Домашняя сеть: c проводами и без

Сергей Полтев

🕛 05.09.2006, 11:47

У вас дома или в офисе компьютеры еще не объединены в сеть? Тогда вы будете приятно удивлены многообразием новых возможностей, появляющихся после создания локальной сети. Не можете поделить между собой компьютер с выходом в Интернет? Устали перетаскивать громоздкие файлы в коробках с компакт-дисками? Это лишь небольшой список проблем, которые легко навсегда оставить в прошлом. Дело за малым - правильно выбрать компоненты для построения сети и наладить их работу. В необходимый минимум входят маршрутизатор (устройство, перенаправляющее данные между компьютерами) и адаптеры для каждого ПК, подключаемого к сети (если компьютер не укомплектован встроенным Ethernet- и/или Wi-Fi-модулем).

Но прежде чем выбирать конкретные модели, необходимо определиться со стандартом передачи данных, на котором будет построена сеть. От технологии существенно зависят объем работ по настройке, скорость передачи данных, безопасность и вероятность несанкционированного доступа, ну и конечно же «цена вопроса».

Какой существует выбор? В некоторых случаях, возможно, будет достаточно и передачи данных по Bluetooth. Имеются также решения HomePlug, основанные на использовании электропроводки в качестве канала связи. Однако, несмотря на оригинальность идеи, в текущей своей реализации подобные устройства отличаются довольно высокой ценой, низкой скоростью и сильно ограниченной сферой применения. Новые модели лишены многих недостатков, но это еще только опытные образцы. Одним словом, на наш взгляд, с практической точки зрения эта технология пока не слишком интересна. А в большинстве случаев выбор сводится к тому, прокладывать ли сетевые кабели Ethernet или воспользоваться беспроводным Wi-Fi.

C проводами. Технология Ethernet начала свою жизнь как общепринятый мировой стандарт в 80-х годах. Максимальная скорость передачи данных составляла на тот момент 10 Мбит/c. Сегодня эта цифра увеличилась на два порядка и достигает значения 1000 Мбит/c, а сеть Ethernet остается проверенным, безопасным с точки зрения несанкционированного доступа к данным, самым скоростным и при этом самым дешевым способом связи компьютеров между собой.

Здесь можно выбирать между скоростью 100 Мбит/c (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/c (Gigabit Ethernet). В большинстве случаев скорости в 100 Мбит/c будет более чем достаточно, но, с другой стороны, разница в ценах не слишком существенна, особенно если по сети будут постоянно передаваться файлы большого объема.

Как правило, большинство современных ПК уже оснащено встроенным Ethernet-адаптером. Поэтому остается только приобрести маршрутизатор, проложить кабели и соединить все устройства. Но, например, ноутбук, «привязанный» кабелем к сети, теряет свое основное преимущество - свободу передвижения. Процесс прокладки проводов и обжима кабеля также не для всех выглядит одинаково привлекательно и, кроме того, может потребовать определенного времени.
Многие современные точки доступа оснащаются несколькими портами Ethernet

Без проводов. Использование беспроводной технологии Wi-Fi - отличный способ избавиться от всех недостатков, присущих проводному Ethernet. Устанавливаем точку доступа - и через несколько минут (при удачном стечении обстоятельств) сеть готова к работе. Не самые сильные показатели технологии - скорость и защита от несанкционированного доступа. Семейство стандартов IEEE 802.11, подразумеваемое под Wi-Fi, включает в себя несколько вариантов - 802.11а, 802.11b и 802.11g (основные показатели см. в табл. 2). Прежде чем обсуждать различия этих стандартов в скорости передачи данных, стоит отметить, что реальная скорость работы, наблюдаемая, например, при копировании файлов, всегда будет заведомо меньше теоретически возможной. Максимальная скорость соответствует идеальным, т.е. по определению недостижимым, параметрам внешней среды, и к тому же в скорости работы беспроводного устройства учитывается передача всей служебной информации. Впрочем, если основная задача - совместное использование интернет-канала, то не стоит рассматривать внутрисетевую скорость как наиболее приоритетный параметр, так как в любом случае скорость доступа в Интернет вряд ли превысит значения 2-3 Мбит/c.

