Evil
10.09.2004, 15:44
Вместо предисловия..
Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE одобрил создание рабочей группы 802.11n. Большинство пользователей, подключившихся к беспроводному стандарту, насладившись его прелестями, естественно захотели большего, да и не только пользователи... сама реализация данного стандарта открывала много новых возмодностей. Естественно во всем хорошем всегда найдется немножко "чернухи", в нашем случае страдает скорость и безопасность. Целью группы стала разработка нового физического уровня и уровня доступа к среде передачи, которые позволили бы достичь реальной скорости передачи данных, как минимум, в 100 Мбит/с. Начало данной разработки повлечет за собой не только увеличение скорости передачи данных, что соответственно повысит комфортность работы в сети, но и оставит достаточный запас скорости на будущее. В сферу деятельности компании входит также разработка уровней MAC, PHY и другие аспекты.
В своей предыдущей статье я описывал качественные характеристики стандартов 802.11 a/b/g, для сравнения: Скорость передачи информации по новому стандарту составляет 200Мб (и больше), а реальная скорость 100Мб (все это конечноже в секунду :))
В разработке проекта принимает участие корпорация Intel, так как она технологический лидер в беспроводных решениях. Для разработки проекта компания Intel решила не изобретать колесо, а пошла по проверенной временем :) еволюционной технологии, проще говоря компания добавит к существующим решениям новые разработки и получит новый 802.11 стандарт под названием 'n'. Можно даже привести пример: в новом стандарте будут использоваться такие старые технологии, как "ортогональное частотное мультиплексирование" и "квадратурная амплитудная модуляция". Такой подход обеспечит совместимость с предыдущими версиями стандарта (облегчит работу Wi-Fi), снизит время разработки новой технологии и уменьщит затраты.
Теперь давайте поконкретней..
Интересное, на мой взгляд, решение - это использование нескольких антенн у приемщика и передатчика. Эта технология получила название "множественный ввод/вывод" или "Multiple input Multiple output (MIMO)" (по русски звучит как МИМО :)). То есть передача данных идет сразу по множеству паралельных каналов. Использование множества каналов дает некоторые преимущества, например технология использует мультиплексирование "Spatial Division Multiplexing" (SDM), то есть сигнал передаётся по нескольким различным частотам, после приёма превращаясь в скоростной поток данных. Но есть некоторые проблемы при использовании SDM, так как для приема и передачи такого сигнала нужны специальные антенны, цепи RF и АЦП. А использование более двух антенных цепей RF выливается в кругленькую сумму, что соответственно не по силам обычным пользователям. Таким образом компании Intel придется разрабатывать стандарт с учетом баланса цены\скорости.
Ну и как обычно увеличение частотных диапазонов, что повлечет за собой повышение пропускной способности канала.
Если так можно выразиться, процитирую теорему Шеннона: "Теоретический предел пропускной способности 'C' повышается при увеличении частотного диапазона 'B' (C=B log2(1+SNR)".
Intel считает, что совместное использование технологий позволит выполнить требования будущего стандарта 802.11n. Если сделать ставку на увеличение используемой полосы частот совместно с технологией MIMO, то удастся не только достичь требуемых 100 Мбит/с, но и сохранить при этом низкую стоимость оборудования. Например, использование 40-мегагерцовых каналов и технологии MIMO в будущем позволит даже превзойти требования стандарта. Устройства 802.11n будут поддерживать как 20-, так и 40-МГц каналы, при этом 40-МГц каналы будут образовываться из двух смежных 20-МГц. Таким образом, если частотный спектр будет перегружен или надо будет связаться по старому стандарту, устройство может перейти на узкие 20-МГц каналы. За счет "скрещивания" технологий достигается не только объявленная скорость, но и совместимость со старыми стандартами.
Не стоит слишком радоваться удачной идеи разработчиков, так как законодательные органы не разрешают использование 40-мегагерцовых каналов там, где это пока запрещено.
Кроме того, в 802.11n могут быть внесены различные дополнительные решения, увеличивающие пропускную способность. Например увеличение числа антенных цепей, адаптивные каналы, технология кодирования FEC.
Конечно же, высокую скорость нельзя получить без эффективных механизмов управлением физическим уровнем. Хотя уровень MAC и не влияет напрямую на физическую скорость передачи, он играет важную роль при выборе режимов оптимизации передачи PHY. Сначала связь будет устанавливаться средствами физического уровня, затем подключится MAC-уровень, он определит долговременные параметры связи типа модуляции, кодирования, конфигурации антенн, частотных диапазонов каналов и т.д.
Небольшое отступление от темы: "Уровень MAC (Media Access Control) определяет доступ к сетевой среде, включая формат кадров, адресацию и механизм исправления ошибок. Уровень PHY (Physical Layer Protocol) задает процедуру кодирования/декодирования, синхронизацию, формирование кадров".
Изменения коснутся и MAC-уровня, который получит новые функции. То есть если внести изменения, лучше даже сказать - дополнения, в MAC-уровень это повлечет за собой увеличение заголовков PHY (для полного описания процедур MAC), а PHY-заголовки плохо поддаются изменению. Важно понимать, что скорость передачи существенно ограничивается заголовками PHY и задержками. Конечно разработчики все это прекрасно понимают, поэтому в стандарт 802.11n будет введён режим передачи нескольких кадров MAC в блок данных физического уровня. Также будет реализовано и блочное подтверждение (Block ACK) на запросы нескольких кадров (BAR). Таким образом, теперь не нужно начинать процедуру передачи отдельно для каждого кадра. Пример: если не использовать блочную передачу, то для скорости 100 Мбит/с потребовались бы 500 Мбит/с на уровне PHY. Блочная передача данных будет работать в обоих направлениях. Интересно еще то, что Intel предусматривает MAC-кадры нового формата, которые позволят создавать пакеты PHY с информацией сразу для нескольких клиентов.
Вместо заключения..
На сегодняшний день беспроводные сети стандартов 802.11a/b/g обеспечивают достаточную пропускную способность для большинства задач и желаний конкретного пользователя. Однако ситуация меняется на глазах. Даже я, подключившись недавно к WLAN, испытваю некоторый дискомфорт, стоит ли говорить о более крупных организациях. В ответ на растущие требования IEEE и Wi-Fi Alliance уже приготовили планы развития следующего поколения WLAN, пример которых Вы могли прочитать выше. Intel планирует не только достичь реальной пропускной способности в 100 Мбит/с, но даже превысить её. Технология 802.11n будет поддерживать все основные платформы, включая бытовую технику, персональные и карманные компьютеры. Новое поколение Wi-Fi будет работать как на предприятиях, так и в местах общественного доступа и дома.
Ключевыми моментами в разработке будущего стандарта беспроводных сетей будут стоимость и производительность. Intel считает, что для этого необходимо использовать как технологию MIMO, так и более широкие каналы. В то же время, эффективную пропускную способность удастся повысить и за счёт новых возможностей уровня MAC. Все это ведет нас к новой эре сетевых технологий, когда администраторам больше не придется лазать под потолком с охапкой витой пары, протягивая сеть новым сотрудникам и их компам, когда желание недорогого доступа в Глобальную сеть Интернет на улице превратится из мечты в реальность, когда мы перестанем быть "связаны" проводами по рукам и ногам. Действительно, вот в чем вопрос: "Когда?" :unsure:
Ладненько, на этой печальной ноте извольте откланяться. Через некоторое время появится новая информация о проделанной работе компаниями на поприще беспроводных сетей и я обязательно опишу успехи разработчиков на нашем форуме.
