Стандарты локальной беспроводной связи: кто победит в радиовойне?

Сергей Гусев

Беспроводные сети сегодня

Борьба стандартов

Производители аппаратного обеспечения

Коммунальная радиосеть

Останется только один?

Беспроводные сети сегодня

В настоящее время беспроводной связью уже никого не удивишь. Давно прошло то время, когда инфракрасный порт был редкостью. Сейчас по ИК-порту мобильные телефоны связываются с компьютерами, карманные ПК управляют бытовой техникой и т.д. Однако такой способ обмена информацией имеет ряд серьезных недостатков, например очень ограниченный радиус действия, необходимость наличия зоны прямой видимости и т.п. Долгое время инфракрасная связь была лидером локальных коммуникаций, но прогресс не стоит на месте, и сегодня на смену ИК-связи приходит радиосвязь.

Что же готовы предоставить нам производители радиокоммуникационных устройств? На сегодняшний день в нише локальной радиосвязи за место под солнцем сражаются три стандарта: Bluetooth — коллективное детище множества компаний, таких как Ericsson, Intel, Nokia и т.д., HomeRF от Home Radio Frequency Working Group, а также RadioEthernet, известный как IEEE 802.11.

Сейчас на рынке беспроводных ЛВС создалась весьма жесткая конкуренция этих трех стандартов за обладание правом предоставить пользователю возможность передачи данных. Расклад сил следующий. RadioEthernet прочно занимает нишу носителя WLAN (Wireless LAN — беспроводная локальная сеть) корпоративного масштаба. Обусловлено это, по-видимому, двумя факторами: достаточно высокой скоростью передачи данных по сравнению с конкурентами (до 11 Мбит/с) и большой дальностью связи (известны случаи отличной работы систем, находящихся в прямой видимости, но удаленных друг от друга на десятки километров, например связка «Главное здание МГУ им. Ломоносова — г.Троицк»). RadioEthernet уже достаточно долгое время занимает прочные позиции. Именно на этом стандарте функционируют многие сети по всему миру. В частности, в России примером может служить Магнитогорский металлургический комбинат, где была создана WLAN на основе оборудования AiroNet. Двухмегабитный радиоканал связывает МФТИ с Москвой, МГУ имеет множество подобных радиоканалов, объединяющих между собой целый ряд институтов в регионе. Кроме того, RadioEthernet активно используется для создания WLAN в офисах, на складах и в жилых домах. Например, существуют готовые решения по автоматизации складской работы с применением портативных терминалов, которые работают именно на этом стандарте (скажем, решение от Galaxy computes: связка Psion WorkAbout плюс Aironet-станция позволяет свободно работать в сети на большом складе).

Первоначально предполагалось, что RadioEthernet будет основным средством связи между портативными и домашними компьютерами и узлами доступа к другим сетям. На сегодняшний день устройства беспроводной связи на основе стандарта 802.11 прочно заняли нишу сетей масштаба города (по крайней мере, в России). В основном это точки доступа, решающие традиционную задачу «последней мили». В то время как локальные беспроводные сети еще не завоевали большой популярности в секторе локальных беспроводных сетей, HomeRF, давний конкурент RadioEthernet, уравнял шансы стандартов, увеличив свою скорость до 10 Мбит/с. Это стало возможным благодаря решению Федеральной комиссии по cвязи (FCC) о возможности расширения диапазона FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — широкополосный спектр со скачкообразной перестройкой частоты) с 1 до 3 и 5 МГц. То, что IEEE проголосовало против такого решения, уже не интересовало ни Intel, ни Proxim, стоящих за спиной HomeRF. Таким образом, RadioEthernet в одночасье перестал быть лидером по скорости передачи данных. Тем не менее у HomeRF осталось слабое звено, не позволяющее ему встать на один уровень с RadioEthernet, — это радиус действия, который составляет всего 50 м (против десятков километров у RadioEthernet). Однако HomeRF прекрасно вписывается в концепцию домашней беспроводной сети (собственно, это вполне соответствует названию стандарта), поскольку в пределах дома может обеспечить высокоскоростную связь электронных устройств на уровне RadioEthernet, а иногда и лучше. Кроме того, цена на устройства HomeRF ниже, чем на аналогичные продукты RadioEthernet, что делает его более предпочтительным для домашнего пользователя. Например, адаптер WirelessPC для RadioEthernet стоит около 250 долл., а адаптер для HomeRF — около 120 долл.

«Синий зуб» — именно так переводится название третьего стандарта беспроводной связи нового тысячелетия — Bluetooth, возникшего как средство организации межсетевого взаимодействия мобильных устройств. Сегодня эта концепция распространяется не только на мобильные устройства, но и на персональные компьютеры и даже на бытовую технику. Если верить создателям, поддержка Bluetooth вскоре будет реализована практически у всех устройств — от стиральной машины до мобильного телефона. Отметим, однако, что Bluetooth вовсе не претендует на конкуренцию с RadioEthernet, ибо обладает весьма скромными характеристики — скорость передачи данных составляет около 720 Кбит/с при радиусе действия до 10 м. Видимо, в качестве средства WLAN Bluetooth выступать не может, а вот как средство доступа к LAN — еще как. Особенности технологии Bluetooth — малый размер и универсальность, что делает его привлекательным для мобильных устройств (для чего он, собственно говоря, и разрабатывался).

В начало В начало

Борьба стандартов

Поскольку HomeRF также претендует на роль средства связи мобильных устройств с другими сетями, между HomeRF и Bluetooth намечается серьезная конкуренция. Впрочем, Bluetooth предполагает в себе все-таки большую функциональность, нежели HomeRF. В частности, Bluetooth может связывать сотовый телефон и гарнитуру, прикрепленную к уху, в то время как HomeRF предназначен для более-менее интеллектуальных устройств. В частности, фирма Proxim выпустила WLAN-адаптер с интерфейсом Compact Flash type II, который весит меньше 20 г. Несмотря на привлекательность данного адаптера, вряд ли он составит серьезную конкуренцию устройствам Bluetooth. Связано это с тем, что большинство производителей мобильных или портативных устройств все-таки в большей степени ориентировано на «синезубые» устройства — хотя бы ввиду того, что именно Bluetooth был разработан ими для соответствующих целей.

Впрочем, Bluetooth тоже не остался в долгу и замахнулся на нишу HomeRF. Так, в крупных отелях и ресторанах планируется создать возможность предоставления клиентам доступа к локальной и глобальной сетям посредством технологии Bluetooth. Видимо, это объясняется тем, что в подобных местах клиенты имеют при себе, как правило, мобильные устройства, для которых проектировался Bluetooth, а не домашние компьютеры, для которых неплохо подходит и HomeRF. Предположим, что у пользователя есть ноутбук, мобильный телефон и гарнитура. Все это связано, естественно, через Bluetooth. При таком раскладе просто нет смысла организовывать доступ к сети посредством другого протокола.

В начало В начало

Производители аппаратного обеспечения

Лагерь производителей аппаратного обеспечения тоже разделился по интересам. Каждый стандарт поддерживается своей группой заинтересованных производителей железа. Так, за RadioEthernet выступает WECA — Wireless Ethernet Compatibility Alliance, в который входят более 20 компаний, в том числе компания Cisco Systems, владеющая торговой маркой AvioNet. Поддержку HomeRF осуществляет HomeRF Working Group — рабочая группа по HomeRF, ведущей фирмой в которой является Proxim — разработчик HomeRF. Промежуточную позицию занимает Intel. Дело в том, что эта корпорация совместно с Proxim участвует в продвижении HomeRF, но одновременно совместно с Microsoft работает в Bluetooth SIG (Special Interest Group — группа специальных интересов Bluetooth). Да и в RadioEthernet компании Intel тоже имеет свою долю. Впрочем, позиция, на мой взгляд, весьма разумная — кто бы ни победил, Intel все равно останется в индустрии WLAN.

Bluetooth имеет и весьма солидную поддержку производителей аппаратного обеспечения, и широкую область применения. Так, например, IBM планирует выпустить свои ноутбуки ThinkPad с поддержкой Bluetooth. Ведущие производители сотовых телефонов также намерены включить в свою продукцию поддержку технологии Bluetooth, не говоря уже о PDA. Например, Psion PLC — компания, занимающаяся выпуском КПК Psion, выбрала фирму Cambridge Silicon Radio (CSR) в качестве поставщика устройств Bluetooth для своих компьютеров. CSR — лидер по производству чипов Bluetooth на CMOS-технологии. В свою очередь, Microsoft планирует включить поддержку технологии Bluetooth в последующие версии своих операционных систем.

Анализ вышесказанного позволяет сделать вывод, что по поддержке производителей аппаратного обеспечения лидирующее место занимает все-таки Bluetooth, поскольку эта технология имеет более широкое применение, чем конкуренты, ибо охватывает не только область сетевых адаптеров, но и сферу бытовой техники, мобильных телефонов, а также PDA — карманных компьютеров.

В начало В начало

Коммунальная радиосеть

Как видно, противостояние стандартов весьма серьезное. Однако ни одна из них не покрывает все сегменты рынка. Как следствие возникает вполне логичный вопрос: могут ли сосуществовать эти технологии могут?

С одной стороны, пользователю нет никакого резона иметь на своем компьютере (как домашнем, так и портативном) несколько адаптеров для разных типов сетей, поскольку это создает весьма серьезную путаницу и непонимание у «чайников», а также головную боль у профессионалов при администрировании. Логичнее было бы предположить, что каждый стандарт должен отвечать за наиболее подходящее звено сети. Казалось бы, небольшая проблема. Но дело в том, что все три стандарта подразумевают работу на одной и той же частоте — 2,45 ГГц. Так сложилось, что эта частота не требует лицензирования, поэтому подобные радиоустройства могут свободно использоваться практически везде. Но как выясняется, такая свобода приводит к тому, что устройства разных стандартов влияют на работу друг друга, не говоря уже о помехах, наводимых другими СВЧ-устройствами, в частности микроволновыми печами.

Так, например, проведенные тесты показали, что Bluetooth и сети стандарта 802.11 создают взаимные помехи, но значительно меньшие, чем ожидалось. Тем не менее некоторые производители ноутбуков отложили поддержку Bluetooth до 2002 года.

Компания Symbol Technologies провела тесты по оценке взаимного влияния стандартов. В эксперименте участвовали два портативных компьютера и один карманный. Ноутбуки располагались на расстоянии в 1 фут и осуществляли передачу файлов по FTP, в то время как КПК производил обмен данными с базовой станцией RadioEthernet, находящейся на расстоянии 40 футов. Когда КПК располагался на расстоянии от 1 до 3 футов от ноутбуков, скорость передачи по RadioEthernet падала с 10 до 1 Мбит/с, но поток данных ни разу не прервался. Канал Bluetooth тоже испытывал некоторые трудности, но тем не менее тоже продолжал стабильно работать. При удалении КПК взаимное влияние постепенно ослабевало, и на расстоянии 6 футов (около 2 метров) каналы переставали интерферировать и работали как обычно.

Вроде мелочь, но за этой мелочью кроются достаточно серьезные проблемы совместимости сетей. Дело в том, что 2,45 ГГц — диапазон ISM (Industry-Scientific-Medical — диапазон, на котором работают различные индустриальные, медицинские и научные радиоустройства), и он до отказа забит разными устройствами, даже микроволновые печки используют этот диапазон. Проблемы возникают в основном с Bluetooth. Разработчики стандарта предполагали, что он должен работать везде, поэтому сделали его наиболее помехоустойчивым. Принцип, который лежит в основе «перескока» частот, FHSS, состоит в следующем: передатчик в случайном порядке изменяет частоту вещания в данном диапазоне для каждого пакета. Таким образом, если у диапазона есть n частотных каналов, то устройство может при передаче каждого следующего пакета выбирать один из этих каналов. Поэтому если в месте работы устройства занят один из этих каналов, то соответствующий пакет потеряется, зато пакеты, переданные по другим радиочастотным каналам, дойдут без проблем. Так вот, Bluetooth посылает пакеты по всем каналам диапазона из 79, на которые этот диапазон делится. Получается, что в начале работы устройства Bluetooth спектр заполняется практически полностью, так как частота переключается 1600 раз в секунду. Для стандарта IEEE 802.11 это не так страшно, поскольку он использует другую технологию передачи — пакет одновременно передается по нескольким частотным каналам. А вот HomeRF тоже использует FHSS, поэтому их сосуществование весьма сомнительно. При такой скорости переключения частот, как у Bluetooth, использование всех частотных каналов диапазона может привести к блокировке работы остальных устройств, работающих по протоколу FHSS. Следует заметить, что это не является недоработкой создателей Bluetooth — наоборот, это было сделано специально, так как согласно идеологии «синезубые» устройства должны работать в любых условиях независимо от того, какие еще устройства используют рабочий диапазон частот. Поэтому устройства Bluetooth начинают вещать, не выяснив, какие частоты свободны, и равномерно заполняя все имеющиеся каналы своими пакетами. В то же время HomeRF и RadioEthernet прекрасно сосуществуют за счет использования разной технологии распределения каналов.

Многие пользователи всерьез озабочены данной проблемой. На некоторых предприятиях даже вводятся правила, запрещающие использование Bluetooth. Однако это временная мера, поскольку в будущем, когда Bluetooth станет использоваться массово, запреты не помогут. Настораживает другое: похоже, производители и разработчики «Синего зуба» не собираются менять ни идеологию, ни спецификацию, а это означает, что конфликт все-таки останется неразрешенным.

В начало В начало

Останется только один?

Впрочем, несмотря на все проблемы, хочется надеяться, что каждый стандарт займет свое место. Видимо, наименее радужное будущее ждет HomeRF, и вот по какой причине. Карманные компьютеры приобретают все большее распространение, как и их интеграция с мобильными телефонами и другими устройствами подобного класса. Очень высока вероятность того (то есть практически наверняка), что для связи этих устройств будет использоваться Bluetooth. Следовательно, конечному пользователю нет резона иметь дома HomeRF, когда его PDA, мобильный телефон и GPS-приемник работают на Bluetooth, особенно если учесть крайне низкую совместимость этих стандартов вследствие помех, создаваемых Bluetooth в HomeRF. В конечном итоге это может стать решающим доводом в пользу первого, даже несмотря на более высокую скорость передачи данных у HomeRF. Видимо, спасти этот стандарт в состоянии только сетевые адаптеры, которые могут вещать как по стандарту Bluetooth, так и по HomeRF, но и на это надежда тоже небольшая.

Стандарт Bluetooth постоянно развивается и с помощью компании Ericsson вырывается на улицы города. Речь идет о проекте BLIP (Bluetooth Infotainment Point). Идея заключается в создании сотовой сети Bluetooth, которая покрывала бы всю территорию крупных населенных пунктов, давая возможность счастливым обладателям устройств Bluetooth выйти в Интернет прямо на улице без помощи мобильного телефона. Идея, конечно, неплохая, однако непонятно, как будут решаться вопросы, скажем, радиочастотных помех, тарификации доступа, распределения адресов и др. Видимо, это все же вопрос отдаленного будущего.

Кроме того, группа производителей средств Bluetooth-связи Bluetooth Special Interest Group (SIG) объявила о том, что сейчас она занята разработкой проекта «высокоскоростных» версий спецификации ближней радиосвязи по технологии Bluetooth. Эти высокоскоростные версии предусматривают передачу информации со скоростями 2 и 10 Мбит/с. Проект планируют завершить уже к концу текущего года, однако появление устройств с поддержкой новых скоростей пока не прогнозируется.

Что же касается RadioEthernet 802.11, то его будущее вполне стабильно, поскольку каналы на основе RadioEthernet занимают достаточно большую часть всех LAN. Видимо, в этой нише RadioEthernet и останется. На руку ему играет и то, что не за горами появление технологии, которая позволит увеличить скорость передачи данных по сетям RadioEthernet до 54 Мбит/с. Поэтому будущее, на мой взгляд, за двумя стандартами: дома и в пути мы будем использовать устройства Bluetooth, а LAN и доступ к WAN у нас будет осуществляться через новый RadioEthernet.

КомпьютерПресс 4'2001