Тема 2.5 Обладнання для мереж стандарту 802.11 та HomePna

1 Мережі 802.11.

2 Мережі HomePNA

1. Стандарт 802.11 (Radio-Ethernet) Стандарт 802.11 (Radio-Ethernet) – це стандарт організації без провідних комунікацій  на обмеженій території  в режимі локальної мережі, т.т. коли декілька  абонентів мають рівноправний доступ  до загального  каналу передач. Вперше група по розробці  стандарту IEEE 802.11 була створена в 1990 році. Роботи були завершені в 1997 році , коли і був прийнятий стандарт, в 1999 році  було прийнято розширення до стандарту під назвою IEEE 802.11b. Як і всі стандарти  IEEE802, стандарт 802.11 працює на двох нижніх рівнях  моделі ISO/OSI. Любий мережевий додаток, мережева операційна система або протокол, однаково успішно працюють як в Ethernet мережі так і в IEEE 802.11. IEEE 802.11 визначає два типи  обладнання – клієнт, який зазвичай  являє собою комп’ютер, укомплектований  беспровідною інтерфейсною картою (Network Interface Card, NIC) і точку доступу (Access point, AP),  яка виконує роль  мосту між беспровідними і проводовими мережами. Точка доступу  як правило містить  прийомо-передатчик, інтерфейс проводової мережі (802.3), а також програмне забезпечення , яке займається обробкою  даних. Стандарт IEEE 802.11 визначає  два режими роботи мережі – режим «Ad-hoc» і клієнт/сервер (або  режим інфраструктури – infrastructure mode). В режимі клієнт/сервер  беспровідна мережа  складається із як мінімум однієї точки доступу, підключеної до проводової мережі, і деякого набору беспровідних  станциі. Така конфігурація носить назву базового набору служб (Basic Service Set, BSS). Дві або більше BSS, котрі утворюють єдину підмережу, формують розширений набір служб (Extended Service Set, ESS). Оскільки більшості беспровідних станцій необхідно отримувати доступ до файлових серверів, прінтерів, Інтернету, доступних в проводовій локальній мережі, вони будуть працювати  в режимі клієнт/сервер. Режим «Ad-hoc» (точка-точка, або незалежний  базовий набір служб, IBSS) – це проста мережа, в якій звязок між численними станціями встановлюється напряму, без використання спеціальної точки доступу . Такий режим корисний  в тому випадку, коли  інфраструктура беспровідної мережі не сформована (наприклад,  виставочний зал, аеропорт), або з яких –небудь  причин не може бути сформована. Канал передачі даних може бути організований  по любому із трьох  наступних методів:

1. світлова передача в інфрачервоному спектрі;

2. широкосмуговий сигнал  по методу  прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) ;

3. широкосмуговий доступ по методу  частотних скачків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).

Метод передачі в інфрачервоному  діапазоні (IR) Реалізація даного  методу в стандарті 802.11 базується на випромінюванні інфрачервоним  передатчиком ненаправленого  (diffuse IR) сигналу. Замість  направленної передачі, котра вимагає відповідної орієнтації випромінювача і приймача, передаваємий ІЧ сигнал випромінюється в стелю. Потім відбувається відбиття сигналу і його прийом. Такий метод має очевидні переваги у порівнянні з використанням направлених випромінювачів, однак є і сутєві недоліки  – необхідна стеля, здатна відбивати ІЧ випромінювання в  заданому діапазоні довжин хвилі  (850 – 950 нм); радіус дії всієї системи обмежений  10 метрами. Окрім того , ІЧ промені  чутливі до погодніх умов, тому метод рекомендується використовувати  тільки в середині приміщень. Підтримується дві швидкості передачі даних  – 1 и 2 Мбіт/с.  Пікова потужність передаваємого сигналу складає  2 Вт.

Метод FHSS

При використанні методу частотних скачків смуга 2,4 ГГц ділиться на 79 каналів по 1 МГц. Відправник і отримувач узгоджують  схему перемикання  каналів (на вибір є 22 таких схеми), і дані посилаються послідовно по різних каналах з використаннямцієї схеми. Кажна передача даних в мережі  802.11 відбувається  по різним схемах переключення, а самі схеми разроблені  таким чином, щоби мінімізувати  шанси того, що два відправника  будуть використовувати  один і той же канал одночасно. Метод FHSS дозволяє використовувати надзвичайно просту схему прийомопередатчика, однак обмежений  максимальною швидкістю 2 Мбіт/с. Це обмеження  викликано тим, що під один канал виділяється рівно 1 МГц, що заставляє  FHSS системи використовувати  весь діапазон 2,4 ГГц.

Метод DSSS

Метод DSSS ділить діапазон 2,4 ГГц на 14 частково перекриваючихся каналів.  Для того, щоби декілька  каналів могли використовуватися  одночасно  в одному і тому ж місці., необхідно, щоби вони знаходилися один від одного на 25 МГц (не перекривались), для уникнення взаємних завад. Таким чином, в одному місці можуть одночасно використовуватися  максимум 3 канали. Дані пересилаються з використанням одного із каналів  без переключення  на інші канали .  Щоби компенсувати сторонні шуми використовується  11-ти бітна послідовність  Баркера, коли кажен біт даних користувача перетворюється  в 11 біт передаваємих даних. Така висока надлишковість  для кожного біта дозволяє суттєво підвищити надійність передачі , при цьому значно понизивши потужність  передаваємого сигнала. Навіть якщо частина сигналу буде втрачена, він в більшості випадків  все одно  буде відновлений. Тим самим мінімізується число повторних передач даних.

Зміни, внесені в  802.11b

Головне  доповнення , внесене   802.11b в основний стандарт – це підтримка двох нових швидкостей  передачі даних – 5,5 и 11 Мбіт/с. Для досягнення  цих швидкостей був вибраний  метод DSSS.

Подальший розвиток

В даний час  розробляються два конкуруючих  стандарти  на беспровіді мережі наступного  покоління – стандарт IEEE 802.11a і європейський стандарт HIPERLAN-2. Обидва стандарти  працюють на  другому  ISM діапазоні, котрий використовує смугу частот  в районі 5 ГГц. Заявлена швидкість  передачі даних в мережах нового покоління дорівнгює  54 Мбіт/с. Ще одим різновидом безпровідних систем є BlueTooth — який може виступати як в ролі з’єднувального інтерфейсу робочих станцій так і в ролі безпровідного інтерфейсу низької пропускної  здатності для периферії і коммунікації між близько розташованими пристроями. UltraWideBand (UWB) – цей термін не означає  конкретного стандарту безпровідних коммунікацій, а є методом модуляції і передачі даних, здатним  суттєво змінити всю безпровідну технологію в найближчому майбутньому. Прародичем даної технології є радіолокація. Розробка перших стандартів очікується на 2005 рік. Нижче наведена порівняльна таблиця даних  рішень:

	Дальність, метрів	Частота	Ширина каналу	Пропускна здатність
UWB	До 50	від 3.1 до 10.6 ГГц	Стільки  ж	Сотні Мбіт
802.11b	100	2.4 ГГц	80 МГц	До 11 Мбіт \с
802.11a	50	5 ГГц	200 МГц	До 54 Мбіт \с
802.11g	100	2.4 ГГц		до 108 Мбіт\с
802.11n	100	2.4 ГГц		До 300 Мбіт\с
BlueTooth	10	2.4 ГГц		До 1 Мбіт\с