Gлавная передача. Первые устройства беспроводной передачи данных стандарта IEEE 802.11g

В механике главной передачей называют механизм, передающий крутящий момент с двигателя на ведущие колеса автомобиля. С момента появления устройств, соответствующих драфту (то есть предварительному варианту) стандарта IEEE 802.11g, не прошло и месяца, но, судя по накалу страстей и невысокому уровню цен, задаваемому первыми образцами оборудования, в беспроводной индустрии происходит нечто необычное.

Насколько, в применении к сетевым технологиям, термин «главная передача» подходит новому стандарту? Выводы в любом случае делать рано, так как IEEE 802.11g пока еще не принят окончательно — спецификация должна появиться в апреле или мае. Однако мы не могли отказать себе в удовольствии уже сегодня, первыми в России, опробовать устройства нового класса — CardBus-карточку Buffalo Airstation WLI-CB-G54 и беспроводной Ethernet-маршрутизатор Buffalo AirStation WBR-G54.

Третьим будешь

23 декабря, аккурат перед Рождеством, компания Buffalo Technology объявила о начале продаж первых устройств, соответствующих драфту стандарта 802.11g, — широкополосного маршрутизатора-точки доступа и клиентской CardBus-карточки. Цены, по которым их можно приобрести в США, составляют соответственно — внимание! — 120 и 60 долларов.

Буквально на следующий день примеру Buffalo Technology последовала компания Linksys, а спустя чуть больше месяца, 31 января, она сообщила о более чем 100 тысячах проданных устройств (не менее четверти из них должно приходиться на маршрутизаторы и точки доступа; в линейку входят также PC-карточка и PCI-адаптер).

Третьим игроком, вступившим в соревнование, оказался еще один признанный новатор и передовик капиталистического труда — компания Apple, 7 января выпустившая в продажу беспроводное оборудование линейки AirPort Extreme. В нее входят AirPort Extreme Card и Extreme Base Station (последняя доступна в двух модификациях, отличающихся наличием встроенного модема на 56 кбит/с [сервер доступа?] и разъема для подключения внешней антенны).

Любопытно, что в пресс-релизе Apple отсутствует словечко «draft» — здесь говорится лишь о новом стандарте IEEE 802.11g и соответствии ему линейки AirPort Extreme, — зато подчеркивается, что фирма, как и в далеком 1999 году (именно тогда был принят стандарт 802.11b со скоростью передачи данных 11 Мбит/с), первой выводит на рынок оборудование нового стандарта. Там же упоминается об интересной возможности точек доступа — к одной из них, являющейся частью проводной инфраструктуры, может быть подключено до четырех беспроводных точек, что позволяет строить распределенные беспроводные корпоративные (или многоквартирные) сети.

Сближает все три набора не только цена, сопоставимая с ценами на аналогичные линейки стандарта 802.11b, но и… один и тот же чипсет компании Broadcom.

Пламенный мотор

Продолжая «воздухоплавательную» тему, линейка беспроводных чипсетов компании Broadcom носит общую торговую марку «AirForce». Собственно за поддержку 802.11g в ней отвечают две микросхемы — контроллер MAC-уровня BCM4306 и радиочасть BCM2050. Они и составляют основу рекомендуемого решения (reference design), продвигаемого Broadcom под кодом BCM94306 и доступного для трех интерфейсов (и, соответственно, трех форм-факторов): CardBus, PCI и mini-PCI. Рабочий диапазон частот BCM 94306 — от 2,4 до 2,497 ГГц (или до четырнадцати перекрывающихся частотных каналов), поддерживается работа в одноранговом и инфраструктурном режимах, реализована аппаратная поддержка 64- и 128-битного WEP-шифрования, а также AES, включая протоколы 802.1x и 802.1i. Дизайн обеспечивает разнесенный прием на две близкорасположенные антенны, потребляемая мощность в спящем режиме (сохраняющем возможность «пробуждения» по беспроводному же интерфейсу!) не превышает 33 мВт, а в рабочем, при передаче, — 1,6 Вт.

Как показало знакомство с устройствами и доступными в Сети описаниями, этот «отсчетный» дизайн использован в конструкциях и Buffalo, и Linksys, и, видимо, Apple.

Инсайд

Благодаря московской компании Digital Nature, уже в конце января две CardBus-карточки Buffalo Airstation WLI-CB-G54 и беспроводной маршрутизатор Buffalo Airstation WBR-G54 получили временную прописку в моей домашней лаборатории.

Начнем, конечно, с маршрутизатора. Вскрываем упаковку, достаем небольшую белую коробочку с двумя рядами светодиодов, один — на передней панели, ответственный за индикацию режимов беспроводного интерфейса, второй, сбоку — индикатор активности Ethernet-портов. Ethernet-портов — пять, все они рассчитаны на скорости 10/100 Мбит/с, один через встроенный межсетевой экран смотрит наружу, во внешний мир, четыре других подключены к встроенному коммутатору.

Включаем… В новогоднее время маршрутизатор хорошо смотрится под елкой — слегка просвечивающий корпус в момент включения переливается красными и зелеными огоньками. А взглянув внимательнее, можно найти на заднике, по соседству с блоком разъемов коммутатора, белую, в цвет корпуса, поворотную заглушку, закрывающую разъем для внешней антенны — ба, да мы, оказывается, совсем большие… Дальнейшее знакомство, кстати, лишь усиливает впечатление несоответствия цены («там») и реализованных возможностей.

По умолчанию в маршрутизаторе активизирована поддержка Universal Plug-and-Play (UPnP). Интерфейс Windows XP тут же сообщает о новом найденном сетевом устройстве (потом его всегда можно найти в закладке «My Network Places» под именем BUFFALO WBR Series). Щелкнув по иконке мышью, можно попасть на встроенный в маршрутизатор Web-сервер. Правда, для авторизации, чтобы не выбирать из нехитрого набора имен («admin» и «root») и паролей («пусто», «admin», «1234»), лучше все-таки заглянуть в описание: правильное имя — «root», что, похоже, указывает на корни встроенного программного обеспечения, берущие начало в мире открытых систем, а пароль, по крайней мере в первый раз, можно не вводить (но настоятельно рекомендуется делать это впоследствии).

Дружелюбный, ненавязчивый интерфейс позволяет легко управлять богатым набором настроек — включением и выключением встроенных DHCP- и WINS-серверов, NAT и протоколов маршрутизации (поддерживаются RIP1 и RIP2, то есть, как и у «больших» маршрутизаторов, внутренние IP-адреса могут быть реальными и маршрутизируемыми). Предусмотрена даже закладка для включения поддержки популярных сетевых приложений: Windows Messenger, Netmeeting и сетевых игр.

Как и AirStation Extreme от Apple (интересно все-таки, каким образом компании делят имена и торговые марки?), WBR-G54 позволяет строить распределенные беспроводные сети (у Buffalo эта опция называется Wireless Distribution System). Правда, из-за отсутствия под рукой других маршрутизаторов Buffallo, эту возможность так и не удалось проверить. Кстати, не исключено, что для ее реализации потребуется специализированная управляющая точка доступа — AirStation Pro.

Настройки сделаны (см. скриншот), самое время заглянуть внутрь. Наличие полноценного mini-PCI-адаптера — еще один повод удивиться. Таким образом, если для соответствия окончательной спецификации 802.11g все-таки потребуются аппаратные, а не чисто программные, как сейчас уверяет Buffalo, изменения, менять придется только съемный адаптер. Антенна (см. фото выше), в отличие от большинства беспроводных точек доступа, одна, то есть так называемый распределенный прием (вернее, с выбором наиболее подходящей антенны, diversity), заложенный в типовой конструктив Broadcom, не реализован.

Несу — разности

В CardBus-карточках WLI-CB-G54 недоделок оказалось побольше (вернее, в маршрутизаторе таковых не было, если не говорить об особенностях реализации радиоинтерфейса, но об этом ниже). Начать с того, что они никак не захотели устанавливаться на ноутбуке, который ранее без проблем использовался в экспериментах с карточками стандарта 802.11a.  Пришлось переустановить Windows XP, после чего карточки распознались и установились как по маслу — и даже нашли беспроводную точку доступа WBR-G54.

На десктопе, с использованием CardBus/PCI-переходника все той же Buffalo (о котором мы уже писали), проблемы носили диаметрально противоположный характер: карточка распознавалась, подавала все признаки жизни и даже видела базовую станцию, но — упорно не хотела на ней регистрироваться. А в тех редких случаях, когда регистрация все-таки происходила, время пинга оказывалось катастрофически велико и нестабильно — от десятков до нескольких сотен миллисекунд, при том, что для ноутбука тот же параметр не превышал одной миллисекунды. К слову, карточка Avaya Wireless PC Card стандарта IEEE 802.11b, любезно предоставленная компанией «Фиорд», работала на этом же компьютере и с WBR-G54 без сучка без задоринки.

Установка на WLI-CB-G54 драйверов от карточки Linksys прошла успешно, подчеркнув общность использованной схемотехники и софта, но тоже не привела ни к каким результатам, отличным от предыдущих. Не оказалось на сайтах компаний и более свежих драйверов. Поэтому все дальнейшие эксперименты будут ограничены набором из трех устройств — WLI-CB-G54, WBR-G54 и Avaya Wireless PC Card. Впрочем, их вполне достаточно, чтобы составить представление об особенностях стандарта.

Тест — драйв

Пожалуй, один из важнейших тестов — проверка возможности совместной работы устройств стандарта 802.11b и .11g. Напомним — стандарты .11b и .11g используют несовместимые методы модуляции — DSSS и OFDM. Тем не менее, для обеспечения совместной работы используется стандартизованный для .11b метод избежания коллизий CSMA/CA, или, проще, — «сначала слушай, потом говори». Устройство, желающее начать передачу, подает в эфир запрос (Request To Send, RTS) и, только получив от приемника разрешение (CTS, Clear To Send), начинает передачу. Алгоритм этот в сетях 802.11b не обязательный и используется чаще всего для устранения проблемы так называемых «скрытых» узлов — таких, которые видны точке доступа, но не видны ее клиентам. Соответственно клиенты, одновременно начавшие передачу, не видя друг друга, помешают друг другу на точке доступа.

В 802.11g механизм CTS/RTS обязателен всегда. Правда, при отсутствии в общей зоне устройств разных стандартов — .11b и .11g — действие механизма CTS/RTS может быть приостановлено, но как только точка доступа обнаружит устройство.11b, он тут же будет возобновлен всеми участниками сети.

То есть в отличие от сетей 802.11a, где скорость передачи данных определяется только отношением сигнал/шум и структурой препятствий, в сетях 802.11g производительность зависит и от наличия устройств другого, предыдущего стандарта. Зато декларируется большая, чем для 802.11a, дальность и меньшее затухание на стенах и других препятствиях.

Опыт — по крайней мере, пока — показывает иное. Дальность связи если и лучше, чем у 802.11a, то ненамного. Даже на тех расстояниях, где скорость передачи 802.11a практически не снижалась (по опыту, это примерно шесть метров плюс стена в четверть кирпича), скорость передачи данных по протоколу TCP/IP стандарта 802.11g падала вдвое, со средних 20 Мбит/с до 10 Мбит/с!

Правда, на расстоянии в 150 метров, но безо всяких препятствий и переотражений, то есть на открытом пространстве, средняя скорость передачи могла, при прочих равных условиях, равняться 12 Мбит/с, оставаясь при этом достаточно стабильной, а при незначительном, казалось бы, изменении местоположения, падать вдвое — до 5 Мбит/с!

Если говорить о дальности связи в помещениях, 802.11b по-прежнему остается вне конкуренции, и точка доступа WBR-G54 работает с устройствами этого стандарта корректно (при этом дальность связи не страдала несмотря на наличие всего одной антенны).

Впрочем, если вспомнить недавнюю историю, первые устройства стандарта 802.11a демонстрировали и вовсе удручающие характеристики. Эти же характеристики — вполне приемлемы для нормальной работы. Несколько удручает лишь отсутствие в интерфейсе клиентского устройства, WLI-CB-G54, возможности принудительного перевода в стандарт 802.11b — хотя бы для обеспечения максимальной дальности связи.

Что же касается корректности работы гетерогенных сетей, тут никаких сомнений быть не должно: скорость передачи данных с устройства стандарта .11b (Avaya Wireless PC Card) на другое — стандарта .11g (WLI-CB-G54), через гибридную точку доступа WBR-G54 составляла 3 Мбит/с, — более чем достаточно для подавляющего большинства офисных задач (для сравнения, максимально скорость передачи данных для Avaya Wireless PC Card составляла при работе с точкой доступа чуть больше 5 Мбит/с и, из общих соображений, при связи с другой такой же карточкой и использовании точки доступа в качестве ретранслятора должна упасть ровно вдвое — до 2,5 Мбит/с)!

Впрочем, у устройств стандарта 802.11g имеется еще одно, главное преимущество. Они есть. И они работают. В их разработку и производство были вложены немалые деньги. Точно так же немалые деньги вкладываются сейчас в их маркетинг и продвижение, а также в то, чтобы сделать беспроводные устройства привычными и в конечном итоге — массовыми. А уж то, что пользоваться ими потрясающе удобно и дома, и на работе, — поверьте мне на слово.

И все-таки интересно будет взглянуть на устройства стандарта 802.11g еще через полгода, когда они обрастут новыми драйверами и будут устранены ошибки реализации, которые наверняка есть в первых, только появившихся чипсетах и, не исключено, в самом драфте… Ох, и заживем тогда, братцы!

Вместо эпилога

Статьи обычно принято завершать заключением, выводами и т.д. На мой взгляд, и эта статья, и первые устройства нового (драфта) стандарта являются лишь прологом очередного этапа развития телекоммуникаций. С падением цен на беспроводное оборудование разница в стоимости установки структурированной кабельной системы и беспроводной сети нивелируется. Конечно, СКС предоставит и большие скорости передачи данных, и лучшую их защиту — по крайней мере, от неквалифицированного хакера. Но, с другой стороны, много ли найдется приложений, требующих скоростей передачи в сотни мегабит в секунду? Позволю себе предположить — нет. Скорости передачи, обеспечиваемых существующими беспроводными сетями, более чем достаточны для большинства пользователей и приложений. Квалифицированная защита потребует специальных мер и в традиционных проводных сетях, более того, проводная инфраструктура может оказаться опасной иллюзией безопасности.

Скорость, с которой развивается стандарт, вернее, обретает зрелость реализующее его оборудование, впечатляет. С момента публикации статьи прошла всего пара недель, а на сайте Buffalo появилась новая версия ПО для описанного в статье маршрутизатора.

С новой прошивкой, как показывает опыт, заметно повысилась дальность передачи, а базовая станция — точка доступа уверенно обнаруживается клиентским ПО и на критических расстояниях.

О конкретных цифрах говорить все-таки рановато. Стандарт, вернее, реализующее его ПО, развивается. В сети можно найти массу материалов, говорящих о рекордных площадях покрытия, обеспечиваемых одной точкой доступа 802.11g. Более того, по имеющейся информации, при равных скоростях передачи данных — 11 Мбит/с. Под макетом я подразумеваю «шапку» с картинкам метод модуляции, используемый в стандартах 802.11a и g, обеспечивает заметный запас по мощности в сравнении с оборудованием старого стандарта — 802.11b. На практике, это должно означать реальное увеличение дальности и(или) надежности передачи данных.

Кроме того, для нового поколения беспроводных маршрутизаторов и точек доступа, становится стандартной очень интересная особенность — возможность использования точек доступа в качестве ретрансляторов, ранее характерная только для отдельных, как правило, дорогостоящих моделей оборудования Agere и Cisco. Эта опция — Wireless Distribution Mode, или, в вольном переводе, «Беспроводная распределенная инфраструктура», реализована и в WBR-54G. Причем, как показывает опыт, реализована вполне грамотно, а скорости, реализуемые этой технологией, сопоставимы со скоростями, реализуемыми 802.11b: при работе через одну ретранслирующую точку доступа на беспроводном клиенте получаем все те же стабильные 6 Мбит/с — и это безо всяких ухищрений и возни с выбором оптимальных мест джля размещения точек доступа, то есть, результат, полученный сразу, обыкновенным включением промежуточной точки доступа в электрическую розетку — все необходимые настройки, кроме предварительно введенного MAC-адресов магистральных точек доступа, устройства берут на себя, как и гладкое, бесшовное переключение мобильных пользователей между разными сотами беспроводной сети.

В общем, читайте продолжение истории о домашних маршрутизаторах и беспроводных сетях в ближайших статьях Ферры.