Зачем строить сети специально для передачи данных
Действительно,
данные можно передавать и по телефонному каналу (через модем). Но
гораздо эффективнее передавать их в пакетном режиме. Пакетный режим
можно сравнить с перевозкой грузов по автостраде в грузовиках: нет
груза - грузовик не отправляется; в то время как обычные телефонные
каналы подобны непрерывно работающему конвейеру: когда говоришь -
насыпано, молчишь - пусто. Ясно, что пропускная способность автострады
намного выше, если пускать по ней грузовики по мере их наполнения, чем
если разделить ее на множество узких конвейеров; а телефонная сеть
работает именно по этому второму принципу.
Поэтому
передача данных в пакетном режиме дает большую экономию в использовании
магистральных линий связи ("автострад"). Это относится как к кабельным,
так и к беспроводным сетям. При смешанном использовании магистральной
линии (и для телефонии, и для данных) пакетная передача данных в
пакетном режиме оставляет больше места для обычных телефонных каналов.
По абонентскому же кабелю (от абонента до узла сети) данные чаще
передаются через модем (т.е. в "конвейерном", а не в пакетном режиме).
Беспроводные технологии на магистральных сетях
Прежде
чем перейти к основному рассматриваемому нами вопросу, скажем еще
несколько слов о принципах применения беспроводных технологий на
магистральных сетях.
Используя
разные диапазоны частот, разные виды модуляции радиоволн и разные виды
антенн, в эфире тоже можно организовать "каналы связи" как по типу
телефонных абонентских или магистральных кабелей (когда у канала есть
определенные начало и конец), так и по типу локальной сети (см. ниже),
когда к каналу одновременно подключено несколько абонентов. Первый вид
радиоканала называют обычно каналом типа точка-точка, а второй, в
зависимости от конфигурации антенн и типа использования, либо каналом
каждый с каждым, либо каналом точка-много точек.
Для
магистральных сетевых соединений используются, как правило, каналы
точка-точка. Таким образом организуются, в частности, радиорелейные
линии. Расстояние между соседними релейными станциями (канал
точка-точка) может достигать нескольких десятков километров, при
скорости передач только на порядок меньше чем на оптоволокне. Таким
образом реализована, например, ТСЛ (Транссибирская Линия Связи) между
Самарой и Хабаровском - за очень краткий срок, в ожидании прокладки
оптоволокна. Но радиорелейные линии - это магистральные каналы общего
назначения, используемые как для данных, так и для телефонии, и поэтому
мы не будем на них специально останавливаться.
Локальная сеть Ethernet...
Передача
данных между персональными компьютерами (ПК) имеет чрезвычайно
нерегулярный характер, так как производится в основном по запросам
работающих за ними: длительное время ПК может "молчать", не обращаясь к
сети и работая автономно, а затем, по запросу, послать или запросить
откуда-нибудь целый длинный файл или документ. Через низкоскоростной
телефонный канал такой файл будет перекачиваться несколько минут, а
пользователь перед своим экраном будет ждать и раздражаться.
Поэтому
специально для межкомпьютерных коммуникаций был разработан тип сети,
где для передачи данных используется общий, один на всех,
высокоскоростной кабель. Не вдаваясь в технические подробности, работу
такой сети можно представить себе следующим образом: каждый компьютер
на сети всегда следит за общим каналом. Если текущая передача
адресована ему, он ее принимает. Если он сам должен что-то передать, он
дожидается, пока канал освободится, и пробует начать передачу. Если так
получилось, что другой компьютер тоже попытался занять общий канал
одновременно с нашим, то оба обнаруживают столкновение попыток
("коллизию"), и выждав очень небольшое время (каждый свое), пробуют
снова, пока кто-нибудь не опередит другого. Зато уж, заняв общий канал,
используют его целиком, на полной его скорости. Статистически, такой
алгоритм работы оказывается достаточно эффективным, несмотря на потери
времени из-за коллизий.
Мы
описали тип сети, называемый Ethernet. Такие сети используются внутри
одного здания или на небольшой территории, и потому называются
локальными сетями. Ethernet стандартизован на международном уровне;
есть и другие виды локальных сетей (например, Token Ring), но стандарт
Ethernet завоевал почти весь мировой рынок (в Украине - больше 90%).
... и ее беспроводной аналог Radio-Ethernet
Возвращаясь
к беспроводным сетям, мы находим здесь стремительно завоевавший мировой
и украинский рынок стандарт, называемый Radio-Ethernet.
Стандарт
Radio-Ethernet имеет два применения. Первое из них - это беспроводная
локальная сеть в стенах одного здания или на территории предприятия;
таким образом решается проблема "ограниченной мобильности" в пределах
предприятия (сотрудник с портативным компьютером, переходящий из одной
комнаты в другую и отовсюду имеющий доступ к сети). Технически это
применение почти не отличается от второго, к рассмотрению которого мы
сейчас перейдем; но в нормативном аспекте его следует рассматривать
отдельно - мы к этому еще вернемся.
Второе
применение стандарта Radio-Ethernet решает проблему подсоединения
абонентов к большой сети передачи данных, или, как говорят связисты,
проблему последней мили. Здесь мы подходим к центральной теме нашего
доклада. Нам сейчас не важны ни масштаб этой "большой сети" (город,
регион,...), ни то, как организован ее магистральный уровень (на
кабелях, радиорелейках, спутниковой связи,...). Мы займемся именно
"последней милей", т.е. соединением между абонентом (точнее, его
компьютером или учрежденческой локальной сетью) и ближайшим узлом
"большой сети". При этом последняя "миля" может реально выражаться
расстоянием от нескольких сот метров до 20-30 километров.
Доводить
до каждого абонента отдельный радиоканал типа "точка-точка"
нецелесообразно, так как высокоскоростной канал будет стоить дорого по
технологическим причинам, а через низкоскоростной информация будет
перекачиваться слишком медленно. Поэтому гораздо эффективнее
предоставить один общий высокоскоростной канал типа "точка-много точек"
в распоряжение сразу нескольких абонентов, которые будут использовать
его совместно в коллизионном режиме, как в локальной сети Ethernet.
Такое
решение было разработано; будучи совместимо с обычным кабельным
Ethernet'ом, оно получило название Radio-Ethernet. Оно стандартизовано
международным комитетом IEEE под номером 802.11, и, соотвнтственно,
может считаться технически созревшим и стабильным.