802.11

Продолжаем знакомиться с вай-фай. Сегодня кратенько о 802.11 a/b/g/n
В конце для дочитавших небольшой мульт:)
Мульт вставлен абсолютно произвольно, сходство с Виктором Федоровичем и Мiколай Янавичэм и их новой налоговой политикой считать абсолютной случайностью!!!
Но перейдем к теме

Как все начиналось
Начинался 802.11 в далеком 1997 и стандарт описывал frequency-hopping spread spectrum (FHSS), который работал на скоростях 1 и 2 Mбит/с.Также был описана технология direct sequence spread spectrum (DSSS), которая тоже работала на 1 и 2 Mбит/с. Работал только в диапазоне 2.4ГГц
802.11b
Сентябрь 1999….
В связи с ростом скоростей проводного доступа (10Мбит!!!) инженерам нужно было что-то делать. Работа IEEE заключалась в создании стандарта которому должны были следовать производители, и чтобы оборудование различных вендоров было совместимо.
802.11b является дополнением к стандарту 802.11. Удалось поднять скорость до 11Mбит/с, но была сохранена обратная совместимость со скоростями 1 и 2 Мбит/с, для этих скоростей использовалась такие же виды кодирования и модуляции соответственно (Barker 11 и DBPSK). Для новых скоростей 5.5 и 11Мбит/с используется ССК и DQPSK. Также был введен dynamic rate shifting (DRS) кто забыл это динамическое переключение скорости при изменении уровня сигнала без разрыва соединения!

802.11g
Стоял знойный Июнь 2003 мне исполнилось 16, а ну и ратифицировали 802.11g 🙂
Для совместимости со старой технологией оставили кодирование и модуляцию для скоростей 1,2,5.5,11Мбит/с, Добились увеличения скорости до 54мбит/с как у 802.11а, но по прежнему работаем в диапазоне 2,4ГГц и как у 802.11а для увеличения скорости ввели orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) модуляцию для 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Мбит/с.
Реальная пропускная способность такой сети составляет порядка 20-25мбит/с

Небольшое сравнение b и g

802.11b 802.11g
Принят 1999 Июнь 2003
РЧ технология DSSS DSSS и OFDM
Частотный спектр 2.4-GHz 2.4-GHz
Кодирование Barker 11 и CCK Barker 11 и CCK
Модуляция DBPSK и DQPSK DBPSK и DQPSK
Скорость передачи 1, 2, 5.5, 11 Mbps DSSS 1, 2, 5.5, 11 Mbps DSSS 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps OFDM

Если у нас точка работает в 802.11g и тут появляется клиент 802.11b, то пропускная способность сети значительно ухудшится. Все из-за того, что b не понимает OFDM, в результате получим ситуацию когда быстрый клиент передает, и тут начинает гадить в эфир клиент c 802.11b в результате получаем коллизию.
Но есть механизм защиты:
1. Точка работает без клиентов b

ERP — Extended Rate Physical это те кто умею работать на высоких скоростях. Другими словами, NON_ERP = no говорит о том что у нас все устройства поддерживают 802.11g. Следовательно нам не нужен защитный механизм.
2. На сцену выходит устройство 802.11b

Теперь для передачи данных будет осуществляться по алгоритму:
1. 802.11G который хочет передать сначала отсылает юникаст RTS для клиента 802.11b на скорости до 11мбит, получив это сообщение медленный клиент отвечает нам CTS(я не против)
А теперь тоже самое в картинках:

802.11b клиент слышит RTS (2), который включает в себя продолжительность, и клиент ждет, пока закончится срок, прежде чем отправить свои данные даже если он не слышит 802.11g данных, которые будут направлены в течение заданного времени. Клиент 802.11g также слышит RTS и решает послать CTS (3).



В результате оба быстрых клиента обмениваются данными на высокой скорости, а клеинт с 802.11b ждет заданное время, он видит что данные передаются в эфире, но воспринимает их как шум.

Желательно не включать поддержку 802.11b, таких устройств почти не осталось, а проблем с передачей вам добавится:)

802.11а
Принят в 1999, Использовал частоту 5ГГц, был мало распространен, но не боялся наводок от устройств работающих на 2.4ГГц. От 12 до 23 непересекающихся каналов. В связи с использованием OFDM подканалы могут пересекаться. В качестве кодирования использовался Свёрточный код — это корректирующий ошибки код. Если помехи появились на одной поднесущей, то с помощью сверточных кодов, мы можем восстановить данные передающиеся по этой поднесущей с помощью других.

Принят 1999
РЧ технология OFDM
Частотный спектр 5.0-GHz
Кодирование Convolution Coding(сверточный код)
Модуляция BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM в зависимости от поднесущей
Скорость передачи 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps OFDM

ETSI разрешила 19 каналов и требовала использование dynamic frequency control (DFC) и transmit power control (TPC).
Поэтому 5ГГц диапазон был поделен на 3 части Unlicensed National Information Infrastructure (UNII).
UNII-1 5.15–5.25 GHz внутреннее использование с несьемной антенной
UNII-2 5.25–5.35 GHz внутреннее и внешнее использование с внешней антенной
UNII-3 5.725–5.825 GHz для внешних мостов и внешних антенн.(В Европе требуется лицензия)

802.11n
Принят 11 сентября 2009 года
Теоретически канальная скорость передачи данных при использовании 802.11n может достигать 300 Мбит/сек (600 Мбит/сек при использовании 4-х антенн, но необходимо понимать за счет чего получилось увеличить скорость до таких показаний:

1. 40Мгц канал(если в диапазоне 2,4 ГГц на котором используется канал удвоенной ширины появляется устройство, работающее на канале стандартной ширины, то устройство 802.11n обязано перейти на работу с каналом стандартной ширины.)
Позволяет использовать от 48 до 52 поднесущщих.

2. MIMO
Три кита MIMO:
■ Precoding
■ пространственного мультиплексирования (Spatial multiplexing)
■ Diversity coding (разные методы пространственно временного кодирования)

Precoding используется при многолучевом отражении, мы определяем нахождение нашего обьекта channel state information (CSI) и передаем данные по двум антеннам в результате сигнал на приемнике увеличивается — transmit beamforming (TxBF), Другими словами увеличение уровня сигнала в приемнике за счет передачи по нескольким антеннам. Работает только для неподвижного обьекта с одной антенной.

Пространственное мультеплексирование — разделяет наш поток на более медленные подпотоки и передает по разным антеннам. Все медленные потоки передаются на одной частоте. количество потоков ограничено минимальным количеством антенн на принимающей или передающей стороне. Например если у приемника 2 антенны, а у передатчика 4 то мы можем передавать только в ДВА потока!
Количество передатчиков и приемников записывается так 3х3 3 передатчика 3 приемника.
Википедия MIMO

3. Short Guard Interval(c 800 до 400нс) Для разделения передаваемых сигналов используется небольшой интервал между передаваемыми данными. Чтобы уменьшить время приходящееся на служебную информацию было принято решение использовать укороченный GI. При зашумленности канала или слабом сигнале это так же является узким местом. Так как пакет приходит поврежденным и его приходится дублировать, возможно так же не увеличение скорости, а совершенно наоборот.

4. Для выделение времени для передачи фрейма отвечает механизм «CTS to self»

5. Механизм подтверждения фрейма работает подобно протоколу TCP те проверяет блок фреймов, а не каждый по отдельности

Кое какие моменты мне не очень ясны, поэтому если у кого есть замечания и предложения прошу оставлять комментарии!
Ну а теперь обещанный мульт:


Комментарии: