Вообще, во всем виноват Тесла. Ведь именно он, а вовсе не Попов и даже не Маркони изобрел радио. Хотя нет, не стоит наговаривать на благодатную эпоху аналоговой электроники. Тогда всё было предельно просто: настраиваешь частоту, тип модуляции — и ты на связи

Организация локальной сети и телефонии дома или в офисе (SOHO)
Беспроводные технологии в помещении и на транспорте
IP-телефон CISCO7920 работает поверх Wi-Fi

Сущий кошмар пришел в нашу жизнь c цифровыми технологиями, миниатюризацией и сетями связи. Как всегда, техническая интеллигенция взяла на себя роль мировых распорядителей, постановив, что а) провода — это дурной тон, они несовместимы с мобильностью и настоящей системной интеграцией; б) мы уберем провода, свяжем всех устойчивой радиосвязью и сделаем человека по‑настоящему мобильным; в) человек может считаться мобильным, если он способен, не выходя из туалета, управлять своим банковским счетом, справляться о здоровье домочадцев, читать последние мировые новости и руководить подчиненными. И пока мы, публика, чесали затылки и думали о том, насколько нам это все нужно, инженеры всего мира начали выдавать на гора массу продуктов и решений.

Суть их примерно одинакова. Во‑первых, это отказ от проводов, во вторых — максимальная интеграция всех цифровых устройств и электронных служб, функционирующих на какой-то ограниченной площади. Именно эти принципы легли в основу таких инноваций, как интеллектуальное здание, сеть для дома и небольшого офиса (SOHO), корпоративная сеть и т. д.

Преимущества налицо: всё на контроле, все на связи. Смена конфигурации сетей из вечной пытки с распутыванием лапши из проводов (часто дорогих и хрупких) превращается в легкое занятие, омрачаемое лишь поиском свободных электророзеток — других проводов, кроме питания, в идеальном беспроводном мире не предусмотрено.

Европейский DECT

Дело стало за немногим — нужен был приемлемый стандарт беспроводной связи, поддерживаемый крупными компаниям. В первой половине 90-х годов выбирать было, в общем-то, не из чего. Существовал лишь один стандарт, хоть сколько-нибудь отвечающий предъявляемым требованиям. Это был DECT. Строго говоря, возможность передачи данных не являлась приоритетной задачей для разработчиков стандарта. Прежде всего, DECT — это стандарт качественной локальной телефонной связи, и в этом сегменте он был и остается лидером.

Тем не менее, будучи вершиной эволюции так называемой бесшнуровой телефонии, DECT обладает качествами, которые позволяют применять его в других областях, в частности — в построении беспроводных сетей.

Во‑первых, радиус действия составляет 50−300 метров, что позволило разместить на меньшей площади большее количество базовых станций, при этом относительно точно ограничивая область охвата. Позитивно это сказалось и на энергопотреблении. Второй особенностью DECT стал протокол передачи данных, созданный по образу и подобию протокола сотовой связи стандарта GSM. В частности, у GSM была заимствована технология TDMA — принцип множественного доступа с временным разделением. В случае с DECT сигнал на одной из 10 доступных частот разбивается на кадры длительностью 0,01 секунды, которые, в свою очередь, разбиваются на 24 тайм-слота. Каждому абоненту на разговор назначается два тайм-слота (один на прием, второй — на передачу). Таким образом, 10 частотных и 12 временных каналов позволяют одной базовой станции одновременно обслуживать 120 абонентов. По расчетам, микросотовая сеть на базе DECT при плотном расположении базовых станций на расстоянии порядка 25 метров друг от друга, позволит обеспечивать связью одновременно 10 тысяч пользователей. Много? Для большого офисного здания — в самый раз.

Кроме всего прочего, применение TDMA сделало связь стабильной, что важно для приложений, связанных с передачей данных в режиме реального времени. Благодаря этому, а также высокой помехозащите, DECT отвечает принципам QoS — гарантированного качества связи.

Правда, в погоне за емкостью и качеством разработчики породили неприятный побочный эффект: скорость передвижения абонента ограничена 4−6 км/ч, то есть пешеходной. Уже при легком беге звук в трубке искажается, при более быстрых перемещениях связь вообще пропадает.

От GSM DECT также позаимствовал процедуры аутентификации и «прописки» пользователя в сети, что, вкупе со встроенным 128- и 64-битным шифрованием данных, сделало этот стандарт эталоном безопасности среди конкурентов. Решение на доступ в сеть принимается сначала устройством (например, телефонной трубкой), а затем базовая станция на основе полученной от трубки информации принимает решение о «прописке» устройства в системе и только после этого выделяет ему канал связи.

Конечно, уже в начале 90-х только голосовой связью — пусть даже очень качественной и безопасной — искушенного европейского пользователя было не удивить. Поэтому в стандарте DECT изначально предусматривалась возможность передачи данных и построения небольших локальных сетей.

Скорость была ограничена 32 кбит/с — по тем временам не самый худший показатель. При этом скорость можно было повышать, объединяя каналы. Однако объемы трафика и требования по скорости передачи росли значительно быстрее, чем мог себе позволить DECT. Оставаясь почти идеальным и дешевым стандартом беспроводной телефонии, он не мог стать полноценным носителем все возрастающего трафика нового века.

Даже теоретически скорость передачи данных в DECT не может превысить 0,5 Мбит/с, при том, что современные требования к локальным сетям уже давно оставили далеко позади и эту цифру.

Попытки модернизации DECT продолжаются, но уже сейчас стало ясно, что для увеличения скорости потребуется изменить рабочие частоты и распределение спектра. Иными словами, это будет уже не DECT, а другой стандарт, для использования которого придется получать новую лицензию.

Более привлекательным показался другой путь. Если DECT был идеальным стандартом для цифровой радиотелефонии, то пришло время сделать идеальный стандарт для передачи данных, прежде всего ориентированный на приложения, требующие высокоскоростного доступа. Это относится к локальным сетям, системам фиксированного радиодоступа, мультимедийным приложениям, работе с периферийными устройствами.

Империя наносит ответный удар

На этом фронте инициативу перехватили американцы. Здесь стоит отметить, что в США, в отличие от Европы и большей части остального мира, DECT не получил распространения вообще. Официально это объяснялось занятостью требуемых частот под военные нужды. Но скорее всего, в этом решении было больше политики, нежели реальных технических проблем. Отдать такой перспективный рынок? Да еще кому? Этим вечным выскочкам-европейцам? Никогда.

Для американцев дело осложнялось тем, что иных других приличных стандартов локальной беспроводной связи в США не было. Все ждали появления собственного стандарта, над которым с 1990 года работала группа IEEE (Институт инженеров электриков и электронщиков). Ждать пришлось долгих семь лет, прежде чем в 1997 году был опубликован стандарт IEEE 802.11, или, как его теперь называют, Wi-Fi (Wireless Fidelity).

В качестве главного преимущества новой технологии разработчики позиционировали ее феноменальную скорость передачи данных, достигающую 11 Мбит/с. По сравнению с DECT это стало прорывом. Вторым достижением было снятие ограничений по скорости передвижения абонента — одной из патологических «болезней» DECT. Весь мир облетела информация об испытаниях системы на базе IEEE 802.11 в движении на скорости более 300 км/ч. Напомним, что тогда на автомобиле «Порше» был установлен ноутбук, на котором через модуль Wi-Fi велась видеоконференция в режиме реального времени, а также скачивались файлы. Хотя успех эксперимента во многом был обусловлен применявшимся программным обеспечением фирмы NEC, все лавры достались Wi-Fi.

По всему миру в отелях, аэропортах и кафе начали появляться hotspots — доступные всем точки беспроводного доступа в интернет через Wi-Fi. Казалось, что рынок устройств DECT вот-вот рухнет. Wi-Fi начал претендовать не только на сети высокоскоростного доступа, где он властвовал практически безраздельно, но и на традиционную вотчину DECT — IP-телефонию. Ряд независимых разработчиков, таких как Cisco, в инициативном порядке разработали и предложили на рынок беспроводные телефоны и мини-АТС на базе новой технологии. Они получились меньше размером и массой, чем аппараты DECT и полностью интегрировались в интеллектуальную инфраструктуру SOHO. Были даже предположения, что беспроводная телефония станет одним из основных и естественных приложений Wi-Fi, что вкупе с остальными коммуникативными возможностями окончательно отодвинет на второй план все остальные конкурирующие технологии. В первую очередь — DECT.

Но первым отрезвляющим моментом стала цена. Трубки Wi-Fi до сих пор стоят на порядок дороже DECT-аналогов. За счет этого стоимость организации беспроводной телефонии в офисе на базе Wi-Fi обойдется в $500−600 в пересчете на порт, в то время как для DECT-решений аналогичный параметр не превысит $200- 300. Вторым неприятным сюрпризом стало чрезмерно высокое энергопотребление устройств, ориентированных на Wi-Fi. Но самым убийственным фактором оказалась невозможность обеспечить гарантированно качественную связь в режиме реального времени.

Основная причина проблем таилась в самом принципе технологии IEEE 802.11. В отличие от того же DECT, где устойчивая синхронная связь достигается с помощью упомянутой TDMA (то есть путем выделения определенного периодического временного интервала для связи абонентского устройства и базы), в стандарте Wi-Fi реализован так называемый асинхронный принцип передачи данных. Иными словами, вся информация, как и в любом протоколе цифровой связи, передается пакетами. Приоритетным требованием к доставке пакета является его сохранность. Своевременность получения пакета остается второстепенным фактором.

Проще говоря, разница в подходах DECT и Wi-Fi та же, как между прокачкой нефти через трубопровод и доставкой ее по железной дороге в цистернах. Через трубопровод нефть течет постоянно, а состав с цистернами может застрять где-нибудь по дороге. Конечно, рано или поздно он все равно доедет до пункта назначения, не подешевев при этом ни на копейку. Но если нефть подается на химический завод, то простои производства приведут к значительным убыткам. То же применимо и к локальным сетям — задержка данных по пути на считанные секунды не играет в большинстве случаев решающего значения. Но для голосовой и видеосвязи подобные задержки становятся критичными.

Ситуация усугубляется еще и тем, что рабочие частоты Wi-Fi (2,4 ГГц) принадлежат международному диапазону ISM (Industry, Science&Medicine), предназначенному для нужд индустрии, науки и медицины. В частности, на этих частотах работают такие мощные источники электромагнитных помех, как микроволновые печи. Автору этих строк лично приходилось наблюдать, как работа обычной СВЧ-печки практически парализовала беспроводную локальную сеть, построенную на Wi-Fi.

Да и конфиденциальность связи находится под большим вопросом.

В отличие от DECT, в котором параметры доступа определяются при каждом новом подключении, в стандарте Wi-Fi, к примеру, такой важнейший с точки зрения обеспечения безопасности параметр, как алгоритм перестройки частоты, задается изготовителем. А механизмы аутентификации и прописки не предусмотрены вовсе.

Впрочем, с вышеперечисленными недостатками Wi-Fi вполне можно смириться, если ограничиться основной сферой использования этого стандарта — точками коллективного доступа в интернет. Высокая скорость и поддержка крупнейших изготовителей микропроцессоров сделали данную технологию безальтернативной в своем секторе.

Рынок IP-телефонии для Wi-Fi в ближайшей перспективе закрыт, и, следовательно, создание полноценных интегрированных информационных систем на базе этого стандарта пока невозможно.

Но подобная ситуация не может длиться вечно. Группа IEEE в срочном порядке дорабатывает свой стандарт, выпуская все новые, более надежные спецификации. В частности, в последней утвержденной спецификации 802.11i существенно усилены безопасность и конфиденциальность, а также сведены к минимуму перебои в связи при смене сот. Конечно, 802.11i все же далек от совершенства, в частности осталась нерешенной проблема гарантированного качества связи. Но потенциал совершенствования стандарта остается весьма высоким, чего нельзя сказать про «старичка» DECT.

Есть еще порох в пороховницах

Нельзя сказать, что европейцы сидят, сложа руки, наблюдая за успехами заокеанских коллег. В 1991 году, когда американцы только начали работу над 802.11, Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) приступил к разработке собственного стандарта высокоскоростной беспроводной технологии под названием High Performance LAN (HIPERLAN). Наибольшее распространение получил стандарт HIPERLAN/2, вышедший в 1999 году. Работая на частоте 5,4 ГГц, HIPERLAN/2 поддерживает набор физических скоростей до 54 Мбит/с, что позволяет получить скорость передачи пользовательских данных до 20−32 Мбит/с.

При этом, за счет использования технологии TDMA, поддерживается пресловутое гарантированное качество связи, что позволяет применять HIPERLAN/2 в IP-телефонии, видеосвязи и прочих приложениях, где ключевое значение имеет стабильная передача данных в режиме реального времени. Более глубоко, нежели в Wi-Fi сетях, проработана проблема безопасности связи за счет добавления возможности шифрования информации произвольно подбираемыми ключами.

Идеальный стандарт? Лучшее решение для SOHO и больших интеллектуальных сетей? Возможно. Но, к сожалению, успех той или иной технологии, как показывает опыт, далеко не всегда зависит от таланта инженеров. Всё решает рынок. И именно здесь HIPERLAN/2 ожидают самые большие испытания. Тревожным симптомом стал отказ Philips в поддержке HIPERLAN/2. Компания сделала свой окончательный выбор в пользу 802.11. Не стоит сбрасывать со счетов и нарождающийся 802.16.

Вывод: для офисной телефонии на сегодня больше подходит DECT. Редакция «ПМ» рекомендует.

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2004).