защитных интервалов (временной интервал в конце каждого символа OFDM, исключающий перекрытие последовательно передаваемых символов).

Задействуя 52 поднесущие (в полосе частот 20 МГц), технология 802.11n обеспечивает максимальную скорость передачи данных в одном потоке, равную 65 Мбит/с. Пропускная же способность традиционного оборудования, передающего данные по 48 поднесущим, составляет 54 Мбит/с. Традиционные устройства стандартов 802.11a/b/g используют защитный интервал длительностью 800 нс, тогда как устройства проекта стандарта 802.11n факультативно поддерживают 400-нс защитный интервал, сокращая при этом длину символа OFDM на 400 нс. Короткий защитный интервал уменьшает время передачи одного символа с 4 до 3,6 мс, увеличивая таким образом скорость передачи символов на 10%.

Преимущества разрабатываемого стандарта 802.11n не ограничиваются только усовершенствованием физического уровня БЛВС. Это будет стандарт на полностью новую сетевую технологию, улучшающую функционирование оборудования и на MAC-уровне. В работе традиционных БЛВС значительная часть накладных расходов связана с передачей подтверждений приема кадров (ACK). Принимающая станция передает кадр ACK (передающей станции) в ответ на каждый принятый ею кадр. Если передающая станция не получает кадр ACK, она пересылает неподтвержденный кадр повторно.

Передача кадров ACK и защитные интервалы «съедают» значительную часть пропускной способности радиоканала, поэтому, чтобы увеличить эффективность работы последнего, в проекте стандарта 802.11n предусмотрены функции агрегирования кадров и подтверждения приема блока кадров (Block ACK).

Агрегирование кадров — это объединение двух или более кадров в один большой кадр, с целью снижения в сеансе сетевой работы числа межкадровых интервалов и кадров ACK. Передаваемый по радиоканалу агрегированный кадр, который получил название A-MPDU (Aggregate MAC Protocol Data Unit), может иметь длину до 64 Кбайт и состоять из множества традиционных кадров длиною от 52 до 2304 байт.

При использовании протокола Block ACK прием множества кадров подтверждается одним кадром. Этот протокол повышает эффективность работы сети, устраняя квитирование приема каждого кадра. Хотя протокол Block ACK предусмотрен и ныне действующим стандартом 802.11, он не получил широкого применения. В целях повышения эффективности использования полосы пропускания радиоканала в проекте стандарта 802.11n кадр Block ACK был укорочен с традиционных 128 до 8 байт.

Обратная совместимость

Усовершенствованные протоколы физического и канального уровней, описанные в проекте стандарта 802.11n, окажут существенное позитивное влияние на дальность действия и пропускную способность нового поколения устройств Wi-Fi. Но эти новые протоколы в принципе могут мешать функционированию традиционных БЛВС.

Для обеспечения обратной совместимости с ними разработчикам стандарта 802.11n пришлось принять ряд мер против возможного нарушения работы механизма предотвращения коллизий, который имеет большое значение для функционирования всех сетей стандартов 802.11, поскольку обеспечивает эффективное использование многочисленными беспроводными станциями одного радиоканала. Чтобы механизм предотвращения коллизий работал надежно, все беспроводные станции должны «понимать» пакеты друг друга и обмениваться информацией о том, как долго каждая из них собирается занимать среду передачи.

Главным средством предотвращения коллизий является вектор NAV (Network Allocation Vector), в котором содержится информация о времени занятости среды передачи данных. Эта информация извлекается каждой станцией сети из уведомлений других станций о продолжительности передачи своих данных.

Традиционные БЛВС-устройства не совместимы с предусмотренными проектом стандарта 802.11n новыми протоколами, включая более эффективную реализацию OFDM, агрегирование кадров и Block ACK, и могут воспринимать трафик использующих их продуктов как сильный шум, «съедающий» солидную часть пропускной способности радиоканала. Трафик 802.11n-совместимых устройств способен в значительной мере нарушить работу традиционных БЛВС, поскольку узлы последних не будут знать, как определить время передачи этого трафика, чтобы избежать коллизий с ним.

Для решения этой проблемы в проекте стандарта 802.11n был предусмотрен специальный режим работы беспроводных станций Non-High Throughput (Non-HT) Duplicate Mode. Работая в этом режиме, станция, прежде чем использо-вать специфичные для проекта стандарта 802.11n протоколы, будет передавать два пакета с информацией о времени, в течение которого она собирается занимать среду передачи (NAV), по обеим половинам 40-МГц канала одновременно. Это позволит традиционным станциям определить, как долго они должны воздерживаться от передачи своих данных (см. «Возможные причины несовместимости с традиционными БЛВС»).

Новые устройства в традиционной сети

Можно предположить, что оборудование, сертифицированное организацией Wi-Fi Alliance на соответствие второй версии проекта стандарта 802.11n (список сертифицированных продуктов представлен на веб-сайте организации www.wi-fi.org), будет нормально работать с традиционными устройствами для БЛВС. Дело в этом, что этот стандарт разрабатывается с учетом требования обратной совместимости поддерживающих его продуктов с этими устройствами при работе с ними в одной и той же сети или в расположенных по соседству разных сетях.

Обнаружив поблизости традиционные устройства или сети, 802.11n-совместимое оборудование должно использовать защитные протоколы работы, включая режим Non-HT Duplicate Mode. Таким образом, представители организации Wi-Fi Alliance считают, что сертифицированные на соответствие второй версии проекта стандарта 802.11n продукты можно постепенно внедрять в существующие традиционные БЛВС или использовать построенные на базе этих продуктов сети рядом с традиционными БЛВС, при этом всю беспроводную инфраструктуру не нужно переводить на новую технологию сразу.

В плане обеспечения совместимости с традиционным оборудованием все еще внушает некоторое опасение использование 40-МГц каналов в частотном диапазоне 2,4 ГГц. Однако при наличии возможности задействовать столь широкие каналы продукты нового поколения обеспечат в два раза более высокую скорость передачи данных, что полезно для работы мультимедийных сервисов.

Смешанные или новые среды

Самая высокая производительность БЛВС достигается, если вся она состоит из 802.11n-совместимых устройств и в зоне их действия нет традиционного оборудования Wi-Fi. В противном случае эти новые устройства работают в защитном режиме, который значительно снижает производительность сети. Тем не менее даже в смешанной сети должен быть заметный выигрыш в скорости передачи данных.

Использование одних только 40-МГц каналов и пространственного мультиплексирования в четыре раза увеличивает пропускную способность 802.11n-совместимых устройств. Полная информация о достоинствах разрабатываемого стандарта представлена в официальном документе (white paper) организации Wi-Fi Alliance под названием «Wi-Fi Certified 802.11n draft 2.0: Longer-range, faster-throughput, multimedia-grade Wi-Fi networks», который можно загрузить с ее веб-сайта. Независимое тестирование соответствующего проекту стандарта 802.11n оборудования, проведенное компанией octoScope, показало значительное превосходство его над традиционными устройствами.

К списку записей

  (812) 339-01-10     wisol_office     Наш офис