Область применения Wi-Fi расширяется

Сегодня Wi-Fi есть уже везде: в домах и офисах, в кафе и аэропортах. Скоро он получит еще большее применение в коммерческих и промышленных устройствах. Стандарт Wi-Fi поддерживается консорциумом Wi-Fi Alliance с 1999 г. В настоящее время в консорциум входит более 400 компаний.
Стандарт Wi-Fi используется в компьютерах и сетевом оборудовании, микрофонах и бытовой электронике. Консорциум Wi-Fi Alliance постоянно работает над расширением использования беспроводных стандартов. Большинство распространенных технологий, которые имеют низкую стоимость и обеспечивают высокую производительность, переходят во встраиваемые системы. Не исключение и Wi-Fi.
Первая из программ продвижения Wi-Fi — сертификация горячих точек Wi-Fi. Горячей точкой называется точка доступа, расположенная в общественных местах, например, в отелях, аэропортах, кафе. По решению провайдера пользование ими предоставляется в комплекте с другими услугами или за отдельную плату. На сегодня насчитывается около 750 тыс. горячих точек, и эта цифра в ближайшие пару лет вырастет до миллиона, поскольку для разгрузки сотовых сетей часть трафика передается по Wi-Fi.
Ожидается, что в последующие два года объем передаваемых данных в мобильных сетях станет в 4 раза больше объема голосового трафика и достигнет почти 5 Тб в год. Технический директор Wi-Fi Alliance, Грег Эннис (Greg Ennis), отмечает: «Wi-Fi всегда будет быстрее, чем 3G или 4G, но когда люди передвигаются и не могут его использовать, то они используют сотовые сети». Более простая процедура настройки Wi-Fi позволит подключаться к сети абонентам, находящимся в движении. Можно также ожидать, что появится стандарт передачи голосовых данных по Wi-Fi по аналогии с VoIP.
Программа сертификации поможет упростить процесс подключения пользователей к горячим точкам Wi-Fi, автоматизировав процедуры инициализации, аутентификации и выбора сети. Она предполагает также упрощение и автоматизацию роуминга между поставщиками услуг связи. Программа сертификации охватывает различные типы сетевого оборудования, в т.ч. точки доступа. Это позволит абонентам одного провайдера автоматически подключаться к горячим точкам другого провайдера, не думая о тарификации.
Главными элементами программы сертификации горячих точек являются автоматическое обнаружение и выбор сети. Устройство при подключении к горячей точке будет автоматически выбирать доступную сеть на основе информации абонента, политики оператора и организации сети. Автоматический доступ будет предоставлен на основе информации, содержащейся в учетной записи или sim-карте, в соответствии с правилами роуминга. Если все провайдеры будут использовать одинаковые методы доступа, создание новой учетной записи не будет вызывать проблем. Передача по беспроводному каналу защищена шифрованием WPA2 (см. рис. 1).

Рис. 1. Процедура подключения к сети Wi-Fi

Для многих Wi-Fi — это только беспроводной интернет, однако у него есть и другие применения. Стандарт используется в одноранговых персональных сетях вместо Bluetooth, который имеет очень малый радиус действия.
Позже был предложен стандарт Wi-Fi Direct для прямого соединения устройств без использования сети Wi-Fi и точки доступа. Соединения Wi-Fi Direct бывают трех типов: «точка-точка», «точка-множество» и подключение одноранговой персональной сети к точке доступа Wi-Fi (см. рис. 2). Ожидается, что самой распространенной станет конфигурация «точка-точка», которая используется устройствами для прямого обмена данными или приложениями. Так, Wi-Fi Direct позволяет распечатывать снимки с фотоаппарата, обмениваться видеоиграми, отображать фотографии с камеры на экране телевизора и т.д. Второй большой потенциальной областью применения являются встраиваемые системы. Прямое соединение модулей позволит, например, конфигурировать устройства или собирать данные с помощью карманных устройств или смартфона. Помимо встраиваемых систем Wi-Fi Direct может использоваться в автоматических и полуавтоматических системах «машина-машина».
Второй тип соединений — один-множество — применяется для быстрого подключения периферийных устройств (камера, наушники, принтер и т.д.) к компьютеру или для создания специализированных сетей для обмена изображениями или презентациями между компьютерами без использования проектора или дисплея. По такой схеме можно соединять некоторые устаревшие устройства. Сертифицированные Wi-Fi Direct Connect устройства способны подключаться ко множеству других устройств.

Рис. 2. Конфигурации Wi-Fi Direct Connect

Третья конфигурация позволяет подключаться напрямую к группе устройств, имеющих интерфейс Wi-Fi Direct Connect, а также объединять группу компьютеров в сеть через горячую точку. Для данной конфигурации предусмотрено два уровня безопасности: для группы и для сети. Кроме того, провайдер или сетевой администратор может управлять доступом к Wi-Fi Direct для взимания платы за подсоединение каждого абонента. Заметим, что не все устройства, оснащенные Wi-Fi Direct, поддерживают одновременное соединение WLAN.
Установка одного или нескольких соединений Wi-Fi Direct производится вручную. Одно устройство запрашивает доступ, а другое дает разрешение. Процедура обмена происходит по интерфейсу WPS (Wi-Fi protected setup). Устройство не получает доступ до тех пор, пока пользователь не даст разрешение. Передача по беспроводному каналу защищена технологией AES (Advanced Encryption Standard), которая используется в правительственных сетях. Безопасность соединения обеспечивается шифрованием WPA2.
Ожидается, что наиболее востребованными и распространенными станут соединения «точка-точка». По характеристикам Wi-Fi Direct превосходит Wireless USB и позволяет реализовать все функции, для которых разрабатывался Bluetooth. Благодаря высокой скорости обмена можно будет создавать распределенные видеоприложения с дальностью охвата Wi-Fi.

Возможности Wi-Fi этим не ограничиваются. В перспективе появятся еще две области применения. Во-первых, планируется перенести Wi-Fi на частоту 60 ГГц, что позволит увеличить скорость передачи до 7 Гбит/с, однако радиус охвата немного уменьшится. Данный проект пересекается с работой, проводимой IEEE 802.11ab совместно с WiGig Alliance. Есть попытки обеспечить соединение Wi-Fi на полосе 5 ГГц, тогда скорость обмена составит около 1 Гбит/с. Это согласуется с работой над стандартом IEEE 802.11ac, который нацелен на предоставление многостанционного доступа на скорости не менее 1 Гбит/с или одиночного соединения на скорости не менее 500 Мбит/с.
Во-вторых, сети Wi-Fi переходят в область охраны здоровья. Консорциум Wi-Fi Alliance совместно с медицинским центром Continua Alliance разрабатывает стандарт связи для медицинского оборудования. Сравнительно недавнее появление Smart Grid и Smart Home помогло утвердить Wi-Fi в качестве лучшей технологии передачи наряду с ZigBee и HomePlug Green PHY.
Для организации уличных сетей и использования Wi-Fi на больших территориях, например, между соседями или на территории учебных заведений, предлагается еще одна разновидность беспроводного интерфейса — так называемый Super Wi-Fi.
Стандарт Wi-Fi не теряет своей привлекательности и продолжает развиваться. Продажи устройств растут, область применения расширяется. Появление Smart Grid только увеличило потребность в данной технологии, которая будет объединять не только домашние, офисные сети и сети предприятий, но и обеспечивать доступ к интернету.