Тема: Wi-Fi-стандарты IEEE 802.11

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (The Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE) — это всемирная профессиональная организация ученых и исследователей, основанная в 1884 г. и состоящая из самостоятельных научных обществ^[1]. Целями IEEE являются обеспечение информационной и технической поддержки исследований в области электротехники, электроники и связанных с ними наук, применение их результатов для пользы общества, а также профессиональный рост членов IEEE. Для этого IEEE проводит и спонсирует ежегодно более 300 научных мероприятий во всех странах, публикует 33% всей мировой технической литературы по электротехнике, радиоэлектронике, компьютерам; обеспечивает образовательные программы, создал и поддерживает более тысячи стандартов. Особое внимание IEEE уделяет студентам и аспирантам, для поддержки научной деятельности которых имеются специальные программы.

Стандарт IEEE 802.11, разработка которого была завершена в 1997 г., является базовым стандартом и определяет протоколы, необходимые для организации беспроводных локальных сетей (WLAN). Они работают в диапазоне частот 2,4...2,5 ГГц (на близких частотах работают беспроводные телефоны стандарта DECT, микроволновые печи и устройства Bluetooth). Существует несколько версий стандарта IEEE 802.11.

Сетевой стандарт IEEE 802.11b¹. Стандарт 802.11b, с которого начался «взрыв» Wi-Fi, использует модуляцию DSSS. Максимальная «грязная» скорость работы составляет 11 Мбит/с, со ступенчатыми падениями до 5,5; 2 и 1 Мбит/с.

Стандарт 802.1 lb первым получил широкое распространение, причем оборудование этого стандарта можно до сих пор встретить во множестве корпоративных и общественных беспроводных сетей. 

Сегодня он вытесняется более скоростным стандартом 802.1 lg, который преобладает как на потребительском, так и на корпоративном рынках беспроводного сетевого оборудования. В то же время 802.1 lb распространен в Wi-Fi-телефонах, беспроводных системах передачи звука, КПК и другом оборудовании, где критична низкая стоимость, а требования к скорости работы сети не такие высокие.

• • первый распространенный стандарт беспроводных сетей;
• • достаточно низкая цена.

Стандарт 802.1 lb обладает двумя недостатками:

• • помехи со стороны другого 2,4-ГГц оборудования, в том числе СВЧ-печей, DECT-телефонов и Bluetooth-устройств;
• • помехи со стороны соседних беспроводных сетей, поскольку доступны всего три непересекающихся частотных канала шириной 20 МГц каждый (1-й, 6-й и 11-й — если рядом работает точка доступа на 1-м канале, а у вас на 3-м, то эти точки доступа будут мешать друг другу, тем самым уменьшая скорость передачи данных).

Сетевой стандарт IEEE 802. llg^[2] . Стандарт 802.1 lg привлекателен максимальной пиковой скоростью 54 Мбит/с и обратной совместимостью с 802.11b. Более высокая скорость достигается благодаря использованию разделения сигнала OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — уплотнение с ортогональным частотным делением), которое впервые было применено в стандарте 802.11а. Обратная совместимость достигается таким же частотным диапазоном 2,4...2,5 ГГц и поддержкой старой схемы модуляции ССК {Complementary Code Keying — кодирование дополняющим кодом), которые использовались в 802.11b.

Второй пункт особенно важен, поскольку все устройства 802.1 lg могут работать в трех режимах:

• • наследуемый {Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.1 lb;
• • смешанный {Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b и 802.1 lg;
• • чистый, в котором работают только устройства 802.1 lg.

Стандарт очень быстро завоевал рынок беспроводных сетей, причем даже до его официальной ратификации, с появлением первых продуктов draft-802.1 lg, нацеленных на частных пользователей. После ратификации стандарта 802.1 lg он проник и в корпоративную сферу. Оборудование этого стандарта остается лидером на рынке беспроводных сетей, что обусловлено прекрасным соотношением цена/качество.

Стандарт 802.1 lg обладает тремя преимуществами:

• • наличие широкого ассортимента оборудования;
• • относительно недорогое оборудование;
• • доступны технологии улучшения скорости (до 108 Мбит/с) и радиуса действия.

Стандарт 802.1 lg обладает теми же недостатками, что и 802.1 lb.

Сетевой стандарт IEEE 802.1In¹. Стандарт 802.1 In повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с 802.1 lg, при условии использования с другими устройствами 802.1 In. Теоретически способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с, применяя передачу данных сразу по четырем антеннам (до 150 Мбит/с по одной антенне).

Устройства 802.1 In работают в разных диапазонах 2,4—2,5 или 5,0 ГГц. Устройства 802.1 In могут работать в трех режимах:

• • наследуемый {Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.1 lb/g и 802.11а;
• • смешанный {Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.1 lb/g, 802.1 la и 802.1 In;
• • чистый, в котором можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных.

Итоговая версия стандарта (DRAFT 11.0) обеспечивает MIMO (Multiple Input, Multiple Output — много входов, много выходов) — пространственное мультиплексирование (одновременная передача нескольких информационных потоков по одному каналу) и многолучевое отражение (доставка каждого бита информации соответствующему получателю с небольшой вероятностью влияния помех и потерь данных).

Современные сети Wi-Fi работают со скоростью, сравнимой с кабельными сетями. Основные характеристики стандартов Wi-Fi приведены в таблице 14.2. При этом большая скорость улучшает пропускную способность, а более низкая скорость увеличивает дистанцию и надежность соединения. Как и в обычной сети, пропускная способность WLAN зависит от ее топологии, загрузки, расстояния до точки доступа и т.д.

