WaveLAN

WaveLAN — это семейство беспроводных сетевых технологий и продуктов, разработанных компанией NCR Corporation (позднее — Lucent Technologies, Avaya, Proxim Wireless) в конце 1980-х — начале 1990-х годов. WaveLAN считается одной из первых коммерчески успешных систем беспроводной передачи данных в локальных сетях (WLAN), работавших в промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне частот. Технология заложила основу для современных стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi), предвосхитив многие принципы организации беспроводных сетей: использование нелицензируемого спектра, метод доступа CSMA/CA и модуляцию с расширением спектра.

История

Разработка и первые прототипы

Разработка WaveLAN началась в 1987 году в исследовательском центре NCR в Утрехте (Нидерланды). Инженеры, возглавляемые Виктором Хейзом (Victor Hayes), впоследствии получившим неофициальное звание «отца Wi-Fi», стремились создать альтернативу проводным Ethernet-сетям для мобильных рабочих станций, таких как кассовые терминалы и складские сканеры. Первые прототипы использовали частоту 900 МГц и скорость передачи до 1 Мбит/с, но уже к 1990 году были достигнуты показатели 2 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц.

Коммерциализация

В 1991 году NCR выпустила первую коммерческую версию WaveLAN — сетевые адаптеры в формате ISA-карт для персональных компьютеров и точки доступа (Access Point, AP). Система работала в диапазоне 2,4–2,4835 ГГц, используя метод прямой последовательности с расширением спектра (DSSS) с 11-чиповым кодом Баркера. Скорость передачи составляла 2 Мбит/с, а радиус действия — до 500 метров на открытой местности.

Переход к стандарту IEEE 802.11

В 1997 году Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) принял первый стандарт беспроводных локальных сетей IEEE 802.11, который во многом базировался на технических решениях WaveLAN. В частности, метод доступа CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) и использование DSSS были заимствованы из технологии NCR. После принятия стандарта компания Lucent Technologies (выкупившая подразделение NCR в 1996 году) выпустила продукты WaveLAN, совместимые с IEEE 802.11, под брендом ORiNOCO.

Дальнейшее развитие

В начале 2000-х годов технологии WaveLAN были вытеснены более скоростными стандартами IEEE 802.11b (11 Мбит/с) и 802.11g (54 Мбит/с). Однако бренд WaveLAN продолжал существовать в продукции компании Proxim Wireless, которая приобрела активы Lucent в области беспроводных сетей в 2002 году. Последние устройства под маркой WaveLAN выпускались до середины 2000-х годов.

Технические характеристики

Физический уровень

WaveLAN использовала диапазон 2,4 ГГц (ISM-диапазон, не требующий лицензирования в большинстве стран). Основные параметры:

Метод доступа к среде

WaveLAN применяла модифицированный протокол CSMA/CA с подтверждением приёма (ACK). В отличие от проводного Ethernet (CSMA/CD), где коллизии обнаруживаются в процессе передачи, в беспроводной среде коллизии предотвращались за счёт обязательного подтверждения каждого пакета. Для снижения вероятности коллизий использовался механизм RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send), который, однако, в первых версиях был опциональным.

Формат кадра

Кадры WaveLAN имели структуру, схожую с Ethernet, но с дополнительными полями для управления беспроводной передачей:

• Преамбула (128 бит) — синхронизация приёмника.
• Заголовок физического уровня (32 бита) — указание скорости, длины пакета.
• Заголовок MAC-уровня (30 байт) — адреса отправителя, получателя, точки доступа, управляющие флаги.
• Поле данных (до 2048 байт).
• Контрольная сумма (CRC-32).

Архитектура сети

Топология

WaveLAN поддерживала две основные топологии:

1. Инфраструктурный режим (Infrastructure mode) — все устройства связываются через точку доступа (AP), которая выступает в роли моста между беспроводной и проводной сетью. Точка доступа обычно подключалась к Ethernet-сегменту.
2. Режим «точка-точка» (Ad-hoc mode) — два или более устройства устанавливали прямое соединение без использования AP. Этот режим использовался реже из-за ограниченной дальности и отсутствия централизованного управления.

