К.т.н., доц. Василенко В.С., Петров С.С.

Національний авіаційний університет (НАУ), Україна

Технологія WiFi в телекомунікаційних мережах

Наразі переважна більшість комунікаційних мереж побудована із використанням такого середовища поширення інформаційних сигналів, яким є різноманітні кабелі та відповідне обладнання для їх під’єднання та комутації. В той же час існує багато потенційних користувачів, які в силу тих чи інших причин не мають можливості безпосереднього підключення до таких уже існуючих мереж. Це, насамперед, повністю чи частково мобільні користувачі. Розв’язанням проблеми, пов’язаної із поширенням інформаційного середовища, є створення технологій безперешкодного доступу до локальних чи розподілених мереж для таких користувачів. Такою технологією є застосування безпровідного аналогу стандартів кабельних мереж на базі протоколів Ethernet – Wi-Fi.

Технологія Wi-Fi (Wireless Fidelity − бездротовий (радіо) зв’язок об’єднує декілька протоколів та має офіційне найменування IEEE 802.11 (від Institute of Electrical and Electronic Engineers - міжнародної організації, що займається розробкою стандартів у галузі електронних технологій). Найбільш відомим та поширеним на сьогоднішній день є протокол IEEE 802.11b (зазвичай під скороченням Wi-Fi мають на увазі саме його), що визначає функціонування бездротових мереж, в яких для передачі даних використовується діапазон частот від 2,4 до 2.4835 ГГц і забезпечується максимальна швидкість 11 Мбіт/сек. Максимальна дальність передачі сигналу у такій мережі складає 100 метрів, однак на відкритій місцевості вона може досягати й більших значень (до 300-400 м).

Подібно традиційним провідним технологіям, Wi-Fi забезпечує доступ до серверів, що зберігають бази даних або програмні додатки, дозволяє вийти в Інтернет, роздруковувати файли і т. д. Але при цьому комп’ютер, як відповідне кінцеве обладнання, не потрібно підключати до кабельної мережі. Досить розмістити його в радіусі 300 м від так званої точки доступу (Access point) − Wi-Fi-пристрою, що виконує приблизно ті ж функції, що й звичайна офісна АТС. У цьому випадку інформація буде передаватися за допомогою радіохвиль в частотному діапазоні 2,4-2,483 ГГц.

Стандарт IEEE 802.11 передбачає передачу сигналу одним з двох методів - прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) і частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), які розрізняються способом модуляції, але використовують одну і ту ж технологію розширення спектру. Основний принцип технології розширення спектру (Spread Spectrum, SS) полягає в тому, щоб від вузькосмугового спектру сигналу, що виникає при звичайному потенційному кодуванні, перейти до широкосмугових сигналів (ШСС).

Метод FHSS передбачає зміну несучої частоти сигналу при передачі інформації. Для підвищення завадостійкості потрібно збільшити спектр переданого сигналу, для чого несуча частота міняється по псевдовипадковому закону, і кожен пакет даних передається на своїй несучій частоті. При використанні FHSS конструкція приймача виходить дуже простою, але цей метод застосовний тільки якщо пропускна спроможність не перевищує 2 Мбіт/с, так що в доповненні IEEE 802.11b залишився один DSSS. З цього виходить, що спільно з пристроями IEEE 802.11b може застосовуватися тільки те устаткування стандарту IEEE 802.11, яке підтримує DSSS, при цьому швидкість передачі не перевищить максимальної швидкості в "вузькому місці" (2 Мбіт/с) [5].

В основі методу DSSS лежить принцип фазової маніпуляції (тобто передачі інформації стрибкоподібною зміною початкової фази сигналу). Для розширення спектру переданого сигналу застосовується перетворення кожного із інформаційних символів переданої інформації в так званий код Баркера, що є псевдовипадковою послідовністю. При передачі інформації цим методом у мережі IEEE 802.11 розширення досягається за допомогою послідовності (+1, -1, -1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1), що і носить назву коду Баркера. На кожен переданий біт виділяється 11 біт в послідовності Баркера. Розрізняють пряму і інверсну послідовності Баркера. Одиничні біти передаються прямим кодом Баркера, а нульові - інверсним. Найголовнішою особливістю даного методу є стійкість до завад і нечутливість до багатопроменевого розповсюдження. Останнє досягається на боці передавача за рахунок методології кодового розподілу каналів CDMA (Code Division Multiple Access, CDMА) та подальшого стиснення сигналів на приймальному боці в 11 разів. За рахунок потенційного підвищення співвідношення сигнал/завада можна значно підвищити завадостійкість переданих даних.

Така бездротова технологія може стати як основою IT-мережі, так і доповненням до вже існуючої кабельної мережі.

Ядром бездротової мережі Wi-Fi є точка доступу, яка підключається до якоїсь наземної мережної інфраструктури (наприклад, офісної Ethernet-мережі) та забезпечує передачу радіосигналу. Зазвичай, точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Після підключення навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають зоною Wi-Fi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

Для того щоб підключитися до точки доступу та відчути всі переваги бездротової мережі, власнику мобільного кінцевого обладнання, оснащеного Wi-Fi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначенням пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем (ОС) такого мобільного обладнання проводять автоматично. Якщо користувач потрапляє одночасно в кілька Wi-Fi зон, то відбувається підключення до точки доступу, що забезпечує найпотужніший сигнал. Час від часу проводиться перевірка наявності інших точок доступу, і в разі, якщо сигнал від нової точки сильніший, пристрій перепідключається до неї, налаштовуючись абсолютно прозоро і непомітно для власника.

Декілька пристроїв з підтримкою Wi-Fi можуть з’єднуватися один з одним безпосередньо (зв’язок пристрій-пристрій), тобто без використання спеціальної точки доступу, утворюючи щось на кшталт локальної мережі, в якій можна обмінюватися файлами, але в цьому випадку обмежується число видимих станцій.

Висновки. Наразі технологія Wi-Fi прагне до глобального бездротового доступу, і враховуючи те, що більшість сучасних мобільних пристроїв таких як ноутбуки, кишенькові комп’ютери тощо мають вбудований адаптер стандарту IEEE 802.11b, а ціна на адаптери зараз невисока, то впровадження мережі цього стандарту буде актуальним і перспективним.

Отже Wi-Fi-технологія дозволяє вирішити три важливих завдання:

• спростити спілкування з мобільним користувачем;

• забезпечити комфортні умови для роботи користувачам, які мають мобільні інформаційно − комунікаційні засоби;

• створити локальну мережу в місцях, де прокладка кабелю неможлива або надмірно дорога;

• забезпечити досить високу завадостійкість інформаційного обміну, а отже, потрібну цілісність інформаційних об‘єктів.

1. Вишневский В. М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / В. М. Вишневский, А.И. Ляхов, С.Л. Портной / М.: Техносфера, 2005. – 592 с.

2. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети : пер. с англ. / В. Столлингс. / М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 640 с.