В написании статьи использовались материалы с нижеперечисленных источников:
- КорпорацияIntel (http://www.intel.com/)
- ИнститутIEEE (http://www.ieee.org/)
- МногоуважаемыйGoogle (http://www.google.ru/)
Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE одобрил создание рабочей группы 802.11n. Большинство пользователей, подключившихся к беспроводному стандарту, насладившись его прелестями, естественно захотели большего, да и не только пользователи... сама реализация данного стандарта открывала много новых возмодностей. Естественно во всем хорошем всегда найдется немножко "чернухи", в нашем случае страдает скорость и безопасность. Целью группы стала разработка нового физического уровня и уровня доступа к среде передачи, которые позволили бы достичь реальной скорости передачи данных, как минимум, в 100 Мбит/с. Начало данной разработки повлечет за собой не только увеличение скорости передачи данных, что соответственно повысит комфортность работы в сети, но и оставит достаточный запас скорости на будущее. В сферу деятельности компании входит также разработка уровней MAC, PHY и другие аспекты.
В своей предыдущей статье я описывал качественные характеристики стандартов 802.11 a/b/g, для сравнения: Скорость передачи информации по новому стандарту составляет 200Мб (и больше), а реальная скорость 100Мб (все это конечноже в секунду :))
В разработке проекта принимает участие корпорация Intel, так как она технологический лидер в беспроводных решениях. Для разработки проекта компания Intel решила не изобретать колесо, а пошла по проверенной временем :) еволюционной технологии, проще говоря компания добавит к существующим решениям новые разработки и получит новый 802.11 стандарт под названием 'n'. Можно даже привести пример: в новом стандарте будут использоваться такие старые технологии, как "ортогональное частотное мультиплексирование" и "квадратурная амплитудная модуляция". Такой подход обеспечит совместимость с предыдущими версиями стандарта (облегчит работу Wi-Fi), снизит время разработки новой технологии и уменьщит затраты.
Теперь давайте поконкретней..
Интересное, на мой взгляд, решение - это использование нескольких антенн у приемщика и передатчика. Эта технология получила название "множественный ввод/вывод" или "Multiple input Multiple output (MIMO)" (по русски звучит как МИМО :)). То есть передача данных идет сразу по множеству паралельных каналов. Использование множества каналов дает некоторые преимущества, например технология использует мультиплексирование "Spatial Division Multiplexing" (SDM), то есть сигнал передаётся по нескольким различным частотам, после приёма превращаясь в скоростной поток данных. Но есть некоторые проблемы при использовании SDM, так как для приема и передачи такого сигнала нужны специальные антенны, цепи RF и АЦП. А использование более двух антенных цепей RF выливается в кругленькую сумму, что соответственно не по силам обычным пользователям. Таким образом компании Intel придется разрабатывать стандарт с учетом баланса цены\скорости.
Ну и как обычно увеличение частотных диапазонов, что повлечет за собой повышение пропускной способности канала.
Если так можно выразиться, процитирую теорему Шеннона: "Теоретический предел пропускной способности 'C' повышается при увеличении частотного диапазона 'B' (C=B log2(1+SNR)".
Intel считает, что совместное использование технологий позволит выполнить требования будущего стандарта 802.11n. Если сделать ставку на увеличение используемой полосы частот совместно с технологией MIMO, то удастся не только достичь требуемых 100 Мбит/с, но и сохранить при этом низкую стоимость оборудования. Например, использование 40-мегагерцовых каналов и технологии MIMO в будущем позволит даже превзойти требования стандарта. Устройства 802.11n будут поддерживать как 20-, так и 40-МГц каналы, при этом 40-МГц каналы будут образовываться из двух смежных 20-МГц. Таким образом, если частотный спектр будет перегружен или надо будет связаться по старому стандарту, устройство может перейти на узкие 20-МГц каналы. За счет "скрещивания" технологий достигается не только объявленная скорость, но и совместимость со старыми стандартами.
Не стоит слишком радоваться удачной идеи разработчиков, так как законодательные органы не разрешают использование 40-мегагерцовых каналов там, где это пока запрещено.
Кроме того, в 802.11n могут быть внесены различные дополнительные решения, увеличивающие пропускную способность. Например увеличение числа антенных цепей, адаптивные каналы, технология кодирования FEC.
Конечно же, высокую скорость нельзя получить без эффективных механизмов управлением физическим уровнем. Хотя уровень MAC и не влияет напрямую на физическую скорость передачи, он играет важную роль при выборе режимов оптимизации передачи PHY. Сначала связь будет устанавливаться средствами физического уровня, затем подключится MAC-уровень, он определит долговременные параметры связи типа модуляции, кодирования, конфигурации антенн, частотных диапазонов каналов и т.д.
Небольшое отступление от темы: "Уровень MAC (Media Access Control) определяет доступ к сетевой среде, включая формат кадров, адресацию и механизм исправления ошибок. Уровень PHY (Physical Layer Protocol) задает процедуру кодирования/декодирования, синхронизацию, формирование кадров".
Изменения коснутся и MAC-уровня, который получит новые функции. То есть если внести изменения, лучше даже сказать - дополнения, в MAC-уровень это повлечет за собой увеличение заголовков PHY (для полного описания процедур MAC), а PHY-заголовки плохо поддаются изменению. Важно понимать, что скорость передачи существенно ограничивается заголовками PHY и задержками. Конечно разработчики все это прекрасно понимают, поэтому в стандарт 802.11n будет введён режим передачи нескольких кадров MAC в блок данных физического уровня. Также будет реализовано и блочное подтверждение (Block ACK) на запросы нескольких кадров (BAR). Таким образом, теперь не нужно начинать процедуру передачи отдельно для каждого кадра. Пример: если не использовать блочную передачу, то для скорости 100 Мбит/с потребовались бы 500 Мбит/с на уровне PHY. Блочная передача данных будет работать в обоих направлениях. Интересно еще то, что Intel предусматривает MAC-кадры нового формата, которые позволят создавать пакеты PHY с информацией сразу для нескольких клиентов.
Вместо заключения..
На сегодняшний день беспроводные сети стандартов 802.11a/b/g обеспечивают достаточную пропускную способность для большинства задач и желаний конкретного пользователя. Однако ситуация меняется на глазах. Даже я, подключившись недавно к WLAN, испытваю некоторый дискомфорт, стоит ли говорить о более крупных организациях. В ответ на растущие требования IEEE и Wi-Fi Alliance уже приготовили планы развития следующего поколения WLAN, пример которых Вы могли прочитать выше. Intel планирует не только достичь реальной пропускной способности в 100 Мбит/с, но даже превысить её. Технология 802.11n будет поддерживать все основные платформы, включая бытовую технику, персональные и карманные компьютеры. Новое поколение Wi-Fi будет работать как на предприятиях, так и в местах общественного доступа и дома.
Ключевыми моментами в разработке будущего стандарта беспроводных сетей будут стоимость и производительность. Intel считает, что для этого необходимо использовать как технологию MIMO, так и более широкие каналы. В то же время, эффективную пропускную способность удастся повысить и за счёт новых возможностей уровня MAC. Все это ведет нас к новой эре сетевых технологий, когда администраторам больше не придется лазать под потолком с охапкой витой пары, протягивая сеть новым сотрудникам и их компам, когда желание недорогого доступа в Глобальную сеть Интернет на улице превратится из мечты в реальность, когда мы перестанем быть "связаны" проводами по рукам и ногам. Действительно, вот в чем вопрос: "Когда?" :unsure:
Ладненько, на этой печальной ноте извольте откланяться. Через некоторое время появится новая информация о проделанной работе компаниями на поприще беспроводных сетей и я обязательно опишу успехи разработчиков на нашем форуме.
В написании статьи использовались материалы с нижеперечисленных источников:
- КорпорацияIntel (http://www.intel.com/)
- ИнститутIEEE (http://www.ieee.org/)
- МногоуважаемыйGoogle (http://www.google.ru/)