Беспроводные ЛВС. Типовые решения и конфигурации. Метод доступа и типы радиоканалов

Беспроводные компьютерные сети – это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Построение сетей с использованием радиоканалов

При отсутствии направленной антенны и отсутствии препятствий на пути радиоволны, распространение происходит равномерно во все стороны, и мощность сигнала падает пропорционально квадрату расстояния между приемником и источником. Типовые варианты построения показаны на рис. 2.45 – 2.46.

Традиционно используются следующие диапазоны:

ü 902-928 МГц – 10 км., 64 Кбит/с

ü 2,4/12 ГГц – 50 км., 8 Мбит/с

Рис. 2.45.

Рис. 2.46.

Различают FMD – частотное мультиплексирование и TMD – временной мультиплексирование при построении беспроводной сети.

Классы (типы) беспроводных сетей (рис. 2.47)

Рис. 2.47.

Ключевое отличие между WLAN и WPAN заключается в диапазоне частот и характеристиках системы (диапазоны – 2,4; 5 ГГц). При развертывании не требуется частотное планирование. Обычно беспроводные сетевые технологии группируются в три типа, различающиеся по масштабу действия их радиосистем, но все они с успехом применяются в бизнесе.

ü PAN (персональные сети) — короткодействующие, радиусом до 10 м сети, которые связывают ПК и другие устройства — КПК, мобильные телефоны.(пример Bluetooth)

ü WLAN (беспроводные локальные сети) — радиус действия до 100 м. С их помощью реализуется беспроводной доступ к групповым ресурсам в здании, университетском кампусе и т. п. Основной стандарт для WLAN — 802.11.

ü WWAN (беспроводные сети широкого действия) — беспроводная связь, которая обеспечивает мобильным пользователям доступ к их корпоративным сетям и Интернету. (GPRS)

Беспроводная сеть при относительно малых расстояниях может использовать метод доступа, подобный CSMA (случайный метод доступа с контролем несущей). Но когда расстояние между приемником и источником сравнимо с радиусом надежной связи, метод CSMA приводит к проблеме засвеченной станции.

Существует несколько разновидностей методов доступа, которые базируются на MACA. Эта схема предусматривает то, что отправитель запрашивает у получателя посылку короткого кадра, который будучи принятым соседями предотвращает их передачу на время последующей работы (CSMA/CA).

Стандарт обеспечивает также использование одного из 2х типов радиоканалов, которые используют технологию расширения спектра и приводят к уменьшению среднего значения спектральной плотности мощности сигнала за счет распределения энергии в более широкой полосе частот.

Первый вариант радиоканала – FHSS: предусматривает двухуровневую частотную модуляцию, если частота сигнала изменяется при длительности сообщения в 1 мкс. По закону Гаусса от номинальной частоты до частоты + 170 кГц и возвращается обратно к номиналу.

Второй радиоканал – DSSS: используют фазовую манипуляцию каждым единичным битом, если единичный бит представляется 11-элементным кодом Баркера: 11100010010. Элементарные биты кода Баркера не переносят фактически информацию, а позволяет придать сигналу свойство шума, тем самым обеспечивая его помехоустойчивость. Радиус соты зависит от высоты точки доступа, может достигать 500 м.; одна точка доступа может обслуживать от 15 до 250 рабочих станций.

15.Характеристика стандартов беспроводных ЛВС. IEEE 802.11a/b.

Спектр, используемый для связи длин волн делится на несколько диапазонов:

высокочастотный от 3 до 30МГц

VHF от 30 до 100 МГц

UHF от 100 до 1ГГц

микроволновый от 1ГГц до 1011Гц

микрометровый

Инфракрасный

Если не используется направленная антенна и на пути нет препятствий, то радиоволна распространяется по всем направлениям равномерно и сигнал, на даёт пропорционально квадрату расстояния между передатчиком и приёмником.