Таблица 14.2

Основные характеристики стандартов Wi-Fi

С помощью Wi-Fi можно подключать беспроводный Интернет, где нет возможности подключить проводной Интернет (через модемы или по выделенным линиям). При этом необходим только сетевой адаптер беспроводного доступа, стоимость которого достаточна низкая. Именно с помощью этой технологии Интернет становится мобильным и дает пользователю свободу перемещения — в пределах одной комнаты и по всему миру.

Стандарт Wi-Fi позволяет предоставить высокоскоростной доступ ко всем ресурсам сети Интернет (электронная почта, серфинг, ICQ и т.д.) с ноутбука, КПК или смартфона в зоне покрытия сетей Wi-Fi. Технология обеспечивает одновременную работу в сети нескольких десятков активных пользователей, а скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 600 Мбит/с.

Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащенные клиентскими Wi-Fi-приемо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через так называемые точки доступа (хот-споты).

Тема: История развития сети Интернет

История развития сети Интернет началась в 1969 году, когда впервые удалось осуществить связь между компьютерами Калифорнийского и Стенфордского университетов. Это было настоящее достижение, ведь между двумя вузами было расстояние около 500 км. Появление сети Интернет, впрочем, нельзя назвать мгновенным. Этому предшествовали годы труда и научных исследований.

Возникновение сети Интернет: истоки

Агентство APRA, которое позже и получило статус создателя новой формы связи, было основано за 10 лет до того, как были объединены в одну сеть компьютеры Стенфорда и Калифорнийского университета. Первое время компания занималась тем, что позже назовут информационными технологиями. Но в реальности они были еще далеки от настоящих информационных технологий и могли считаться разве что вычислительными. Данные между компьютерами передавались при помощи специальных перфокарт, которые были очень тяжеловесными и неудобными.

Через несколько лет компания получила субсидирование от военных и было переименовано в DAPRA. Наличие свободных средств позволило фирме развернуть свою деятельность и расширить область исследований для развития сети Интернет. Агентство получило и доступ к военным разработкам. Компания стала центром управления, размещенным между различными подведомственными отделениями и технологическими институтами. Обмен данных между центром и отделами был затруднен из-за того, что связь производилась по-старинке при помощи перфокарт. Замысел создать Интернет возник именно у военных. Появление сети Интернет позволило бы быстро обмениваться данными по защищенному каналу и не тратить время. Отправка перфокарт требовала курьеров, которые подвергались риску.

ARPANet

Первой сетью был ARPANet. Он возник на базе уже соединенных компьютеров Стенфорда и Калифорнийского университета. К этим устройствам добавились два компьютера из других штатов. Достоинство такой сети было в том, что здесь уже не существовало главного компьютера: все устройства были полностью самостоятельными. Если один из них выходил из строя, то другие все равно оставались связанными.

До разработки ARPANet такая связь была невозможной, ведь всегда был главный компьютер. Если бы кто-то вывел его из строя, то вся сеть оказалась бы разрушена. Это делало такой способ связи не самым надежным.

Дальнейшая история развития сети Интернет была еще более сложной, потому что сама техника оказалась не самой совершенной. Это были скорее вычислительные машины, чем полноценные компьютеры.

История развития сети Интернет через ARPANet

После появления возможности объединять компьютеры в одну систему, история развития сети Интернет некоторое время происходила стереотипно. К существующей сети добавлялись все новые компьютеры различных университетов и технологических отделов. Но при общении между разными заведениями возникали серьезные проблемы. Дело в том, что для "понимания" компьютерам нужен был некий общий язык. В те времена устройства могли работать на разном программном обеспечении, что создавало сложности. Так возникла необходимость в создании протокола.

Первым возник протокол IP, а потом протокол TCP. задачей последнего стало контролировать передачу данных между устройствами. Позже оба протокола объединили, и сегодня они работают одновременно.

Появление слова "Интернет"

Изначально слово "Интернет", возникшее в 1974 году, означало внутреннюю сеть, которая объединяла различные организации. Интернет еще не был настолько глобальным, чтобы стать гиперсетью. Сам термин принадлежит американским ученым, которые решили дать какое-то наименование новой форме связи. В тот момент сам Интернет представлял собой все тот же ARPANet. В сеть входило больше сотни компьютеров. Это было большим достижением, но останавливаться не следовало. Ведь Интернет только зарождался.

Связь между континентами

Решающую роль при создании глобальной сети сыграла спутниковая связь. История развития сети Интернет так и осталась бы, наверное, в пределах одного материка, если бы не спасительный спутниковый сигнал, который позволил подсоединяться к ARPANet компьютерам организаций и отдельных пользователей из Европы. Именно тот момент, когда сеть объединила континенты и разрослась, можно назвать началом рождения полноценного Интернета.

ПО и Интернет

Сказать, что история развития глобальной сети Интернет завершилась на объединении континентов, было бы неправильно. Интернет развивается и сегодня. В те времена, когда сеть только оформлялась, возникали самые разные явления. Создавались, например, частные локальные сети, которые были защищены от постороннего вторжения. Технологии еще предстояло пережить очень многое.

Отдельно происходило развитие различных языков программирования. В своре время на некоторые из них была такая же мода, как сегодня на компьютерные игры. Из людей, которые в детстве увлекались такими технологиями, выросло много программистов и разработчиков, среди которых оказался и Билл Гейтс.

Такое бурное развитие стало возможным благодаря тому, что сеть оказалась популяризирована. Она перестала быть исключительно достоянием военных. Военные создали свой локальный канал передачи, как они и хотели. А мир получил нечто большее, чем средство связи. История развития сети Интернет стала началом появления новой реальности - виртуальной.