Конфигурации радиочастотных локальных сетей

Большинство беспроводных сетевых комплексов поддерживают конфигурацию Ethernet. При этом в зависимости от конфигурации, радиоволны могут выполнять роль кабеля, соединяющего сетевые адаптеры между компьютерами, или выступать в качестве моста между удаленными сегментами вычислительной сети. Кроме того, ряд продуктов поддерживают сети архитектуры Token Ring и других.

С чисто геометрической точки зрения, различные беспроводные сетевые комплексы могут быть разделены на двухточечные (point-to-point) и многоточечные (point-to-multipoint). В первом случае связь обеспечивается между двумя удаленными друг от друга модулями, во втором – в сеть объединяются несколько модулей.

Двухточечный комплекс представляет собой просто мост между двумя удаленными сегментами. Многоточечные же комплексы могут сами по себе реализовывать сеть определенной топологии.

Одной из самых крупных компаний, занятых производством беспроводных компьютерных сетей, является Motorola. В настоящее время компания предлагает два продукта - Altair Vista Point и Altair Vista Point LR. Данное оборудование предназначено для организации связи в пределах прямой видимости внутри одного здания или между зданиями. Оба эти продукта представляют собой двухточечные радиомосты для связи между удаленными сегментами. Оба моста работают на частоте 18 ГГц и обеспечивают пропускную способность по данным около 5,3 Мбит/сек. Различаются продукты дальностью возможной связи: первый продукт предназначен для связи между соседними зданиями, второй - на более далекие расстояния (до 2,1 км). Каждый мост, реализуемый при помощи Altair Vista Point, состоит из главного модуля и удаленного модуля, между которыми и происходит передача данных. К продукту прилагается программное обеспечение, позволяющее произ

водить маршрутизацию сообщений, предназначенных для удаленных сегментов.

Основным недостатком разработки является требование прямой видимости соединяемых модулей. Кроме того, передающие и приемные модули здесь являются стационарными, что делает невозможной поддержку блуждающих пользователей.

Значительно более усовершенствованным, но и более дорогим является семейство продуктов компании Windata: FreePort, Airport I, Airport II. Все эти продукты относятся к классу point-to-multipoint и реализуют сетевую конфигурацию “звезда”. Во всех этих продуктах используется технология spread-spectrum, которая была разработана специально для систем правительственной и военной связи повышенной секретности. Идея spread-spectrum состоит в использовании для передачи данных более широкого диапазона, чем это обычно требуется. Такая растяжка достигается добавлением дополнительных битов к передаваемым данным. Не зная ключа, невозможно выяснить, какие биты были добавлены, и декодировать сообщение. Дополнительные биты повышают также помехоустойчивость сигнала. Данная технология, на которой основано большинство беспроводных сетевых комплексов, позволяет увеличить скорость передачи данных, затрудняет перехват радиосообщений и повышает помехозащищенность сигнала.

FreePort включает в себя центральный хаб и набор трансиверов, к каждому из которых может быть подключен один или несколько компьютеров. Центральный хаб состоит из шасси и антенны. Шасси подключается к локальной сети и осуществляет маршрутизацию сетевых пакетов в удаленные сегменты, связанные с центральным хабом при помощи радиоволн. Радиус действия FreePort составляет 80 метров без требования прямой видимости: сигнал может проникать сквозь стены здания. Передача данных от центрального хаба к трансиверам идет на частотах 5,746-5,830 ГГц, обратно – на частотах 2,400-2,484 ГГц. К каждому хабу может быть подключено до 62 трансиверов.

Трансивер обеспечивает радиообмен подключенных к нему компьютеров с центральным сетевым хабом. Трансивер соединен с интерфейсным модулем, который обеспечивает подключение трансивера к удаленному сегменту локальной сети. Интерфейсные модули бывают двух модификаций - многопортовые (на 8 пользователей) и однопортовые.

Система FreePort часто используется для приложений, в которых требуется соединить ЛС, расположенные на разных сторонах улицы, на разных этажах здания или в нескольких соседних зданиях. Применяя терминологию сети Ethernet, можно сказать, что FreePort выполняет функции повторителя с буфером, что в первую очередь означает возможность “прозрачной” работы с адресами Ethernet. Таким образом, система обеспечивает функционирование оконечных устройств, мостов, маршрутизаторов и магистральных сетей, т.е. быстро организовывать разветвленные беспроводные сети. С его помощью может быть организована как система мостов между удаленными сегментами и центральным хабом, так и просто сеть Ethernet с использованием радиоволн.

Однако в сети FreePort отсутствует обычный для мостов встроенный фильтр, предотвращающий передачу локального трафика в другие ЛС. Для поддержки приложений, подразумевающих локализацию трафика, необходимо устанавливать внешний мост на границе системы.

Недостатком системы FreePort является интерференция с работающими бытовыми микроволновыми приборами, например печами СВЧ, что сильно снижает ее пропускную способность.

Продукты Airport I и Airport II обеспечивают связь между удаленными сегментами сети, расположенными в разных зданиях. Эти продукты во многом схожи, различаются они лишь радиусом действия (300 м у Airport I и 1,4 км у Airport II). Радиообмен поддерживается только в зоне прямой видимости. Обмен межу хабами и удаленными модулями производится на тех же частотах, что и во FreePort. В обоих комплексах к центральному хабу может быть подключено до четырех удаленных модулей (каждый из которых является мостом к удаленному сегменту), причем в Airport II хаб допускает подключение нескольких направленных антенн (по 7 каждая) – по антенне на удаленный модуль. К каждому удаленному модулю может быть подключен только один сегмент локальной вычислитель ной сети. Используя хаб как ретранслятор, пользователь может установить связь между удаленными системами сети, находящимися на расстоянии до 2,8 км друг от друга.

Еще большую свободу в реализации сетевых решений обеспечивает семейство продуктов компании NCR:

1. сетевой адаптер NCR WaveLAN (в двух модификациях – для настольных и для переносных компьютеров);

2. сетевой процессор WavePOINT;

3. дополнительная направленная антенна дальней связи.

Базовым изделием этого семейства является беспроводной сетевой адаптер WaveLAN, работающий в нескольких диапазонах от 915 МГц до 2,4 ГГц (только 915 МГц для модификации для переносных компьютеров) и обеспечивающий пропускную способность в 2 Мбит/с. Сетевой адаптер снабжен антенной ненаправленного действия; дальность радиосвязи составляет от 240 м (915 МГц) до 190 м (2,4 ГГц) в открытом офисе. Для передачи данных используется описанная выше техника spread-spectrum. Использование сетевого адаптера позволяет связать в сеть Ethernet неограниченное число пользователей. Здесь мы имеем дело с реализацией шины Ethernet в чистом виде – все компьютеры посылают сообщения в некую среду, охватывающую всех пользователем, а сетевом адаптер конкретного пользователя выделяет из общего потока те пакеты, которые предназначены именно данному компьютеру.

Имеется возможность осуществления связи между беспроволочной и кабельной сетью. Во-первых, можно использовать так называемое разделение сервера, когда в сетевой сервер устанавливаются как адаптер кабельной сети, так и радио-адаптер. Соответствующее программное обеспечение производит (прозрачно для пользователя) передачу сообщений между беспроводным и кабельным сегментами сети.

Другим путем организации кабельного моста между двумя беспроводными сегментами (например, расположенными на разных этажах) является использование сетевого процессора Wave-POINT, который представляет собой специализированное устройство, работающее как разделенный сервер.

Очень важным является то, что сетевые изделия компании NCR могут быть оборудованы направленной антенной, обеспечивающей связь “точка-точка” на расстояниях до 8 км (только в диапазоне 915 МГц). При этом оказывается возможным, используя два процессора WavePOINT с направленными антеннами, организовать прозрачный беспроводной мост между двумя удаленными кабельными сегментами.

Наиболее дальнюю связь при удовлетворительной пропускной способности, обеспечивают изделия компании Microwave Radio. Например, изделие MR-22DR-HS, работающее на частоте 23 ГГц, обеспечивает дальность связи “точка-точка” до 20 км; пропускная способность при этом составляет около 8 Мбит/с. Данный продукт может оказаться весьма полезным для организации дальнодействующего радиомоста между сегментами вычислительной сети.

Примером многоточечного комплекса может служить радиорелейная станция “Контур-NET” для объединения локальных сетей Ethernet, Эта станция поддерживает стандарт 10Base2, позволяет организовывать двухсторонний обмен информацией со скоростью 10 Мбит/с на расстоянии до 20 км в пределах прямой видимости. Диапазон рабочих частот 7,57-8,68 ГГц. Использование дуплексных радиостволов с разносом рабочих частот позволяет организовать связь одного узла с несколькими абонентами (до четырех одновременно). Полное использование выделенной сетки частот предоставляет возможность построение сети по топологии “звезда” или “кольцо”.

Важным аспектом технологии беспроволочных компьютерных сетей является проблема защиты данных. Производители беспроводных сетевых комплексов должны принимать специальные меры для защиты от радиоперехвата. Наряду с традиционной шифровкой, в радиосетях используется два вида защиты: кодирование при передачах и идентификация рабочих станций.

Примером кодирования при передаче является описанная выше техника spread-spectrum. Полезный сигнал, передаваемый по этому методу, выглядит как обычный шум: не зная правил добавления избыточных битов, расшифровать ин формацию невозможно. Следует также предотвратить возможность использования злоумышленником аналогичного сетевого адаптера (снабженного декодером) для радиоперехвата. Эта проблема решается использованием различных систем идентификации рабочих станции, когда каждым адаптер имеет регистрационный номер (задаваемый при инсталляции сети). Незарегистрированные “слушатели” в сети при этом могут быть легко обнаружены.