Первыми на рынке появились адаптеры 802.11b. Но на сегодняшний день оборудование 802.11b представляет разве что исторический интерес, так как более современное и скоростное 802.11g уже практически сравнялось с ним по цене. Преимущество стандарта 802.11а: работает в частотном диапазоне 5,8 ГГц, менее заполненном другими устройствами, благодаря чему выше реально наблюдаемая скорость передачи данных и надежность соединения. Оборотная сторона медали: работая в диапазоне 5,8 ГГц, стандарт 802.11а несовместим с устройствами 802.11b и 802.11g. Кроме того, 802.11а изначально предназначался для корпоративных пользователей, и подобное оборудование сегодня встречается не так часто. Наиболее распространены сейчас устройства 802.11g. С одной стороны, они обеспечивают довольно высокую скорость работы (теоретически она может достигать 54 Мбит/c), с другой - обратно совместимы с оборудованием 802.11b.

Ряд производителей для взаимодействия со всеми возможными Wi-Fi-адаптерами выпускают комбиустройства a/b/g, смысл которых сводится к поддержке 802.11а. Возможно, в некоторых случаях это и полезно, но вряд ли действительно необходимо для дома или малого офиса, учитывая различия в цене. Гораздо больший интерес могут представлять модели, использующие технологию MIMO. Основное преимущество - самая высокая скорость передачи данных (до 108 Мбит/c). Главный недостаток - отсутствие единого стандарта; производители используют собственные разработки, несовместимые друг с другом. С учетом того, что к 2007 г. может появиться спецификация стандарта 802.11n (теоретически возможная скорость - до 540 Мбит/c), основанного на технологии MIMО, покупка оборудования, которое будет несовместимо с новейшим стандартом, - не вполне очевидное решение. С другой стороны, согласование окончательного стандарта может затянуться, а для того, чтобы воспользоваться преимуществами новых технологий, совершенно необязательно заменять все сетевые адаптеры. Как показывают первые результаты тестов подобных моделей в тестовой лаборатории PC World, использование точки доступа MIMO позволяет заметно увеличить зону уверенной работы существующих Wi-Fi-адаптеров. Одним словом, если проблем с недостаточной дальностью связи не предвидится и скорости порядка 10-20 Мбит/c вполне хватает, то выбираем самое распространенное решение - точку доступа 802.11g. Если с максимальным расстоянием могут возникнуть сложности, имеет смысл попробовать одно из устройств с поддержкой MIMO. А если нужна максимально возможная скорость «здесь и сейчас» независимо от затраченных средств - приобретаем также сетевые адаптеры MIMО того же производителя. Кстати говоря, многие точки доступа оснащаются и несколькими портами Ethernet, что позволяет воспользоваться преимуществами как проводной, так и беспроводной связи. Скорее всего в большинстве случаев покупка подобного устройства и будет наиболее оптимальным решением для домашней сети или малого офиса.
От «мусорных диапазонов» - к AirPort и Wi-Fi

Точкой отсчета для развития беспроводных сетей можно считать создание в 1988 г. в организации IEEE комитета 802.11 по разработке соответствующего стандарта. Однако этого вполне могло и не произойти, если бы тремя годами ранее, в 1985 г., комиссия по федеральным коммуникациям (FCC) не разрешила свободное использование, не требующее каких-либо лицензий, нескольких «мусорных диапазонов» (garbage bands) - 2,4 и 5,8 ГГц. («Благозвучное» название связано не с каким-либо спецпредназначением, а с уровнем помех, создаваемых СВЧ-печами, использовавшими радиоволны этих частот, и другими бытовыми приборами.)

Первоначально производители оборудования для радиосетей разрабатывали свои собственные технологии использования нелицензируемых диапазонов. Для передачи данных на этих частотах инженеры применили широкополосную модуляцию, при использовании которой сигнал «растягивается» по широкому спектру, что, соответственно, делает его менее чувствительным к помехам. Однако невозможность взаимодействия между устройствами различных фирм явно не добавляла подобным продуктам популярности. Решение о необходимости единого отраслевого стандарта было уже где-то совсем близко.

В 1988 г. сотрудники компаний NCR и Bell Labs обратились с соответствующим предложением в IEEE. Был создан комитет 802.11, который приступил к обсуждению стандарта. Устранить разногласия между различными производителями и принять первый вариант спецификации удалось к 1997 г. А первые прототипы устройств 802.11b (диапазон 2, 4 ГГц) и 802.11а (диапазон 5,8 ГГц) появились только к началу 2000 г.

Несмотря на подробную спецификацию, появление стандарта 802.11 не решило всех вопросов совместимости оборудования различных производителей. Для устранения оставшихся проблем создается альянс WECA (Wireless Ethernet Compatibilty Alliance), в который вступают такие компании, как 3Сom, Aironet, Lucent, Nokia и Symbol Technologies. Кроме технического взаимодействия производители нуждались в общей узнаваемоей торговой марке. По заказу альянса WECA агентством Interbrand было разработано название Wi-Fi. Как вспоминает бывший председатель альянса Фил Биланджер (Phil Belanger), многие из его коллег тогда не особо разбирались в маркетинге и не могли себе представить использование имени без сколько-нибудь понятной расшифровки. Так Wi-Fi получил «полное» название Wireless Fidelity, которое до сих пор приводится в некоторых справочных ресурсах.

До повсеместного распространения Wi-Fi оставался один шаг. Его сделала компания Apple Computers, оснастив каждый ноутбук iBook опцией беспроводного адаптера Wi-Fi (под фирменным названием AirPort). Вскоре этому примеру последовали и другие известные производители. Спустя несколько лет был разработан стандарт 802.11g, использующий диапазон 2,4 ГГц и позволяющий передавать данные со скоростью до 54 Мбит/c, который на сегодняшний день и является наиболее распространенным вариантом 802.11.

MIMO

Одна из проблем, традиционно возникающих при использовании радиоканала, - многолучевое распространение. Радиоволны отражаются от зданий и других естественных препятствий, и, преломляясь по ходу движения, один и тот же радиосигнал доходит до приемника разными маршрутами и соответственно в разное время, что приводит к его искажению и ослаблению. Однако в случае использования нескольких приемников и передатчиков (технология MIMO, multiple input multiple output - множественный вход, множественный выход) многолучевое распространение позволяет передавать больший объем информации. При отправке данные разделяются между несколькими передатчиками, работающими на одной и той же частоте. Данные, полученные с принимающих антенн, преобразуются с помощью специальных алгоритмов, позволяющих разделить сигналы от разных передатчиков. Таким образом, пространственное распространение позволяет создать несколько «виртуальных каналов» на одной и той же частоте и соответственно увеличить скорость передачи информации.

Предполагается, что разрабатываемый стандарт Wi-Fi 802.11n будет основан на технологии MIMO. Однако на сегодняшний день производители используют различные, несовместимые друг с другом разработки.

Таблица 1. Средняя стоимость адаптеров и точек доступа, долл.Устройство Стандарт
802.11b 802.11g 802.11a 802.11 a/b/g MIMO Bluetooth
PCI-адаптер 15 20 н/д 40 30 USB-адаптер 18 16 н/д 45 34 12
PCMCIA-адаптер 6 16 н/д 45 30 40
Точка доступа 30 40 60 70 60 
Таблица 2. Основные параметры сетевых стандартовСтандарт Теоретическая скорость, Мбит/c Реально наблюдаемая скорость, Мбит/c Частотный диапазон, ГГц Ориентировочное расстояние, на котором наблюдается устойчивая связь, м
802.11а 54 н/д 5,8 100-150
802.11b 11 4,5 2,4 70-100
802.11g 54 20 2,4 70-100
MIMO 108 н/д 2,4;5,8 н/д
Bluetooth 1.2 Class 2 0,72 0,5 2,4 5-10
Ethernet 100/1000 100/1000 90/850 - 300-400