20112088.pdf

(819 KB) Pobierz

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА

СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Новые горизо�½ты

беспровод�½ого Ethernet:

300 Мбит/с из воздуха

Ива�½ Лопухов

В статье рассказывается об истории воз�½ик�½ове�½ия, преимуществах и особе�½�½остях

ста�½дарта Wi Fi IEEE 802.11n. Да�½ обзор промышле�½�½ого оборудова�½ия, отвечающего

ста�½дартам семейства IEEE 802.11.

Тех�½ологии беспровод�½ого Ethernet

�½аходят весьма узкое приме�½е�½ие в

промышле�½�½ости. Этому есть три тра

дицио�½�½ые причи�½ы: труд�½ости серти

фикации, плохое качество приёма и

�½изкая защищё�½�½ость сети. Несмотря

�½а то что все эти факторы ещё долго бу

дут влиять �½а сети Wi Fi, по всем пу�½

ктам �½аметилась положитель�½ая ди�½а

мика, подталкивающая к более прис

таль�½ому взгляду �½а оборудова�½ие ста�½

дартов IEEE 802.11a/b/g/h/n. Во пер

вых, с �½едав�½его време�½и для импорта

да�½�½ого оборудова�½ия �½е требуется сер

тификат Государстве�½�½ой комиссии по

радиочастотам. О�½ может потребовать

ся �½а этапе сдачи построе�½�½ого объекта,

�½о далеко �½е всегда. Методики защиты

беспровод�½ых сетей от �½еса�½кцио�½иро

ва�½�½ого доступа тоже постоя�½�½о совер

ше�½ствуются: появился ста�½дарт IEEE

802.11i с методами защиты в виде элект

ро�½�½ых ключей (Pre Shared Keys),

иде�½тификации 802.1x и RADIUS и дру

гими. Качество покрытия – комплекс

�½ое по�½ятие, в ключе которого стоит

обратить в�½има�½ие �½а �½овый ста�½дарт

IEEE 802.11n. Об истории его появле

�½ия, свойствах и реализации будет рас

сказа�½о далее.

РАТКАЯ

ИСТОРИЯ

РАЗВИТИЯ СТАНДАРТОВ

IEEE 802.11

В 1997 году комитет IEEE уста�½овил

первую версию ста�½дарта беспровод�½ой

связи IEEE 802.11, использующую диа

пазо�½ частот 2,4–2,483 ГГц для переда

чи сиг�½ала с максималь�½ой скоростью

2 Мбит/с. Далее IEEE 802.11 перерос в

целое семейство ста�½дартов. В 1999 году

www.cta.ru

был предложе�½ ста�½дарт IEEE 802.11а с

�½овой полосой частот �½а 5 ГГц, позво

ляющий передавать до 54 Мбит/с. Од

�½ако о�½ долго �½е был популяре�½ из за

политических труд�½остей с выделе�½ием

соответствующих частот для свобод�½ого

использова�½ия. В том же году появился

ста�½дарт IEEE 802.11b, позволяющий

передавать 11 Мбит/с �½а частоте 2,4 ГГц

и превосходящий популяр�½ый провод

�½ой ста�½дарт 10Base T. Частота 2,4 ГГц

разреше�½а во м�½огих стра�½ах, что спо

собствовало быстрому в�½едре�½ию IEEE

802.11b. Лишь в 2003 году ста�½дарт IEEE

802.11а был разрешё�½ для част�½ого ис

пользова�½ия в Герма�½ии, в том же году

появился популяр�½ый сегод�½я ста�½дарт

IEEE 802.11g. О�½ вобрал в себя всё луч

шее: максималь�½ую скорость передачи

54 Мбит/с, возмож�½ость работы �½а час

тоте 2,4 ГГц и обрат�½ую совместимость

с IEEE 802.11b. В се�½тябре 2003 года

был при�½ят ещё оди�½ важ�½ый

ста�½дарт IEEE 802.11h, со

державший допол�½и

тель�½ые процедуры

и огра�½иче�½ия для

диапазо�½а частот

5 ГГц. Благодаря

этому ста�½дарту пе

редача �½а частоте

5 ГГц стала возмож�½а

повсемест�½о даже в�½е

помеще�½ий, что поспо

СТА-ПРЕСС

собствовало распростра�½е�½ию ста�½дар

тов IEEE 802.11а и IEEE 802.11g (5 ГГц).

Да�½�½ые ста�½дарты �½а практике обеспе

чивают более высокую скорость переда

чи и лучше подходят для использова�½ия

в�½е помеще�½ий.

Послед�½ий в иерархии IEEE 802.11

ста�½дарт IEEE 802.11n был при�½ят в

се�½тябре 2009 года и к �½астоящему мо

ме�½ту только �½абирает обороты.

