Стандарти Radio Ethernet

Інститут інженерів по електротехніці й електроніці IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) сформував робочу групу по стандартах для безпроводових локальних мереж 802.11 в 1990 році. Ця група зайнялася розробкою загального стандарту для радіообладнаннння й мереж, що працюють на частоті 2,4 ГГц, зі швидкостями доступу 1 і 2 Мбіт/с. Роботи зі створення стандарту були завершені через 7 років, і в червні 1997 року була ратифікована перша специфікація 802.11. Стандарт IEEE 802.11 був першим стандартом для продуктів WLAN від незалежної міжнародної організації, що розробляє більшість стандартів для проводових мереж.

Сімейство стандартів IEEE 802.11:

Розглянемо всі існуючі стандарти IEEE 802.11, які вимагають використання певних методів і швидкостей передачі даних, методів модуляції, потужності передавачів, смуг частот, на яких вони працюють, методів аутентифікації, шифрування і багато що інше. Із самого початку склалося так, що деякі стандарти працюють на фізичному рівні, деякі — на рівні середовища передачі даних, а останні – на вищих рівнях моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI.

Існують наступні групи стандартів:

· IEEE 802.11a, IEEE 802.11b і IEEE 802.11g описують роботу мережевого обладнаннння (фізичний рівень);

· IEEE 802.11m, IEEE 802.11е, IEEE 802.11i, IEEE 802.11j, IEEE 802.11h і IEEE 802.11r – параметри середовища, частоти радіоканалу, засоби безпеки, способи передачі мультимедійних даних і т. д.;

· IEEE 802.11f і IEEE 802.11c – принцип взаємодії точок доступу між собою, роботу радіомостів і тому подібне.

IEEE 802.11 — Первісний 1 Мбіт/з і 2 Мбіт/s, 2,4 ГГц і ІЧ стандарт (1997)

Стандарт IEEE 802.11 був «первістком» серед стандартів безпроводової мережі. Роботу над ним почали ще в 1990 році. Цим займалася робоча група з IEEE, метою якої було створення єдиного стандарту для радіообладнаннння, яке працювало на частоті 2,4 ГГц. При цьому ставилося завдання досягти швидкості 1 і 2 Мбіт/с при використанні методів DSSS і FHSS відповідно.Робота над створенням стандарту закінчилася через 7 років. Мета була досягнута, але швидкість, яку забезпечував новий стандарт, виявилася дуже малою для сучасних потреб. Тому робоча група з IEEE почала розробку нових, швидкісніших, стандартів. Розробники стандарту 802.11 враховували особливості стільникової архітектури системи. Чому стільниковою? Дуже просто: досить пригадати, що хвилі розповсюджуються в різні боки на певний радіус. Виходить, що зовні зона нагадує стільник. Кожен такий стільник працює під управлінням базової станції, яка виступає точкою доступу. Часто стільник називають базовою зоною обслуговування.

Щоб базові зони обслуговування могли спілкуватися між собою, існує спеціальна розподільна система (Distribution System, DS). Недоліком розподільної системи стандарту 802.11 є неможливість роумінгу. Стандарт IEEE 802.11 передбачає роботу комп'ютерів без точки доступу, у складі однієї соти. В цьому випадку функції точки доступу виконують самі робочі станції.

Цей стандарт розроблений і орієнтований на обладнаннння, функціонують в смузі частот 2400-2483,5 МГц. При цьому радіус соти досягає 300 м, не обмежуючи топологію мережі.

IEEE 802.11a — 54 Мбіт/c, 5 ГГц стандарт (1999, вихід продуктів в 2001)

IEEE 802.11a – найбільш перспективний стандарт безпроводової мережі, який розрахований на роботу в двох радіодіапазонах, – 2,4 і 5 ГГц. Використовуваний метод OFDM дозволяє досягти максимальної швидкості передачі даних 54 Мбіт/с.

Окрім цієї, специфікаціями передбачені і інші швидкості: обов'язкові – 6, 12 і 24 Мбіт/с; необов'язкові – 9, 18, 36, 48 і 54 Мбіт/с.

Цей стандарт також має свої переваги і недоліки. З переваг можна відзначити наступні:

· використання паралельної передачі даних;

· висока швидкість передачі;

· можливість підключення великої кількості комп'ютерів.

Недоліки стандарту IEEE 802.11a такі:

менший радіус мережі при використанні діапазону 5 ГГц (приблизно 100м);

· велика споживана потужність радіопередавачів;

· вища вартість обладнаннння в порівнянні з обладнанннням інших стандартів;

· для використання діапазону 5 ГГц потрібний наявність спеціального дозволу.

Для досягнення високих швидкостей передачі даних стандарт IEEE 802.11a використовує в своїй роботі технологію квадратурної амплітудної модуляції QAM.

IEEE 802.11b — Поліпшення до 802.11 для підтримки 5.5 і 11 Мбіт/c (1999)

Робота над стандартом IEEE 802.11b (інша назва – IEEE 802.11 High rate, висока пропускна спроможність) була закінчена в 1999 році, і саме з ним пов'язана назва Wi-Fi (Wireless Fidelity, безпроводова точність).

Робота даного стандарту заснована на методі прямого розширення спектру (DSSS) з використанням восьмирозрядних послідовностей Уолша. При цьому кожен біт даних кодується за допомогою послідовності додаткових кодів (ССК). Це дозволяє досягти швидкості передачі даних 11 Мбіт/с. Як і базовий стандарт, IEEE 802.11b працює з частотою 2,4 ГГц, використовуючи не більше трьох каналів, що не перекриваються. Радіус дії мережі при цьому складає близько 300 м.

Відмітною особливістю цього стандарту є те, що при необхідності (наприклад, при погіршенні якості сигналу, великій віддаленості від точки доступу, різних перешкодах) швидкість передачі даних може зменшуватися аж до 1 Мбіт/с. Навпаки, виявивши, що якість сигналу покращала, мережеве обладнаннння автоматично підвищує швидкість передачі до максимальної. Цей механізм називається динамічним зрушенням швидкості.

IEEE 802.11c — Процедури операцій з мостами; включений у стандарт IEEE 802.1D (2001) \

IEEE 802.11d — Інтернаціональні роумінгові розширення (2001)

Стандарт IEEE 802. l1d визначає параметри фізичних каналів і мережевого обладнаннння. Він описує правила, що стосуються дозволеної потужності випромінювання передавачів в діапазонах частот, допустимих законами.Цей стандарт дуже важливий, оскільки для роботи мережевого обладнаннння використовуються радіохвилі. Якщо вони не відповідатимуть вказаним параметрам, то можуть перешкодити іншим пристроям, що працюють в цьому або довколишньому діапазоні частот.

IEEE 802.11e — Поліпшення: QoS, включення packet bursting (2005)

Оскільки по мережі можуть передаватися дані різних форматів і важливості, існує потреба в механізмі, який би визначав їх важливість і привласнював необхідний пріоритет. За це відповідає стандарт IEEE 802.11е, спеціально розроблений з метою передачі потокових відео- або аудіоданих з гарантованою якістю і доставкою.

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

Стандарт IEEE 802.11f розроблений з метою забезпечення аутентифікації мережевого обладнаннння (робочій станції) при переміщенні комп'ютера користувача від однієї точки доступу до іншої, тобто між сегментами мережі. При цьому вступає в дію протокол обміну службовою інформацією IAPP (Inter-Access Point Protocol), який необхідний для передачі даних між точками доступу. При цьому досягається ефективна організація роботи розподілених безпроводових мереж.

IEEE 802.11g — 54 Мбіт/c, 2,4 ГГц стандарт (зворотна сумісність із b) (2003)

Найбільш «просунутим» на сьогоднішній день стандартом можна вважати стандарт IEEE 802.11g, який успадкував самі кращі властивості стандартів IEEE 802.11а і IEEE 802.11b і, крім того, володіє багатьма власними корисними якостями. Метою створення даного стандарту було досягнення швидкості передачі даних 54 Мбіт/с. Як і IEEE 802.11b, стандарт IEEE 802.11g розроблений для роботи в частотному діапазоні 2,4 ГГц. IEEE 802.11g встановлює обов'язкові і можливі швидкості передачі даних:

· обов'язкові - 1; 2; 5,5; 6; 11; 12 і 24 Мбіт/с;

· можливі – 33, 36, 48 і 54 Мбіт/с.

Для досягнення таких показників використовується кодування за допомогою послідовності додаткових код (ССК), метод ортогонального частотного мультиплексування (OFDM), метод гібридного кодування (CCK-OFDM) і метод двійкового пакетного згортального кодування (РВСС).

Варто відзначити, що одній і тій же швидкості можна досягти різними методами, проте обов'язкові швидкості передачі даних досягаються тільки за допомогою методів ССК і OFDM, а можливі швидкості – за допомогою методів CCK-OFDM і РВСС. Перевагою обладнаннння стандарту IEEE 802.11g є сумісність з обладнанннням IEEE 802.11b. Крім того, споживана потужність обладнаннння цього стандарту набагато нижча, ніж аналогічного обладнаннння стандарту IEEE 802.11a.

IEEE 802.11h — Розподілений за спектром 802.11a (5 ГГц ) для сумісності в Європі (2004)

Стандарт IEEE 802.11h розроблений з метою ефективного управління потужністю випромінювання передавача, вибором частоти передачі і генерації потрібних звітів несучої. Він вносить деякі нові алгоритми до протоколу доступу до середовища MAC (Media Access Control, управління доступом до середовища), а також у фізичний рівень стандарту IEEE 802.11a.

В першу чергу це пов'язано з тим, що в деяких країнах діапазон 5 ГГц використовується для трансляції супутникового телебачення, для радарного стеження за об'єктами і т. п., що може вносити перешкоди до роботи передавачів безпроводової мережі. Сенс роботи алгоритмів стандарту IEEE 802.11h полягає в тому, що при виявленні відбитих сигналів (інтерференції) комп'ютери безпроводової мережі (або передавачі) можуть динамічно переходити в іншій діапазон, а також знижувати або підвищувати потужність передавачів. Це дозволяє ефективніше організувати роботу вуличних і офісних радіомереж.

IEEE 802.11i — Поліпшена безпека (2004)

Стандарт IEEE 802.11i розроблений спеціально для підвищення безпеки роботи безпроводової мережі. З цією метою створені різні алгоритми шифрування і аутентифікації, функції захисту при обміні інформацією, можливість генерування ключів і т. д.:

AES (Advanced Encryption Standard, передовий алгоритм шифрування даних) – алгоритм шифрування, який дозволяє працювати з ключами завдовжки 128, 192 і 256 біт;

RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service, служба дистанційно / аутентифікації користувача) – система аутентифікації з можливістю генерування ключів для кожної сесії і управління ними, що включає алгоритми перевірки достовірності пакетів і т. д.;

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, протокол цілісності тимчасових Ключів) – алгоритм шифрування даних;

WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol, стійкий безпроводовий протокол аутентифікації) – алгоритм шифрування даних;

ССМР (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) – алгоритм шифрування даних.

IEEE 802.11j — Розширення для Японії (2004)

Стандарт IEEE 802.1lj розроблений спеціально для використання безпроводових мереж в Японії, а саме – для роботи в додатковому діапазоні радіочастот 4,9-5 ГГц. Специфікація призначена для Японії і розширює стандарт 802.11а додатковим каналом 4,9 ГГц.

На даний момент частота 4,9 ГГц розглядається як додатковий діапазон для використання в США. З офіційних джерел відомо, що цей діапазон готується для використання органами суспільної і національної безпеки. Даним стандартом розширюється діапазон роботи пристроїв стандарту IEEE 802.11а.

IEEE 802.11k — Поліпшення виміру радіо ресурсів

IEEE 802.11l — (зарезервований)

IEEE 802.11m — Підтримка еталона; обрізки

IEEE 802.11n — Більше збільшення продуктивності (300 Мбіт/c). Особливо розповсюджений на ринку в Німеччині

На сьогоднішній день стандарт IEEE 802.11n – найперспективніший зі всіх стандартів, що стосуються безпроводових мереж. На жаль, поки він тільки розробляється, але можливості, які він відкриває, виглядають дуже принадно Даний стандарт повинен забезпечити швидкість передачі даних, мінімальним значенням якої буде 100 Мбіт/с, що фактично дорівнює найбільш поширеною швидкістю в дротяних мережах стандарту Ethernet

802.3.IEEEn використовує метод ортогонального частотного мультиплексування (OFDM) і квадратурну амплітудну модуляцію (QAM). Це повинно забезпечити не тільки високу швидкість передачі даних, але і повну сумісність із стандартами IEEE 802.11a, IEEE 802.11b і IEEE 802.11g. Для збільшення швидкості передачі даних планується використовувати декілька нових технологій, однією з яких є технологія з множинним введенням/виводом (MIMO – Multiple Input Multiple Output). Її сенс полягає в паралельній передачі даних по різних каналах із застосуванням декількох передавальних антен. Крім того, мається на увазі розширення частотного каналу до 40 МГц.

IEEE 802.11o — (зарезервований)

IEEE 802.11p — WAVE - Wireless Access for the Vehicular Environment (Безпроводовий Доступ для Транспортного Середовища, такий як машини швидкої допомоги або пасажирський транспорт)

IEEE 802.11q — (зарезервований, іноді його плутають із 802.1q VLAN trunking)

IEEE 802.11r — Швидкий роумінг

Ні у одному безпроводовому стандарті до ладу не описані правила роумінгу, тобто переходу клієнта від однієї зони до іншої. Це мають намір зробити в стандарті IEEE 802.11r.

IEEE 802.11s — ESS Mesh Networking

IEEE 802.11T — Wireless Performance Prediction (WPP, Пророкування Продуктивності Безпроводового Обладнання) - методи тестів і вимірів

IEEE 802.11u — взаємодія з не-802 мережами (наприклад, стільникові мережі)

IEEE 802.11v — Керування безпроводовими мережами

IEEE 802.11x — зарезервований і не буде використовуватися. Не потрібно плутати зі стандартом контролю доступу IEEE 802.1x

IEEE 802.11w — Protected Management Frames (Захищені Керуючі Фрейми)

Зауваження: 802.11F і 802.11T є рекомендаціями, а не стандартами, тому використовуються заголовні букви.

Поиск по сайту: