Стек протоколов IEEE 802.11

Стек протоколов стандарта IEEE 802.11 был разработан для локальных беспроводных сетей и соответствует общей структуре стандартов комитета 802, то есть состоит из физического уровня и уровня MAC.

Структура стека протоколов IEEE 802.11 показана на рис. 14.9.

На физическом уровне существует несколько вариантов спецификаций, которые отличаются используемым частотным диапазоном, методом кодирования и как следствие — скоростью передачи данных. Все варианты физического уровня ра­ботают с одним и тем же алгоритмом уровня MAC, но некоторые временные па­раметры уровня MAC зависят от используемого физического уровня.

В 1997 году комитетом 802.11был принят стандарт, который определял функ­ции уровня MAC вместе с тремя вариантами физического уровня, которые обес­печивают передачу данных со скоростями 1 и 2 Мбит/с.

□ В первом варианте средой являются инфракрасные волны диапазона 850 нм, которые генерируются либо полупроводниковым лазерным диодом, либо светодиодом (LED). Так как инфракрасные волны не проникают через стены, область покрытия LAN ограничивается зоной прямой видимости. Стандарт предусматривает три варианта распространения излучения: ненаправленную антенну, отражение от потолка и фокусное направленное излучение. В пер­вом случае узкий луч рассеивается с помощью системы линз. Фокусное на­правленное излучение предназначено для организации двухточечной связи, например, между двумя зданиями.

□ Во втором варианте в качестве передающей среды используется микровол­новый диапазон 2,4 ГГц, который в большинстве стран не лицензируется. Этот вариант основан на методе FHSS. В методе FHSS каждый узкий канал имеет ширину 1 МГц. Частотная модуляция (FSK) с двумя состояниями сигнала (частотами) дает скорость 1 Мбит/с, с четырьмя состояниями — 2 Мбит/с. В случае FHSS сеть может состоять из сот, причем для исключения взаимного влияния в со­седних сотах могут применяться ортогональные последовательности частот. Количество каналов и частота переключения между каналами настраиваются, так что при развертывании беспроводной локальной сети можно учитывать особенности регулирования спектра частот конкретной страны. Так, в США в диапазоне 2,4 ГГц может быть до 79 каналов, причем максимальное время нахождения на каждом канале не должно превышать 400 мс.

□ Третий вариант, в котором используется тот же микроволновый диапазон, основан на методе DSSS, где в качестве последовательности чипов применяется 11-битный код 10110111000. Каждый бит кодируется путем двоичной фазовой (1 Мбит/с) или квадратурной фазовой (2 Мбит/с) модуляции.

В 1999 году были приняты еще два варианта физического уровня: 802.11аи 802.11b.

¨ Спецификация 802.11а обеспечивает повышение скорости за счет более высо­кого диапазона частот (5 ГГц). Для этого задействуются 300 МГц из этого диапазона, ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) и прямая коррекция ошибок (FEC). Скорости передачи данных составляют 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с. Диапазон 5 ГГц спецификации 802.11а пока мало «на­селен» и обеспечивает высокие скорости передачи данных. Однако его исполь­зование связано с двумя проблемами. Во-первых, оборудование для этих час­тот пока еще слишком дорогое, во-вторых, в некоторых странах частоты этого диапазона подлежат лицензированию.

□ В спецификации 802.11b института IEEE по-прежнему используется диапазон 2,4 ГГц, что позволяет задействовать более дешевое оборудование. Для повышения скорости до 11 Мбит/с, которая сопоставима со скоростью класссического стандарта Ethernet, здесь применяется метод DSSS, использующий технику Complementary Code Keying (CCK).

□ До недавнего времени в США в диапазоне 2,4 ГГц разрешалось работать только за счет расширения спектра. Снятие этого ограничения дало импульс новым разработкам, в резуль­тате появилась новая высокоскоростная беспроводная технология - 802.llgинсти­тута IEEE летом 2003 года. В ней также задействован диапазон 2,4 ГГц, но со скоростью передачи данных до 54 Мбит/с. В этой спецификации используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM).. Для обратной совместимости с 802.11b поддерживается также техника ССК.

Диаметр сети 802.11 зависит от многих параметров, в том числе и от диапазона частот.Обычно диаметр беспроводной локальной сети находится в пределах от 100м для помещений до 300м на открытом пространстве без помех. Диаметр значительно колеблется в зависимости от толщины стен, наличия источников помех ( микроволновые печи…), погоды ( дождь, туман …) .и.т.д.

Топологии локальных сетей стандарта 802.11

Станции могут использовать разделяемую среду для того, чтобы передавать дан­ные:

1. непосредственно друг другу в пределах одной BSS-сети;

2. в пределах одной BSS-сети транзитом через точку доступа;

3. между разными BSS-сетями через две точки доступа и распределенную сис­тему;

4. между BSS-сетью и проводной локальной сетью через точку доступа, распределенную систему и портал¹.

Стандарт 802.11 поддерживает два типа топологий локальных сетей:

с базовым - BSS и с расширенным - ЕSSнаборами услуг.