На распространение сигнала влияет поглощение земной атмосферы и состояние климата, т.е. дождь, снег, туман, град могут привести к прерыванию связи.

Поглощение атмосферы создаёт естественное ограничение максимальной исполняющей частоты 30ГГц. Атмосферные шумы, связанные с грозами, влияют на частоте до 2-х МГц. Галактический шум влияет на частотах до 200ГГц.

Кроме стандарта 802.11 существуют 2 альтернативных стандарта, которые используются для построения вычислительных сетей:

ü Home RF – обеспечивает скорость до 10 Мбит/с и расстояние до 50 м.;

ü Bluetooth – скорость передачи – 720 Кбит/с и радиус действия до 10 м.

Список стандартов

При описании стандарта, в скобках указан год его принятия.

·802.11— Изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997)

·802.11a— 54 Мбит/c, 5 ГГц стандарт (1999, выход продуктов в 2001)

·802.11b— Улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999)

·802.11c— Процедуры операций с мостами; включен в стандартIEEE 802.1D(2001)

·802.11d— Интернациональные роуминговые расширения (2001)

·802.11e— Улучшения:QoS, включение packet bursting (2005)

·802.11F—Inter-Access Point Protocol(2003)

·802.11g— 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003)

·802.11h— Распределенный по спектру 802.11a (5 GHz) для совместимости в Европе (2004)

·802.11i— Улучшенная безопасность (2004)

·802.11j— Расширения для Японии (2004)

·802.11k— Улучшения измерения радио ресурсов

·802.11l— Зарезервирован

·802.11m— Поддержание эталона; обрезки

·802.11n— Увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g. Особенно распространён на рынке в США в устройствахD-Link,CiscoиApple. (сентябрь 2009)

EEE 802.11a — стандарт сетей Wi-Fi. Использует частотный диапазон 5 ГГц

Несмотря на то, что эта версия используется не так часто из-за стандартизации IEEE 802.11b и внедрения 802.11g, она также претерпела изменения в плане частоты и модуляции.OFDM позволяет передавать данные параллельно на множественных подчастотах. то позволяет повысить устойчивость к помехам и поскольку отправляется более одного потока данных, реализуется высокая пропускная способность.

IEEE 802.11а может развивать скорость вплоть до 54 Мб/с в идеальных условиях. В менее идеальных условиях (или при чистом сигнале) устройства могут вести связь со скоростью 48 Мб/с, 36 Мб/с, 24 Мб/с, 18 Мб/с, 12 Мб/с и 6 Мб/с.

Стандарт IEEE 802.11a несовместим с 802.11b и 802.11g.

Выбор стандарта: 802.11a, 802.11b, 802.11g или их комбинации.

Решения на базе самого широко распространенного стандарта, 802.11g, работают в том же 2,4-ГГц диапазоне, что и выпускавшиеся ранее продукты 802.11b, но их скорость передачи данных существенно выше — до 54 Мбит/с (11 Мбит/с у продуктов «b»). Устройства 802.11b и 802.11g взаимосовместимы, хотя на практике пропускная способность смешанной сети ниже, чем у «чистой» сети «g».

Третья технология, 802.11a, обеспечивает передачу данных со скоростью 54 Мбит/с, как и 802.11g. Дальность действия устройств 802.11g в целом больше, чем у 802.11a, но они располагают только тремя неперекрывающимися каналами в 2,4-ГГц диапазоне. Оборудование 802.11a работает в 5-ГГц диапазоне и обеспечивает выбор из 12 неперекрывающихся каналов, поэтому в малом пространстве с высокой концентрацией клиентов можно расположить больше узлов доступа 802.11a, не беспокоясь о наложении и конфликтах сигналов.

16.Характеристика стандартов беспроводных ЛВС. IEEE 802.11g. Функции DCF и PCF. Алгоритм RTS/CTS.

Спектр, используемый для связи длин волн делится на несколько диапазонов:

высокочастотный от 3 до 30МГц

VHF от 30 до 100 МГц

UHF от 100 до 1ГГц

микроволновый от 1ГГц до 1011Гц

микрометровый

Инфракрасный

Если не используется направленная антенна и на пути нет препятствий, то радиоволна распространяется по всем направлениям равномерно и сигнал, на даёт пропорционально квадрату расстояния между передатчиком и приёмником.

На распространение сигнала влияет поглощение земной атмосферы и состояние климата, т.е. дождь, снег, туман, град могут привести к прерыванию связи.

Поглощение атмосферы создаёт естественное ограничение максимальной исполняющей частоты 30ГГц. Атмосферные шумы, связанные с грозами, влияют на частоте до 2-х МГц. Галактический шум влияет на частотах до 200ГГц.

Кроме стандарта 802.11 существуют 2 альтернативных стандарта, которые используются для построения вычислительных сетей:

ü Home RF – обеспечивает скорость до 10 Мбит/с и расстояние до 50 м.;

ü Bluetooth – скорость передачи – 720 Кбит/с и радиус действия до 10 м.

IEEE 802.11g

Стандарт IEEE 802.11g унаследовал самые лучшие свойства стандартов IEEE 802.11a и IEEE 802.11b и обладает многими собственными полезными качествами. Целью создания данного стандарта было достижение скорости передачи данных 54 Мбит/с. Как и IEEE 802.11b, стандарт IEEE 802.11g разработан для работы в частотном диапазоне 2,4 ГГц. IEEE 802.11g предписывает обязательные и возможные скорости передачи данных:

обязательные — 1, 2, 5.5, 6, 11, 12, 24 Мбит/с;

возможные — 33, 36, 48 и 54 Мбит/с.

Для достижения таких показателей используется кодирование с помощью последовательности дополнительных кодов (CCK), метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), метод гибридного кодирования (CCK-OFDM) и метод двоичного пакетного сверточного кодирования (PBCC). Стоит отметить, что одной и той же скорости можно достичь разными методами, однако обязательные скорости передачи данных достигаются только с помощью методов CCK и OFDM, а возможные скорости — с помощью методов CCK-OFDM и PBCC.

Преимуществом оборудования стандарта IEEE 802.11g является обратная совместимость с оборудованием IEEE 802.11b.

Организовать совместный доступ к среде передачи просто. Для этого необходима обеспечить, чтобы все узлы передавали данные только тогда, когда среда свободна. Но возможна ситуация, когда несколько рабочих станций решат, что среда свободна и начнут одновременно передачу, что приведёт к неизбежной коллизии. Для повышения эффективности необходимо снизить вероятность коллизий и гарантировать равноправный доступ всех станций к общей среде передачи данных. Одним из вариантов является функция DCF – функция распределённой координации.

Для выбора промежутка обратного отсчета каждый узел формирует окно контурного доступа CW, который используется для определения количества тайм-слотов, которых выживает станция. Т.е. окно CW – диапазон выбора количества тайм-слотов, минимальное значение равно 31, максимальное 1023 тайм-слотам.

Но вероятность коллизий всё же остаётся, поэтому после каждого успешного приёма кадра принимается сторона через короткий промежуток времени SISF подтверждает успешный приём посылая ответную квитанцию ACK

Из-за наличия естественных препятствий возможна ситуация, когда узлы не будут слышать друг друга непосредственно или напрямую. Такие узлы называются скрытыми и для разрешения этой проблемы используется RTS/CTS.

В соответствии с этим алгоритмом каждый узел сети перед тем, как послать данные, сначала отправляет короткое сообщение RTS, которое означает готовность узла к отправке данных.

RTS-сообщение содержит информацию о продолжительности предстоящей передаче, об адресате и доступно всем станциям сети.

Приёмная станция на сигнал RTS посылает квитанцию CTS, которая свидетельствует о готовности станции к приёму.

Дата добавления: 2015-04-24