Рис. 8.3. Беспроводная сеть в режиме ESS

Если в беспроводной сети используется несколько точек доступа, они все представляют собой одно целое, то есть умеют обмениваться между собой всей необходимой информацией. Кроме того, беспроводные адаптеры сами могут выбирать, к какой точке доступа им подключаться. Это позволяет получить более устойчивую связь или переключаться с одной точки доступа на другую, если рабочая станция перемещается.

Возможности точки доступа на этом не заканчиваются. Так, точка доступа может использоваться не только для обслуживания беспроводных устройств: зачастую точка доступа представляет собой коммутатор стандарта 100Base-TX или ему подобного, что позволяет соединять беспроводной и проводной сегменты сети в одно целое с возможностью маршрутизации пакетов между сегментами. Такая организация сети встречается на практике очень часто.

Вне зависимости от того, какую среду передачи данных использует в своей работе локальная сеть, существует целый набор технологий и методов обработки сигнала, которые применяются совместно с протоколами передачи данных, чтобы передаваемые данные не просто достигли адресата, но дошли быстро, без ошибок и желательно без необходимости их повторной передачи.

Беспроводная среда, которая всегда была непредсказуемой из-за влияния различных факторов, имеет по сравнению с проводным способом организации сети другой способ обработки сигнала. Так, для уверенной и качественной передачи и обработки данных при различной скорости их пересылки приходится использовать сложные методы и технологии кодирования данных, придающие им большую устойчивость к помехам и, как следствие, уменьшающие скорость их передачи. К тому же, учитывая постоянные физические помехи и наличие большого количества бытовых устройств, создающих радиопомехи, требуется применение целого ряда методов управления модуляцией сигнала и эффективного выбора каналов частот для его передачи.

Далее мы рассмотрим некоторые основные методы, с помощью которых данные превращаются в радиосигнал, передаются адресату и подвергаются обратному декодированию в формат, понятный компьютеру.

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, расширение спектра методом прямой последовательности) – один из основных методов модуляции сигнала, используемый в беспроводных локальных сетях. Данный метод применяется для преобразования исходного сигнала и передачи его одновременно по нескольким каналам связи определенной ширины.

Принцип его работы достаточно простой и выглядит следующим образом. Диапазон частот, выделенный для беспроводной сети (2400–2483,5 МГц), разбивается на 11 каналов шириной 22 МГц. Далее с помощью метода последовательностей Баркера каждый бит данных превращается в 11 бит, в результате чего получается 11-кратная избыточность. После этого данные передаются параллельно сразу по всем 11 каналам. Такой подход позволяет гарантированно передать и принять весь объем данных даже при слабом уровне сигнала и высоком уровне шумов в каналах. Это не только позволяет экономить энергию, используемую для передачи данных, но и не мешает работе соседних узкополосных устройств, поскольку широкополосная передача данных небольшой мощности воспринимается как обычный шум.

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, псевдослучайное изменение рабочей частоты) – еще один метод обработки сигнала с целью расширения его спектра, используемый в беспроводных локальных сетях.

Метод FHSS также разбивает диапазон частот 2400–2483,5 МГц на полосы, но, в отличие от DSSS, эти каналы имеют ширину 1 МГц и их количество составляет 79. На этом их сходство заканчивается, и дальнейшие принципы работы коренным образом отличаются друг от друга.

Согласно методу FHSS данные передаются только по одному каналу, но сам канал с частотой не более 20 мс изменяется псевдослучайным образом. Причем схема изменения канала определяется и согласовывается между передатчиком и приемником заранее, на этапе соединения. Подобный подход позволяет значительно уменьшить вероятность того, что передаче данных что-то может помешать. Даже если в один из моментов передачи данных какое-то другое беспроводное оборудование займет нужный канал, сигнал об этом поступит отправителю, и необходимый фрагмент данных будет отправлен повторно.

По сравнению с DSSS метод FHSS является более помехозащищенным. Причиной является ширина канала, который используется для передачи данных. Так, возможность возникновения помехи для передачи, которая ведется с помощью 79 каналов шириной в 1 МГц, гораздо ниже, чем вероятность появления помехи для передачи, которая использует канал шириной в 22 МГц. Даже если рассмотреть вариант узкополосных помех, то случайное изменение несущей частоты, то есть смена каналов, делает такое влияние некритичным и приводит лишь к незначительному падению скорости передачи данных за счет отсылки дополнительных частей данных.

По этой причине на практике системы FHSS оказываются более устойчивыми к широкополосным помехам и могут продолжать работать (хотя и с пониженной пропускной способностью) в условиях, когда системы DSSS уже не способны нормально воспринимать полезный сигнал.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ортогональное частотное мультиплексирование) – один из методов цифровой модуляции сигнала, позволяющих увеличить скорость передачи данных за счет разумного использования каналов связи и метода передачи данных. Главной причиной появления и применения этого метода обработки сигнала является поиск способов борьбы с широкополосными помехами – основной причиной плохой связи в условиях большого количества крупногабаритных препятствий в виде многоэтажных жилых домов и других зданий.