ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ WI-FI
15 февраля 2007
Рубрика: Интернет и сети.
Автор: Б. Азимов, Ф. Холиков.

pic
Wi-Fi — это аббревиатура от Wireless Fidelity — один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам стандарта IEEE 802.11b. Это технология, позволяющая организовать коллективные подключения пользователей к сети Интернет.

Сейчас Wi-Fi стремительно превращается из высокотехнологичной новинки в тот сервис, без которого повседневная жизнь становится немыслима. На базе этой технологии пользователь получает возможность быстрого беспроводного подключения к сети Интернет в пределах зоны действия Hot-Spot. Любой владелец компьютера, ноутбука или КПК, оснащенного адаптером или встроенным модулем Wi-Fi, может подключиться к Интернету на скорости до 11 Мбит/сек. При этом соединение с сетью Интернет осуществляется без использования телефонных или выделенных линий, что существенно упрощает подключение частного пользователя.

Одним из существенных моментов при проектировании систем, излучающих электромагнитные поля, в частности, при проектировании цифровых систем передачи Wi-Fi, является анализ электромагнитной обстановки вблизи мест размещения передающих антенн. При этом, поскольку антенна (антенная система) обладает определенными направленными свойствами, а цифровой сигнал — относительной широкополосностью, анализ электромагнитной обстановки в монохроматическом приближении в некоторых практически важных случаях может отрицательно сказаться на обеспечении электромагнитной безопасности указанных систем. Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема разработки новых подходов и методик расчетного прогнозирования и инструментального контроля уровней электромагнитных полей вблизи антенн цифровых систем передачи информации Wi-Fi для целей электромагнитной безопасности.

Целью нашего исследования является разработка методик расчета и измерения уровней электромагнитных полей с учетом спектральных характеристик излучаемого сигнала, исследования уровня электромагнитных полей вблизи антенн цифровых систем передачи Wi-Fi с учетом спектральных характеристик, формы сигнала и конструктивных особенностей излучающих структур, разработка вычислительных алгоритмов и программная реализация методики расчета уровней электромагнитных полей вблизи антенн Wi-Fi.

Трафик систем Wi-Fi передается по радиоволнам и при этом подвержен влиянию помех и атмосферных осадков, которые могут парализовать работу системы. Производители средств Wi-Fi стараются не афишировать возможные проблемы в их работе, связанные с их физическим уровнем. Вместо этого они подчеркивают простоту инсталляции и сетевой интеграции оборудования Wi-Fi.

Подобно модемам для коммутируемых линий и кабельным модемам устройства Wi-Fi модулируют передаваемые сигналы. С помощью разных методов модуляции они преобразуют получаемые от компьютера цифровые сигналы в аналоговые радиочастотные. Скорость передачи данных с помощью модулированной несущей зависит от ряда факторов, в том числе от ширины полосы пропускания канала связи и типа используемого метода модуляции. По сравнению с простыми методами (или схемами) модуляции (например, BPSK, реализуемый 1-Мбит/с устройствами БЛВС) сложные методы модуляции (например, 64-QAM, поддерживаемый 54-Мбит/с оборудованием) обеспечивают более высокую скорость передачи данных. Но при использовании сложных методов модуляции устойчивость работы радиосистемы к воздействию шума снижается.

Поскольку по мере распространения в атмосфере радиосигнал затухает, разработчикам и пользователям радиосистем приходится искать компромисс между скоростью передачи данных и дальностью связи. Радиоволны в атмосфере затухают быстрее, чем радиочастотные сигналы, передаваемые кабельными модемами по гибридным (оптоволоконным и коаксиальным) кабельным системам.

Сети Wi-Fi работают в нелицензируемых (в США) частотных диапазонах 2,4-2,4835 (ISM-диапазон); 5,15-5,35 и 5,725-5,825 ГГц (UNII-диапазоны). Ширина полосы пропускания радиоканала систем Wi-Fi равна 22 МГц.

Устройства, предназначенные для работы в нелицензируемых диапазонах, должны быть спроектированы таким образом, чтобы сводить к минимуму вероятность негативного влияния (на их функционирование) взаимных помех. По этой причине устройства Wi-Fi имеют небольшую выходную мощность и устойчивы к воздействию не очень сильных помех, которые создаются другими устройствами, функционирующими в том же диапазоне.

Помехоустойчивость устройств Wi-Fi обеспечивается расширением спектра передаваемых сигналов. Хотя системы, реализующие технологии расширения спектра, работают довольно надежно, почти невозможно создать многосотовую БЛВС, не столкнувшись с проблемами в работе ее устройств, вызванными помехами.

Любое устройство Wi-Fi, будь то плата PC Card, беспроводной сетевой адаптер для настольного ПК или точка доступа, функционирует как приемопередатчик, то есть передает и принимает радиосигналы. Стоит отметить, что 5-ГГц радиосигналы устройств стандарта 802.11a затухают сильнее, чем 2,4-ГГц сигналы, особенно когда на пути их распространения встречаются стены или другие объекты.
Мало того, что приемникам приходится работать с очень слабыми сигналами, они еще испытывают воздействие радиочастотных шумов. К числу их источников относятся высокоскоростной центральный процессор ноутбука и микроволновая печь. Однако современные радиосистемы функционируют даже при очень низком отношении сигнал/шум.

Поскольку проблемы с обеспечением информационной безопасности являются основным препятствием на пути распространения корпоративных БЛВС, производители последних активно решают их. Так, были разработаны стандарты 802.11i и WPA2, они определяют эффективные (работающие на канальном уровне) функции аутентификации клиентов и шифрования данных. Многие производители БЛВС поддерживают технологии VPN, предлагая решения, в которых туннели мобильных клиентов терминируются в коммутаторе или контроллере БЛВС, либо трафик передается внешнему контроллеру VPN. Все чаще производители связывают работу служб аутентификации с выполнением правил системной политики. При этом пользователям назначаются разные уровни доступа в зависимости от их должностей, что повышает степень информационной безопасности сети, и сетевой доступ предоставляется посетителям организации.

Если максимально быстро провести исследования, направленные на решение перечисленных задач, то мы имеем реальный шанс создать благоприятные условия для оборудования Wi-Fi на телекоммуникационном рынке Узбекистана. Благодаря, в частности, Wi-Fi мы сможем преодолеть цифровой разрыв, частично перепрыгнув аналогово-проводное прошлое и оказаться в цифровом будущем, то есть стать на одну ступеньку с наиболее развитыми странами. При этом, как ни парадоксально, слабое развитие в стране проводной инфраструктуры играет на руку сторонникам Wi-Fi. Ведь не связанные обязательствами возврата огромных инвестиций, вложенных в «провода», компании могут строить новейшие беспроводные сети, внедрение которых вскоре компенсирует нехватку «проводов» на огромных узбекистанских пространствах.

Однако, определив новые правила игры для Wi-Fi, мы не устраним трудностей, подстерегающих эту технологию на ее пути к умам и кошелькам пользователей. Очень скоро мы станем свидетелями жестокой борьбы за потенциального клиента между сетями 3G и Wi-Fi. Действительно, сотовая связь третьего поколения — это уже не телефония в первозданном ее виде, главная цель сетей 3G — высокоскоростная мобильная передача цифровых потоков. Рынки обеих технологий пока находятся в эмбриональном состоянии, но они очень близки друг другу и частично пересекаются, а значит, существует реальная вероятность «захвата» территории «соседа».

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте