Долой провода

Степан Ильин aka Step

Спецвыпуск: Хакер, номер #059, стр. 059-004-1

(step@gameland.ru)

Все о беспроводных сетях

История беспроводной передачи данных началась в далеком 1895 году, когда А.С. Попов изобрел первое радио. Принцип работы этого чуда техники такой: в передающей антенне создается переменный электрический ток высокой частоты, в окружающем пространстве он вызывает быстро изменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны, достигает приемной антенны и вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик. Кто в 1895 году смог бы подумать, что этот же принцип будет использоваться для передачи данных на скорости в несколько мегабит в секунду?

С чего начинался Wi-Fi

Так уж повелось, что, когда заходит речь о беспроводной передаче данных, сразу вспоминаешь технологию Wi-Fi. Ее развитие началось в далеком 1997 году, когда международная организация IEEE (Институт инженеров электричества и электроники) ратифицировала небезызвестный стандарт 802.11, четко определивший понятия беспроводной сети, используемых ею частот, характеристики устройств и параметры соединения между ними.

Устройства Wi-Fi могут работать в двух режимах. Первый, Ad-hoc, подразумевает, что беспроводная сеть состоит всего из двух беспроводных девайсов, они соединяются друг с другом напрямую (соединение точка-точка), то есть без участия какого-либо промежуточного оборудования. Такой режим позволяет создать полноценную сеть со всеми сопутствующими сервисами и возможностями, однако он подходит для соединения только двух клиентов.

Совсем по-другому сложилась ситуация с Infrastructure: многочисленные клиенты общаются друг с другом с помощью специального коммутирующего устройства - точки доступа (Access Point, AP). Такой режим позволяет не только организовать беспроводную сеть из нескольких устройств, но еще и слинковать между собой несколько Wi-Fi-сетей, а также наладить мост на обычную локалку. Что касается скорости такого соединения, то для стандарта 802.11 она составляет 1-2 Мбит/с. При этом используется рабочая частота от 2,400 МГц до 2,483 МГц, а также один из двух принципиально разных методов кодирования: FHSS и DSSS.

FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) - это так называемый метод частотных скачков, который распределяет передаваемые данные по 75-ти каналам частотой 1 МГц. А в чем фишка? Передача осуществляется по единственному каналу одновременно, при этом смена канала осуществляется по схеме, которая случайна, но заранее известна участникам обмена. Такой подход позволяет уменьшить возможные помехи в эфире, так как данные передаются только в том случае, если обе стороны настроены на одну и ту же частоту. Приемник должен слушать эфир и в нужный момент переходить на нужную частоту, чтобы правильно принимать данные. При этом данные передаются по одному каналу всего 400 мс.

DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum) - это уже совершенно другой метод кодирования, который основывается на использовании набора избыточных битов на каждую переданную единицу информации. Этот набор называется chipping-кодом и состоит из 11-ти дополнительных битов, генерируемых по специальному алгоритму, известному приемнику и передатчику. Если во время передачи один из переданных битов был поврежден, то его можно легко восстановить с помощью 11-ти дополнительных и обойтись без повторной посылки данных. А значит, можно обойтись сигналом очень малой мощности, не мешающим другим приемо-передающим устройствам: они не знают алгоритма, по которому создается набор избыточных битов, и поэтому считают их шумом обычным и почти не влияющим на работу. Все данные, кодированные по схеме DSSS, передаются по 14-ти перекрывающим друг друга каналам частотой 22 МГц, но в каждый момент времени используется только один из них.