|
|
802.11b. В окончательной редакции широко распространенный стандарт
802.11b был принят в 1999 г. и благодаря ориентации на свободный от
лицензирования диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую популярность у
производителей оборудования. Пропускная способность (теоретическая 11 Мбит/с,
реальная — от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям большинства приложений.
Поскольку оборудование 802.11b, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с,
имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом
802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества
сигнала.
К началу 2004 года в эксплуатации находилось около 15 млн. радиоустройств
802.11b.
В конце 2001-го появился - стандарт беспроводных локальных сетей 802.11a, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные ЛВС стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, т. е. примерно в пять раз быстрее сетей 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.
К недостаткам 802.11а относятся большая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц — около 100 м). Кроме того, устройства для 802.11а дороже, но со временем ценовой разрыв между продуктами 802.11b и 802.11a будет уменьшаться.
802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения WLAN, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Стандарт 802.11g представляет собой развитие 802.11b и обратно совместим с 802.11b. Соответственно ноутбук с картой 802.11g сможет подключаться и к уже действующим точкам доступа 802.11b, и ко вновь создаваемым 802.11g. Теоретически 802.11g обладает достоинствами двух своих предшественников. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, большую дальность действия и высокую проникающую способность сигнала. Можно надеяться и на разумную стоимость оборудования, поскольку низкочастотные устройства проще в изготовлении.
1.2. Организация сети
Стандарт IEEE 802.11 работает на двух нижних уровнях модели ISO/OSI: физическом и канальном. Другими словами, использовать оборудование Wi-Fi так же просто, как и Ethernet: протокол TCP/IP накладывается поверх протокола, описывающего передачу информации по каналу связи. Расширение IEEE 802.11b не затрагивает канальный уровень и вносит изменения в IEEE 802.11 только на физическом уровне.
В беспроводной локальной сети есть два типа оборудования: клиент (обычно это компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой картой, но может быть и иное устройство) и точка доступа, которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа содержит приемопередатчик, интерфейс проводной сети, а также встроенный микрокомпьютер и программное обеспечение для обработки данных.
1.2.1. Физический уровень IEEE 802.11
Стандарт
IEEE 802.11 предусматривает передачу сигнала одним из двух методов - прямой
последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) и частотных скачков
(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) различающиеся
способом модуляции, но использующие одну и ту же технологию расширения спектра.
Основной принцип технологии расширения спектра (Spread Spectrum, SS) заключается
в том, чтобы от узкополосного спектра сигнала, возникающего при обычном
потенциальном кодировании, перейти к широкополосному спектру, что позволяет
значительно повысить помехоустойчивость передаваемых данных
Метод FHSS предусматривает изменение несущей частоты сигнала при передаче
информации. Для повышения помехоустойчивости нужно увеличить спектр
передаваемого сигнала, для чего несущая частота меняется по псевдослучайному
закону, и каждый пакет данных передается на своей несущей частоте. При использовании
FHSS конструкция приемопередатчика получается очень простой, но этот метод
применим, только если пропускная способность не превышает 2 Мбит/с, так что в
дополнении IEEE 802.11b остался один DSSS. Из этого следует, что совместно с
устройствами IEEE 802.11b может применяться только то оборудование стандарта
IEEE 802.11, которое поддерживает DSSS, при этом скорость передачи не превысит
максимальной скорости в "узком месте" (2 Мбит/с), коим является
оборудование, использующее старый стандарт без расширения.
В основе метода DSSS лежит принцип фазовой манипуляции (т.е. передачи
информации скачкообразным изменением начальной фазы сигнала). Для расширения
спектра передаваемого сигнала применяется преобразование передаваемой
информации в так называемый код Баркера, являющийся псевдослучайной
последовательностью. На каждый передаваемый бит приходится 11 бит в
последовательности Баркера. Различают прямую и инверсную последовательности
Баркера. Из-за большой избыточности при кодировании вероятность того, что
действие помехи превратит прямую последовательность Баркера в инверсную, близка
к нулю. Единичные биты передаются прямым кодом Баркера, а нулевые - инверсным.
Под беспроводные компьютерные сети в диапазоне 2,4 ГГц отведен довольно узкий
"коридор" шириной 83 МГц, разделенный на 14 каналов. Для исключения
взаимных помех между каналами необходимо, чтобы их полосы отстояли друг от
друга на 25 МГц. Несложный подсчет показывает, что в одной зоне одновременно
могут использоваться только три канала. В таких условиях невозможно решить
проблему отстройки от помех автоматическим изменением частоты, вот почему в
беспроводных локальных сетях используется кодирование с высокой избыточностью.
В ситуации, когда и эта мера не позволяет обеспечить заданную достоверность передачи,
скорость с максимального значения 11 Мбит/с последовательно снижается до одного
из следующих фиксированных значений: 5,5; 2; 1 Мбит/с. Снижение скорости
происходит не только при высоком уровне помех, но и если расстояние между
элементами беспроводной сети достаточно велико.
1.2.2. Канальный уровень IEEE 802.11
Подобно проводной сети Ethernet, в беспроводных компьютерных сетях Wi-Fi канальный уровень включает в себя подуровни управления логическим соединением (Logical Link Control, LLC) и управления доступом к среде передачи (Media Access Control, MAC). У Ethernet и IEEE 802.11 один и тот же LLC, что значительно упрощает объединение проводных и беспроводных сетей. MAC у обоих стандартов имеет много общего, однако есть некоторые тонкие различия, принципиальные для сравнения проводных и беспроводных сетей.
В Ethernet для обеспечения возможности множественного доступа к общей среде передачи (в данном случае кабелю) используется протокол CSMA/CD, обеспечивающий выявление и обработку коллизий (в терминологии компьютерных сетей так называются ситуации, когда несколько устройств пытаются начать передачу одновременно).
В сетях IEEE 802.11 используется полудуплексный режим передачи, т.е. в каждый момент времени станция может либо принимать, либо передавать информацию, поэтому обнаружить коллизию в процессе передачи невозможно. Для IEEE 802.11 был разработан модифицированный вариант протокола CSMA/CD, получивший название CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Работает он следующим образом. Станция, которая собирается передавать информацию, сначала "слушает эфир". Если не обнаружено активности на рабочей частоте, станция сначала ожидает в течение некоторого случайного промежутка времени, потом снова "слушает эфир" и, если среда передачи данных все еще свободна, осуществляет передачу. Наличие случайной задержки необходимо для того, чтобы сеть не зависла, если несколько станций одновременно захотят получить доступ к частоте. Если информационный пакет приходит без искажений, принимающая станция посылает обратно подтверждение. Целостность пакета проверяется методом контрольной суммы. Получив подтверждение, передающая станция считает процесс передачи данного информационного пакета завершенным. Если подтверждение не получено, станция считает, что произошла коллизия, и пакет передается снова через случайный промежуток времени.
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.