Стандарты беспроводных локальных сетей

В настоящее время продается оборудование для беспроводных локальных сетей, поддерживающее стандарты IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE802.11a и IEEE 802.11n. Естественно, что я перечислил не все стандарты беспроводных локальных сетей, которые когда-либо были разработаны, но вряд ли вы увидите «экзотов», не попавших в этот список.

Познакомимся поближе с семейством стандартов IEEE 802.11х, определяющих работу беспроводных локальных сетей.

Семейство стандартов IEEE 802.11х

Члены этого почтенного семейства определяют «поведение» беспроводных локальных сетей, с которыми вы, как правило, будете иметь дело, поэтому стоит познакомиться с ними поближе. А начнем с подробного рассмотрения «патриарха» этого семейства — IEEE 802.11.

Подробнее о стандарте IEEE 802.11

Следует отметить, что в основу всех производных стандартов положены технические решения, выработанные при создании стандарта IEEE 802.11. Именно поэтому я посвящаю этому стандарту целый раздел.

В настоящее время устройства для беспроводных локальных сетей, появившиеся в 90-х годах прошлого века, кажутся безнадежным анахронизмом, но в то время это был громадный технологический прорыв. И как водится, для нового оборудования потребовался единый стандарт. И в июле 1997 года рабочая группа № 11 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) подвела первые итоги разработок нового стандарта, начатых еще в 1989 году. В результате был опубликован стандарт IEEE 802.11, который получил название «Спецификация физического уровня и уровня контроля доступа к каналу передачи беспроводных локальных сетей» (Wireless LAN Medium Access Control and Physical Layer Specifications). В этом стандарте определены архитектура беспроводной сети, а также соответствующие требования к функциям устройств, принципы доступа устройств к каналам связи, формат пакетов передачи, способы аутентификации и защиты данных. Хотя этот стандарт изначально задумывался как независимый по отношению к какому-либо частотному диапазону, на физическом уровне он определял беспроводные сети, работающие в инфракрасном и радиодиапазоне. Для оптических сетей предусматривалось использование инфракрасного диапазона, в котором применяется импулъсно-позиционная модуляция (Pulse Position Modulation, PPM). При этом виде модуляции данные передаются в виде импульсов излучения. Для радиосети выделялся диапазон 2,4-2,4835 ГГц, а также применялись методы кодирования сигнала с расширением спектра методом частотных скачков (FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum) и кодирования сигнала с расширением спектра с помощью кода прямой последовательности (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum). Скорости передачи данных составляли 1 и 2 Мбит/с.

Различные типы беспроводных сетей отличаются друг от друга и радиусом действия, и поддерживаемыми скоростями соединения, и технологией кодирования данных. Так, стандарт IEEE 802.1 lb предусматривает максимальную скорость соединения 11 Мбит/с, стандарт IEEE 802.1 lb+ — 22 Мбит/с, стандарты IEEE 802.llg и 802.11а — 54 Мбит/с.

Будущее стандарта 802.1 la довольно туманно. В России и в Европе этот стандарт, скорее всего, не получит широкого распространения, да и в США, где он сейчас используется, в ближайшее время произойдет переход на альтернативные стандарты.
А вот новый стандарт 802.1 lg имеет все шансы завоевать признание во всем мире.
Другое преимущество нового стандарта 802.1 lg заключается в том, что он полностью совместим со стандартами 802.11b и 802.11Ь+, то есть любое устройство, поддерживающее стандарт 802.1 lg, будет работать (правда, на меньших скоростях соединения) и в сетях стандарта 802.11b/b+, а устройство, поддерживающее стандарт 802.1 lb/b+ — в сетях стандарта 802.1 lg, хотя и тоже с меньшей скоростью соединения.
Совместимость стандартов 802.1 lg и 802.1 lb/b+ обусловлена, во-первых, тем, что они предполагают использование одного и того же частотного диапазона, а во-вторых, что все режимы, предусмотренные в протоколах 802.1 lb/b+, реализованы и в стандарте 802.11 g. Поэтому стандарт 802.1 lb/b+ можно рассматривать как подмножество стандарта 802.1 lg.