Идентификация сети

Для идентификации сети использовался идентификатор набора служб (Service Set Identifier, SSID) — текстовое имя длиной до 32 символов. В ранних версиях WaveLAN SSID передавался в открытом виде, что делало сеть уязвимой для перехвата.

Безопасность

Первоначально WaveLAN не предусматривала шифрования. Позднее, в продуктах ORiNOCO, была добавлена поддержка протокола WEP (Wired Equivalent Privacy) с 40-битным ключом, который, однако, оказался нестойким к взлому. Аутентификация осуществлялась по MAC-адресам или через общий секретный ключ.

Применение

Промышленность и логистика

WaveLAN активно использовалась на складах, в производственных цехах и торговых залах для подключения мобильных терминалов сбора данных (например, Symbol Technologies, Teklogix). Беспроводная связь позволяла операторам перемещаться по территории без потери соединения с сервером баз данных.

Розничная торговля

В крупных магазинах и супермаркетах WaveLAN применялась для подключения кассовых аппаратов и сканеров штрих-кодов. Это упрощало перепланировку торговых залов и снижало затраты на прокладку кабелей.

Образование и научные учреждения

Некоторые университеты (например, Университет Карнеги — Меллон) использовали WaveLAN для создания первых кампусных беспроводных сетей. В 1994 году в Университете Карнеги — Меллон была развёрнута сеть Wireless Andrew, охватывавшая несколько зданий и насчитывавшая более 100 точек доступа WaveLAN.

Военные и правительственные структуры

Благодаря устойчивости к помехам (за счёт DSSS) и возможности работы в нелицензируемом диапазоне, WaveLAN применялась в военных ведомствах США и других стран для организации временных сетей связи в полевых условиях.

Влияние на развитие беспроводных технологий

WaveLAN стала первой технологией, продемонстрировавшей коммерческую жизнеспособность беспроводных локальных сетей. Её ключевые технические решения — использование ISM-диапазона, DSSS, CSMA/CA — были включены в стандарт IEEE 802.11, принятый в 1997 году. Виктор Хейз, руководитель проекта WaveLAN, впоследствии возглавил рабочую группу IEEE 802.11, что обеспечило преемственность технологий.

Кроме того, WaveLAN стимулировала развитие рынка беспроводных сетевых адаптеров и точек доступа. К 1995 году суммарные продажи устройств WaveLAN превысили 100 000 единиц, что для того времени было значительным показателем.

Интересные факты

• Название «WaveLAN» происходит от сочетания слов «wave» (волна) и «LAN» (локальная сеть), подчёркивая использование радиоволн для передачи данных.
• Первые точки доступа WaveLAN весили около 2 кг и имели размеры, сравнимые с современным маршрутизатором, но были значительно дороже — цена одной точки доступа в 1991 году составляла около 2000 долларов США.
• В 1992 году NCR продемонстрировала работу WaveLAN на выставке CeBIT в Ганновере, где два компьютера обменивались данными на расстоянии 50 метров через бетонные стены, что вызвало большой интерес у посетителей.
• В 1996 году компания Lucent Technologies выпустила карту WaveLAN/PCMCIA для ноутбуков, которая стала первой беспроводной сетевой картой в формате PC Card.

Источники

• Hayes, V. (2001). «The Story of WaveLAN: The Birth of Wi-Fi». IEEE Communications Magazine, 39(6), 118–123.
• Geier, J. (2002). «Wireless LANs: Implementing Interoperable Networks». Macmillan Technical Publishing.
• IEEE 802.11-1997: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications.
• NCR Corporation. (1991). «WaveLAN: Wireless Local Area Network System». Technical Reference Manual.
• Proxim Wireless. (2004). «ORiNOCO WaveLAN Product Family». Datasheet.