Тема
работы:
"Планирование
беспроводной сети Wi-Fi стандарта 802.11n"
Выполнила:
студентка
группы 218
Асеева
Елена
1 часть: введение.
2 часть: анализ функциональных возможностей и систематизация
пакетов ПО для планирования радиосетей стандартов IEEE802.11.
3 часть: демонстрация приёма планирования радиосети IEEE802.11n для произвольного помещения с
помощью любого из рассмотренных пакетов ПО.
Введение
Комитет по стандартам IEEE 802
сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей
802.11 в 1990 году. Эта группа занялась разработкой всеобщего стандарта для
радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа
1 и 2 Mbps. Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне
1997 года была ратифицирована первая спецификация 802.11. Стандарт IEEE 802.11
являлся первым стандартом для продуктов WLAN от независимой международной
организации, разрабатывающей большинство стандартов для проводных сетей.
Топология сетей Wi-Fi
Выделяют три вида организации
беспроводных сетей:
§ Эпизодическаясеть (Ad-Hoc
или IBSS –
Independent Basic Service Set).
§ Основная зона обслуживания Basic Service Set (BSS).
§
Расширенная зона обслуживания
ESS – Extended Service Set.
Режим Ad-Hoc (Independent Basic Service Set (IBSS))
– простейшая структура локальной сети, когда абонентские станции (ноутбуки или
компьютеры) взаимодействуют непосредственно друг с другом. Такая структура
удобна для срочного развертывания сетей. Для ее создания необходим минимум
оборудования – каждая абонентская станция должна иметь в своем составе адаптер
WLAN.
Рисунок 1 - Режим IBSS
В режиме BSS узлы сети взаимодействуют друг с
другом не напрямую, а через точку доступа (AccessPoint, AP).В режиме BSS все
узлы взаимодействуют между собой через одну AP, которая может играть роль моста
для подключения к внешней кабельной сети.
Рисунок 2 - Топология BSS
Режим ESS позволяет объединить несколько
точек доступа, т.е. объединяет несколько сетей BSS. В данном случае точки
доступа могут взаимодействовать и друг с другом. Расширенный режим удобно
применять тогда, когда необходимо объединить в одну сеть несколько пользователей
или подключить несколько проводных или беспроводных сетей.
Рисунок 3 - Режим ESS
Одним из основных вопросов при
организации WLAN-сетей является размер покрытия. На этот параметр оказывает
влияние сразу несколько факторов:
1) Используемая частота (чем
она больше, тем меньше дальность действия радиоволн).
2) Наличие преград между узлами
сети (различные материалы по-разному поглощают и отражают сигналы).
3) Режим функционирования –
Infrastructure Mode или AdHoc.
4) Мощность передающего оборудования
и чувствительность принимающего оборудования. При
идеальных условиях распространения радиоволн зона покрытия одной точки
доступа будет иметь следующие значения:
- сеть стандарта IEEE 802.11a -
50 м,
- сети 802.11b, g, n - порядка
100 м.
Увеличивая количество точек
доступа в режиме ESS, можно расширять зоны покрытия сети на всю необходимую
область охвата.
Физический уровень 802.11
На физическом уровне определены два
широкополосных радиочастотных метода передачи и один — в инфракрасном
диапазоне. Радиочастотные методы работают в
диапазоне 2,4 ГГц и обычно используют полосу 83 МГц от 2,400 ГГц до
2,483 ГГц. Технологии широкополосного сигнала, используемые в радиочастотных
методах, увеличивают надёжность, пропускную способность, позволяют многим
несвязанным друг с другом устройствам разделять одну полосу частот с
минимальными помехами друг для друга.
Стандарт 802.11 использует метод прямой
последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) и метод частотных
скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Эти методы кардинально
отличаются, и несовместимы друг с другом.
Заголовки физического уровня всегда
передаются на скорости 1 Mbps, в то время как данные могут передаваться со
скоростями 1 и 2 Mbps.
Метод передачи в инфракрасном диапазоне (IR)
Реализация этого метода в стандарте
802.11 основана на излучении ИК передатчиком ненаправленного сигнала. Вместо
направленной передачи, требующей соответствующей ориентации излучателя и
приёмника, передаваемый ИК сигнал излучается в потолок. Затем происходит
отражение сигнала и его приём. Такой метод имеет очевидные преимущества по
сравнению с использованием направленных излучателей, однако есть и существенные
недостатки — требуется потолок, отражающий ИК излучение в заданном диапазоне
длин волн (850 — 950 нм); радиус действия всей системы ограничен 10 метрами.
Кроме того, ИК лучи чувствительны к погодным условиям, поэтому метод
рекомендуется применять только внутри помещений.
Поддерживаются две скорости передачи
данных — 1 и 2 Mbps. На скорости 1 Mbps поток данных разбивается на квартеты,
каждый из которых затем во время модуляции кодируется в один из 16-ти
импульсов. На скорости 2 Mbps метод модуляции немного отличается — поток данных
делится на битовые пары, каждая из которых модулируется в один из четырёх
импульсов. Пиковая мощность передаваемого сигнала составляет 2 Вт.
Метод FHSS
При использовании метода частотных
скачков полоса 2,4 ГГц делится на 79 каналов по 1 МГц. Отправитель и получатель
согласовывают схему переключения каналов (на выбор имеется 22 таких схемы), и
данные посылаются последовательно по различным каналам с использованием этой
схемы. Каждая передача данных в сети 802.11 происходит по разным схемам
переключения, а сами схемы разработаны таким образом, чтобы минимизировать
шансы того, что два отправителя будут использовать один и тот же канал
одновременно.
Метод FHSS позволяет использовать очень
простую схему приёмопередатчика, однако ограничен максимальной скоростью 2
Mbps. Это ограничение вызвано тем, что под один канал выделяется ровно 1 МГц,
что вынуждает FHSS системы использовать весь диапазон 2,4 ГГц. Это означает,
что должно происходить частое переключение каналов (например, в США установлена
минимальная скорость 2,5 переключения в секунду), что, в свою очередь, приводит
к увеличению накладных расходов.
Метод DSSS
Метод DSSS делит диапазон 2,4 ГГц на 14
частично перекрывающихся каналов. Для того, чтобы несколько каналов могли
использоваться одновременно в одном и том же месте, необходимо, чтобы они
отстояли друг от друга на 25 МГц (не перекрывались), для исключения взаимных
помех. Таким образом, в одном месте может одновременно использоваться максимум
3 канала. Данные пересылаются с использованием одного из этих каналов без
переключения на другие каналы. Чтобы компенсировать посторонние шумы,
используется 11-ти битная последовательность Баркера, когда каждый бит данных
пользователя преобразуется в 11 бит передаваемых данных. Такая высокая
избыточность для каждого бита позволяет существенно повысить надёжность
передачи, при этом значительно снизив мощность передаваемого сигнала. Даже если
часть сигнала будет утеряна, он в большинстве случаев всё равно будет
восстановлен. Тем самым минимизируется число повторных передач данных.
Список используемой литературы:
1.
Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д.,
Бондаренко А.В. - Современные беспроводные сети: cостояние и перспективы
развития
2. Интернет-ресурсы: http://www.wi-life.ru/
3.
«WLAN: практическое руководство
для администраторов и профессиональных пользователей» / Томас Мауфер. – М.:
КУДИЦ-Образ, 2005