Физический уровень протокола 802.11

Обзор протоколов семейства 802.1 lb/g целесообразно начать именно с протокола 802.11, который, хотя уже и не встречается в чистом виде, в то же время является прародителем всех остальных протоколов. В стандарте 802.11, как и во всех остальных стандартах данного семейства, предусмотрено использование частотного диапазона от 2400 до 2483,5 МГц, то есть частотный диапазон шириной 83,5 МГц, который, как будет показано далее, разбит на несколько частотных подканалов.

Технология принудительного расширения спектра

В основе всех беспроводных протоколов семейства 802.11 лежит так называемая «технология принудительного расширения спектра» (Spread Spectrum, SS). Данная технология подразумевает, что первоначально узкополосный (в смысле ширины спектра) полезный информационный сигнал при передаче преобразуется таким образом, что его спектр оказывается значительно шире спектра первоначального сигнала. То есть спектр сигнала как бы «размазывается» по частотному диапазону. Одновременно с расширением спектра сигнала происходит и перераспределение спектральной энергетической плотности сигнала ■— энергия сигнала также «размазывается» по спектру. В результате максимальная мощность преобразованного сигнала оказывается значительно ниже мощности исходного сигнала. При этом уровень полезного информационного сигнала может в буквальном смысле сравниваться с уровнем естественного шума, В результате сигнал становится в каком-то смысле «невидимым» —г он просто теряется на уровне естественного шума.
Собственно, именно в изменении спектральной энергетической плотности сигнала и заключается идея принудительного расширения спектра.
Дело в том, что если подходить к проблеме передачи данных традиционным способом, то есть так, как это делается в радиоэфире, где каждой радиостанции отводится свой диапазон вещания, то мы неизбежно столкнемся с проблемой, заключающейся в том, что в ограниченном радиодиапазоне, предназначенном для совместного использования, попросту будет невозможно «уместить» всех желающих.
Поэтому необходимо найти такой способ передачи информации, при котором пользователи могли бы «сосуществовать» в одном частотном диапазоне и при этом не мешать друг другу. Именно эту задачу и-решает данная технология.
На данный момент разработано несколько различных технологий принудительного расширения спектра, однако для дальнейшего понимания протокола 802.11 нам необходимо детально познакомиться лишь с технологией расширения спектра методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS).

 

Старший преподаватель кафедры №24 капитан I ранга ________ Куканков С.Н.

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ЗАНЯТИЕ 9

ТЕМА: Маршрутизация в IP сетях

Вопросы:

1. Таблица маршрутизации

2. маршрутизация с использованием масок

 

1.Структура таблицы маршрутизации стека TCP/IP, соответствуя общим принципам построения таблиц маршрутизации (см. предыдущий выпуск рубрики), зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. В качестве примера рассмотрим несколько вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрутизатор М1 в сети, представленной на Рисунке 1.

Рисунок 1. Пример маршрутизируемой сети.

Если в качестве маршрутизатора М1 в данной сети применяется программный маршрутизатор MPR операционной системы Microsoft Windows NT, то его таблица маршрутизации могла бы иметь такой же вид, как в Таблице 1. Если на месте маршрутизатора М1 установить аппаратный маршрутизатор NetBuil-der II компании 3Com, то его таблица маршрутизации для этой же сети может выглядеть так, как показано в Таблице 2. В Таблице 3 помещена таблица маршрутизации для маршрутизатора М1, реализованного в виде программного маршрутизатора одной из версий операционной системы UNIX.

Заметим, что поскольку между структурой сети и таблицей маршрутизации в принципе нет однозначного соответствия, то и для каждого из приведенных вариантов таблицы можно предложить свои «подварианты», отличающиеся выбранным маршрутом к той или иной сети. Поэтому наше внимание будет сосредоточено главным образом на существенных различиях в форме представления маршрутной информации разными реализациями маршрутизаторов.