ПРЕИМУЩЕСТВА

СТАНДАРТА

IEEE 802.11

СНОВНЫЕ

В �½овом ста�½дарте беспровод�½ой

связи мож�½о выделить три ос�½ов�½ых

преимущества перед предыдущими

ста�½дартами IEEE 802.11a/b/g:

●

Увеличе�½�½ая пропуск�½ая способ�½ость

ка�½ала:

в �½овый ста�½дарт включё�½ це

лый ряд тех�½ологий, з�½ачитель�½о уве

личивающих его пропуск�½ую способ

�½ость. Широко используемые ста�½

дарты IEEE 802.11a/g позволяют дос

тигать теоретического макси

мума в 54 Мбит/с, од�½ако �½а

практике о�½ составляет при

мер�½о 22 Мбит/с. Для сети, ба

зирующийся �½а ста�½дарте IEEE

802.11n, максимум под�½ят уже до

Рис. 1. В�½еш�½яя MIMO а�½те�½�½а ста�½дарта IEEE 802.11n Hirschmann BAT ANT N MiMo5 9N IP65

СТА 2/2011

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А

С Е Т Е В О Е О Б О Р УД О В А Н И Е

Таблица 1

Таблица 1. Ос�½ов�½ые характеристики оборудова�½ия для беспровод�½ого Ethernet серии Hirschmann BAT

ПРОДУКТ

Описа�½ие

Режимы работы

Ста�½дарты IEEE

Количество

радиомодулей

Частот�½ый диапазо�½

Ко�½�½екторы а�½те�½�½

LAN и�½терфейс

Мо�½таж

Диапазо�½ рабочих

температур

Класс защиты

Пита�½ие

Комплект поставки

BAT300

BAT54

BAT54 SINGLE

BAT54 CLIENT

Двухдиапазо�½�½ая промышле�½�½ая

высокоскорост�½ая точка доступа

Двухдиапазо�½�½ая

промышле�½�½ая точка доступа

с двумя радиомодулями

Двухдиапазо�½�½ая

промышле�½�½ая точка доступа

с од�½им радиомодулем

Точка доступа, мост, шлюз, точка точка, клие�½т, клие�½т шлюз, ячеистая топология

802.11n и др.

3×RP SMA jack/ N

2×RJ 45/ M12

DIN рейка/ па�½ель

–30...+50°С

2,4; 5 ГГц

4×RP SMA jack/ N

802.11a/b/g/h/i

Двухдиапазо�½�½ая

промышле�½�½ая клие�½тская

точка с од�½им радиомодулем

Клие�½т, клие�½т шлюз,

ячеистая топология

2×RP SMA jack/ N

1×RJ 45/ M12

IP40/ IP67

2×24 В, 12 В, РоЕ

Устройство, компакт диск, сервис�½ый кабель, диполь�½ые а�½те�½�½ы 3 дБ, резисторы 50 Ом

●

300 Мбит/с, что �½а практике может

гара�½тировать 120–130 Mбит/с. Та

ким образом, впервые беспровод�½ая

тех�½ология по скорости обог�½ала

провод�½ой Fast Ethernet.

Улучше�½�½ое покрытие сиг�½алом.

Ме

ха�½измы, использова�½�½ые в ста�½дар

те IEEE 802.11n, �½е только увеличи

вают пропуск�½ую способ�½ость, �½о

вместе с тем и ми�½имизируют участ

ки с �½еувере�½�½ым приёмом сиг�½ала.

Более стабиль�½ое покрытие сиг�½а

лом замет�½о повышает удобство ис

пользова�½ия сети.

Увеличе�½�½ый радиус действия.

Как из

вест�½о, пропуск�½ая способ�½ость ка

�½ала падает с увеличе�½ием диста�½ции

между базовой ста�½цией и клие�½том.

Поскольку IEEE 802.11n имеет в�½у

шитель�½ый запас по пропуск�½ой спо

соб�½ости, радиус покрытия в такой

сети может быть гораздо больше.

ОВМЕСТИМОСТЬ

С ДРУГИМИ

СТАНДАРТАМИ БЕСПРОВОДНОЙ

СВЯЗИ

Ста�½дарт IEEE 802.11n обрат�½о сов

местим с предыдущими ста�½дартами

IEEE 802.11a/b/g. Для обеспече�½ия сов

местимости точки доступа IEEE 802.11n

могут работать в специаль�½ом смеша�½

�½ом режиме. Од�½ако ос�½ов�½ые преиму

щества �½ового ста�½дарта доступ�½ы

только при пол�½оце�½�½ой поддержке его

как точками доступа WLAN, так и кли

е�½тами.

ЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

СТАНДАРТА

IEEE 802.11

В IEEE 802.11n используется та же

схема модуляции сиг�½ала, что и в совре

ме�½�½ых IEEE 802.11a/b/g – мульти

плексирова�½ие с ортого�½аль�½ым час

тот�½ым разделе�½ием (OFDM). Да�½�½ая

СТА 2/2011

схема предполагает передачу сиг�½ала по

�½ескольким �½есущим частотам парал

лель�½о. З�½ачит, суммар�½ая пропуск�½ая

способ�½ость ка�½ала будет зависеть от

количества �½есущих частот и их полез

�½ой �½агрузки.

Количество �½есущих частот в ста�½дар

те IEEE 802.11n увеличе�½о с 48 (в IEEE

802.11a/g) до 52. С полез�½ой �½агрузкой

всё ме�½ее очевид�½о, так как беспровод

�½ая передача да�½�½ых «страдает» даже от

самых �½ез�½ачитель�½ых препятствий �½а

пути прохожде�½ия сиг�½ала. Для исклю

че�½ия ошибок в сиг�½але используются

так �½азываемые ко�½троль�½ые суммы,

з�½аче�½ие которых передаётся вместе с

сиг�½алом. В IEEE 802.11n передача этих

з�½аче�½ий «съедает» ме�½ьше трафика,

поэтому полез�½ая �½агрузка выше. Но

глав�½ым методом её увеличе�½ия являет

ся тех�½ология MIMO (м�½ожестве�½�½ый

ввод – м�½ожестве�½�½ый вывод).

Точка доступа посылает сиг�½ал по а�½

те�½�½е в �½ескольких �½аправле�½иях од

�½овреме�½�½о. Сиг�½алы отражаются от

различ�½ых поверх�½остей и достигают

клие�½та WLAN раз�½ыми путями с за

тратой раз�½ого време�½и �½а их прохож

де�½ие. За счёт и�½терфере�½ции в полу

че�½�½ом сиг�½але содержится м�½ого �½а

слое�½ий, и чтобы разобрать среди �½их

ориги�½аль�½ый сиг�½ал, традицио�½�½о

долж�½о быть соблюде�½о условие пря

мой видимости между приём�½иком и

передатчиком. Тех�½ология MIMO (хотя

вер�½ее �½азывать её идеологией переда

чи сиг�½ала) предполагает параллель�½ое

использова�½ие �½ескольких передатчи

ков и приём�½иков сиг�½ала: до двух для

IEEE 802.11a/b/g и до четырёх в IEEE

802.11n. При�½цип MIMO может �½е

только ми�½имизировать проблему и�½

терфере�½ции, �½о и использовать её для

улучше�½ия прохожде�½ия сиг�½ала.

В ста�½дарте IEEE 802.11n MIMO реа

лизуется с помощью трёх а�½те�½�½ у точ

ки доступа и трёх а�½те�½�½ у клие�½тов.

Две а�½те�½�½ы участвуют в передаче сиг

�½ала, фактически вдвое увеличивая

пропуск�½ую способ�½ость ка�½ала. Чтобы

разделять два потока, в �½ачале передачи

посылаются ста�½дартизирова�½�½ые да�½

�½ые, позволяющие приём�½ику опо

з�½ать, с какого потока идёт сиг�½ал. Если

это �½е удается, используется допол�½и

тель�½ый сиг�½ал с третьей а�½те�½�½ы, пе

редающий служеб�½ые да�½�½ые.

Таким образом, упомя�½утый макси

мум для MIMO в четыре потока пока �½е

достиг�½ут, так как в IEEE 802.11n ис

пользуется только два потока. Это связа

�½о с тем, что вычислитель�½ых способ

�½остей оборудова�½ия �½едостаточ�½о для

обработки четырёх потоков: потребова

лись бы слишком мощ�½ые процессоры с

высоким э�½ергопотребле�½ием. Обору

дова�½ие ста�½дарта IEEE 802.11n уже тре

бует больше э�½ергии, чем предусмотре

�½о в ста�½дарте пита�½ия PoE, и требуется

оборудова�½ие с поддержкой PoE+.

Побоч�½ый эффект MIMO воз�½икает

при использова�½ии оборудова�½ия �½а

открытом воздухе, где искусстве�½�½ых

поверх�½остей мало и отраже�½ие сиг�½ала

будет �½едостаточ�½ым. В таких условиях

для передачи двух �½езависимых потоков

требуются специаль�½ые двухполяриза

цио�½�½ые а�½те�½�½ы. Такие а�½те�½�½ы фак

тически представляют собой две а�½те�½

�½ы под углом 90° друг к другу в од�½ом

корпусе. В�½еш�½ий вид такой а�½те�½�½ы

представле�½ �½а рис. 1.

СТА-ПРЕСС

РОМЫШЛЕННОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ СТАНДАРТОВ

IEEE 802.11

Оборудова�½ие для беспровод�½ого

Ethernet мож�½о встретить в любом

www.cta.ru

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А

С Е Т Е В О Е О Б О Р УД О В А Н И Е

Рис. 2. В�½еш�½ий вид точек доступа Wi Fi серии Hirschmann BAT

компьютер�½ом магази�½е. Но �½а про

мышле�½�½ых объектах о�½о, по сути,

�½еприме�½имо. Попробуем сформули

ровать требова�½ия для Wi Fi оборудо

ва�½ия:

●

расшире�½�½ый температур�½ый диа

пазо�½;

●

проч�½ый компакт�½ый сталь�½ой кор

пус с �½адёж�½ыми крепле�½иями;

●

ста�½дарты WLAN IEEE 802.11a/b/g/h

и отдель�½о IEEE 802.11n;

●

резервирова�½�½ое пита�½ие с поддерж

кой PoE;

●

поддержка ста�½дарта безопас�½ости

сетей WLAN IEEE 802.11i, роуми�½га,

удалё�½�½ого управле�½ия.

Перечисле�½�½ыми свойствами обла

дает ли�½ейка продукции BAT �½емецкой

торговой марки Hirschmann. В ли�½ейке

присутствуют точки доступа для мо�½та

жа в помеще�½иях (серия Rail) и для

улич�½ого мо�½тажа (серия F), �½еобходи

мые аксессуары и а�½те�½�½ы с различ�½ым

усиле�½ием. Перече�½ь моделей Hirsch

mann BAT представле�½ в таблице 1.

В�½еш�½ий вид оборудова�½ия пред

ставле�½ �½а рис. 2.

Типич�½ые схемы приме�½е�½ия

оборудова�½ия серии

Hirschmann BAT

1. Точка доступа – клие�½т (под клие�½

том подразумевается как од�½а, так и

м�½ожество клие�½тских точек).

2. М�½ожестве�½�½ые точки доступа –

клие�½т. Точки доступа могут при�½ад

лежать раз�½ым локаль�½ым сетям, пе

редавать да�½�½ые между собой и обес

печивать гибкий доступ в сеть для

клие�½тских точек.

3. Смеша�½�½ая резервирова�½�½ая сеть

(Mesh Network). Схема для слож�½ых

условий приёма, где связь между от

www.cta.ru

дель�½ыми точками может теряться

ввиду в�½еш�½их воздействий. Состо

ит из �½ескольких (трёх и более) точек

доступа, сиг�½ал между которыми пе

редаётся по �½ескольким путям, а

маршрут зависит от текущих условий

приёма.

4. Режим роуми�½га (Multi Hop WLAN)

для случаев передвиже�½ия клие�½та

между точками доступа. Например,

точки доступа расположе�½ы вдоль

желез�½одорож�½ой ветки, связа�½ы

между собой, а клие�½тская точка �½а

движущемся поезде. В этом случае

перерегистрация клие�½та в �½овой

точке происходит автоматически в

пределах миллисеку�½д и �½езамет�½а

для клие�½та.

Развитие ста�½дартов IEEE 802.11 Wi

Fi �½а ближайшее будущее во м�½огом

очевид�½о. Ста�½дарт IEEE 802.11n ещё

�½е реализовал весь свой поте�½циал. По

мере появле�½ия беспровод�½ых чипов,

способ�½ых обрабатывать все 4 потока

да�½�½ых, максималь�½ая скорость воз

растёт до 600 Мбит/с. Как следствие,

увеличится радиус покрытия и качест

во приёма сиг�½ала. Даль�½ейшее разви

тие тех�½ологий MIMO позволит в�½ед

рять беспровод�½ые сети взаме�½ тради

цио�½�½ых провод�½ых сетей �½а большем

количестве объектов. Ко�½еч�½о, бес

провод�½ые тех�½ологии �½икогда пол

�½остью �½е вытес�½ят традицио�½�½ые се

ти с промышле�½�½ых объектов, �½о воз

дух как среда передачи да�½�½ых будет �½е

ме�½ее востребова�½�½ым, чем медь и

«оптика».

●

Автор – сотруд�½ик фирмы

ПРОСОФТ

Телефо�½ (495) 234 0636

E mail: info@prosoft.ru

СТА 2/2011

СТА-ПРЕСС

Plik z chomika:

TirNaNog

Inne pliki z tego folderu:

20112022.pdf (1982 KB)
20112006.pdf (2036 KB)
20112060.pdf (2293 KB)
20112030.pdf (1843 KB)
20112088.pdf (819 KB)

20112088.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: