Беспроводные сети используют четыре основных способа передачи данных:
- инфракрасное излучение;
- лазер;
- радиопередачу в узком спектре (одночастотная передача;
- радиопередачу е рассеянном спектре.
IrDA. Инфракрасную связь можно считать одним из самых первых стандартов беспроводной передачи данных между вычислительными устройствами (если вести речь не о технологии, а именно о стандарте). Прототип современного ИК-порта появился уже в 1979 году, во время «творческого поиска» компании Hewlett Packard (возможности стандартного калькулятора были расширены внедрением в устройство ИК-передатчика — он позволял отправлять результаты вычислений на принтер). Идею тут же подхватили производители бытовой техники (телевизоров, музыкальных центров и т.п.), предложившие пользователям новинку в виде ПДУ (пульта дистанционного управления) [1].
Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, так как в противном случае значительное влияние будут оказывать другие источники, например окна.
Этот способ позволяет передавать сигналы с большой скоростью, поскольку инфракрасный сеет имеет широкий диапазон частот. Инфракрасные сети способны нормально функционировать на скорости 10 Мбит/с. Существует четыре типа инфракрасных сетей.
Сети прямой видимости. Как говорит само название, в таких сетях передача возможна лишь в случае прямой видимости между передатчиком и приемником.
Сети на рассеянном инфракрасном излучении. При этой технологии сигналы, отражаясь от стен и потолка, в конце концов, достигают приемника. Эффективная область ограничивается примерно 30м и скорость передачи невелика (так как все сигналы отраженные) [1].
Сети на отраженном инфракрасном излучении. В этих сетях оптические трансиверы, расположенные рядом с компьютером, передают сигналы в определенное л\вето, из которого они переадресуются соответствующему компьютеру.
Хотя скорость и удобство использования инфракрасных сетей очень привлекательны, возникают трудности при передаче сигналов на расстояние более 30 м. К тому же такие сети подвержены помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве организаций.
Лазерная технология похожа на инфракрасную передачу данных тем, что требует прямой видимости между передатчиком и приемником. Если по каким- либо причинам луч будет прерван, прервется и передача данных [1].
Bluetooth — спецификация беспроводныхперсональных сетей. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10-100 метров друг от друга (дальность очень сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях [1].
Слово Bluetooth — перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Это прозвище носил король Харальд I, правивший в X веке Данией и частью Норвегии и объединивший враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт. Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета» [3].
Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: «хаглаз» (Hagall) — аналог латинской H и «беркана» (Berkanan) — латинская B. Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit. В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем он такой же.
Технология беспроводного соединения мобильных устройств Bluetooth - это радио-интерфейс малой мощности, разработанный прежде всего для замены существующих кабельных и инфракрасных соединений офисной и бытовой электронной техники. В отличие от инфракрасной связи технология Bluetooth разработана для организации как двухточечных соединений, так и многоточечного радиоканала не обязательно в зоне прямой видимости [3].
В спектре радиочастот системе беспроводной связи Bluetooth отведено 79 радиоканалов в диапазоне 2,4465-2,4835 ГГц (примерно по 1 МГц каждый). Диапазон 2,4 ГГц относится к безлицензионному промышленному, научному и медицинскому диапазону ISM (Industrial, Scientific, Medical), что позволяет свободно и бесплатно использовать устройства Bluetooth. Модули Bluetooth способны передавать данные со скоростью до 720 кбит/с на расстояние от 10 до 100 метров.
В спецификации стандарта Bluetooth 1.2. для передачи цифровых данных используется алгоритм частотной модуляции радио сигнала GFSK (Gaussian frequency-shift keying), а в стандарте Bluetooth 2.0 EDR дополнительно для секции данных - фазовой модуляции п/4 DQPSK (differential quaternary phase-shift keying). Несущая частота колеблется в диапазоне +/-160 кГц для представления единиц и нулей. Технология использует принцип скачкообразной перестройки частоты FHSS с расширением спектра. При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму. Для обмена данными используется дуплексный режим с временным разделением приѐмного и передающего каналов (Time Division Duplex - TDD). Это означает, что каждый канал делится на слоты продолжительностью 625 мксек, причем каждому слоту соответствует определенный канал. Передатчик в каждый момент времени использует только один канал. Перестройка частоты происходит синхронно на передатчике и на приемнике по закону заранее зафиксированной псевдослучайной последовательности. В секунду может происходить до 1600 изменений частоты. Этот метод обеспечивает конфиденциальность и помехозащищенность передач.
Wi-Fi создан в 1991 году в Нидерландах. Wireless Fidelity — «беспроводная точность» — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi — Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с.
Стандарт впервые сталкивает пользователя с понятиями «клиент» (любой компьютер, оборудованный соответствующей сетевой картой) и «точка доступа» (транслирующая сигналы между проводной и беспроводной частями сети). Согласно правилам Wi-Fi, подключения возможны в двух режимах: «точка-точка» (два пользователя, установившие связь) либо «клиент-сервер» (несколько пользователей, подключенных к одной точке доступа, его также называют «инфраструктура»). Второй способ примечателен тем, что позволяет, например, оказывать информационные услуги в местах большого скопления «клиентов» (например, в кафе, ресторанах, аэропортах, на вокзалах и т.п.).
Рабочий диапазон (2,4 ГГц) предоставляет достаточно широкую полосу частот, чтобы обеспечить связь одновременно нескольким устройствам (с минимальными помехами); на создаваемых множественных каналах могут работать независимые устройства (например, разные провайдеры предлагают собственные услуги). Теоретически в стандарте Wi-Fi прописана и возможность передачи данных в инфракрасном диапазоне (алгоритмы схожи), однако на практике она оказалась невостребованной.
Приемник и передатчик, подчиненные стандарту Wi-Fi, занимаются не простой «перегонкой» данных, а «интеллектуальным трудом». В ряде случаев при изменении уровня помех на территории, где осуществляется передача, они могут «договариваться» о синхронном изменении скорости передачи. Существует и так называемый энергосберегающий способ передачи данных [4].
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения [4].
Выводы
Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь. Беспроводные компьютерные сети все шире распространяются в России и мире. Сдерживают распространение радиосетей большая (по сравнению с оборудованием проводных сетей) стоимость, необходимость регистрации радиооборудования, а также устойчивая репутация технологии с низким уровнем защиты.
Как только технология окончательно сформируется, производители предложат широкий выбор продукции по приемлемым ценам, что приведет и к росту спроса на нее, и к увеличению объема продаж. В свою очередь, это вызовет дальнейшее совершенствование и развитие беспроводной среды. Идея беспроводной среды весьма привлекательна, так как ее компоненты обеспечивают временное подключение к существующей кабельной сети; помогают организовать резервное копирование в существующую кабельную сеть; гарантируют определенный уровень мобильности; позволяют снять ограничения на максимальную протяженность сети, накладываемые медными или даже оптоволоконными кабелями. По вопросу безопасности использования беспроводных технологий можно сказать следующее: оборудование беспроводных сетей излучает электомагнитную энергию в радиочастотном диапазоне и функционируют в соответствии с установленными нормами и стандартами безопасности при радиоизлучении, и потому исключается любая возможность причинения вреда здоровью потребителей. Эти стандарты и рекомендации являются результатом обсуждения проблемы научным сообществом и различными научными комиссиями и комитетами.