Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Bezprzewodowa transmisja

danych

•Częstotliwości pracy sieci bezprzewodowych

•Rodzaj modulacji

• Bezprzewodowy ethernet
• Telefonia bezprzewodowa
• GPS
• Digital cellular telephones (CDMA)
• inne

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Widmo rozproszone

dzisiaj

• Transmitowany sygnał jest na szerokie pasmo, znacznie

szersze niż wymaga tego przesyłana informacja

• Korzyść: wiele systemów wykorzystujących wąskie pasmo

może działać nie zakłócając się wzajemnie.

• Odbiornik SS nie wykryje sygnałów o wąskim paśmie

ponieważ „nasłuchuje” na znacznie szerszym zakresie

częstotliwości

• Poziom sygnału w widmie rozproszonym jest rozłożony na

całe pasmo, dlatego trudno jest odczytać ten sygnał

odbiornikom o wąskim paśmie pracy.

• Technologia widma rozproszonego jest nazywana

pierwszym stopniem zabezpieczenia sieci

bezprzewodowych.

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Jak to działa ?

• DSSS – Z bezpośrednim rozpraszaniem widma (ang.

Direct Sequence Spread Spectrum);

• FHSS – rozpraszaniem widma metodą przeskoków

częstotliwości (ang. Frequency Hooping Spread

Spectrum)

• THSS – Time Hooping Spread Spectrum

• Chirp – Pulsar FM Spread Spectrm (radar sys)

• Hybrid Systems

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

TYPY SYSTEMÓW SS

(SPREAD SPECTRUM – widma rozproszonego)

• Wykorzystywanie sygnału: brak możliwości

podsłuchiwania informacji przez użytkownika nie

będących członkami danej sieci

• SS używa szerokiego pasma, sygnały które są trudne

do wykrycia, rozkodowania, zdemodulowania i

zakłócenia

• Używa pseudo losowych kodów

• Najsłabsza transmisja SS oparta jest o 48- bitowy

algorytm DES

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Bezpieczeństwo SS

• Standard lokalnych sieci bezprzewodowych
• Zoptymalizowanie dla standardu Wireless-LAN
• Przeznaczenie – duże firmy, przedsiębiorstwa
• Wielodostęp do jednego nośnika

Medium Access Control (MAC)

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

IEEE 802.11

DSSS

PH

Y

FHSS

PHY

 

IR

PHY

• Określa:

- MAC protocol
- IR PHY
- FHSS PHY

-Widmo rozproszone w paśmie 2.4 GHz
- Przepływność 1 i 2 Mbps
- Modulacja (2 i 4 stopień GFSK )

- DSSS PHY

- Widmo rozproszone w paśmie 2.4 GHz
- Przepływność 1 i 2 Mbps
- Modulacja (DBPSK i DQPSK)
- Regionalna regulacja kanałów

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

IEEE 802.11

• Ratyfikowany w lecie 1999
• Określa:

- Prędkości 5.5 , 11 Mbps
- Pasmo 2.412-2.472 GHz
- Modulacja (BPSK, QPSK, z CCK)
- Channels per domain (Up to 14)

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

IEEE 802.11b (1999) zwany High
Rate

IEEE 802.11g,i

Określa:

- pasmo 2,4 GHz
- Prędkość 54 Mbit/s (108Mb/s )
- modulacja - Orthogonal Frequency Division

Multiplexing (OFDM) –
wykorzystywana w standardach 802.11a/g

• Proponowany w 1999 z 802.11b

• Używa multipleksacji z podziałem

częstotliwości zamiast SS

• Modulacja QFDM (802.11b: BPSK, QPSK i

CCK)

• 300 Mhz nie licencjonowanego pasma

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

IEEE 802.11a w paśmie 5 GHz

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

DSSS wg IEEE 802.11a

prędkość 2 Mb/s

Dane są reprezentowane przez dwubitowe symbole (00 01 10 11)

Każdy symbol reprezentowany jest przez tą samą sekwencję 11
analogowych faz (chipów) +1,-1,+1,+1,-1

W celu odróżnienia poszczególnych stanów przedstawionych za pomocą
powyższej sekwencji, każdej z nich przypisano inną fazę: 0, 1/2P, P, 3/2P

11 analogowych chipów z 4 fazami daje 4 194 304 kombinacji

Wybierane są tylko 4 dla reprezentowania 4 możliwych wartości

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Kanały w IEEE 802.11b

•Środek kanału oddalony jest od środka drugiego kanału o 5Mhz

•Odstęp pomiędzy nie zakłócającymi się kanałami :

- 1,2 Mbps = 30Mhz

- 5.5,11 Mbps = 25Mhz

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Rozkład sygnału w kanale

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Zestawienie dla DSSS

DATA RATE

CODE

LENGTH

MODULATION

SYMBOL

RATE

Bits/Symbol

1 Mbps

11 Barker

sequence

BPSK

1 MSps

1

2 Mbps

11 Barker

sequence

QPSK

1MSps

2

5,5 Mbps

8 CCK

QPSK

1,375 MSps

4

11 Mbps

8 CCK

QPSK

1,375 MSps

8

• 79 częstotliwości zdefiniowanych jako pojedyncze skoki

oddzielone między sobą 1Mhz odstępem

• Kolejne kanały są odseparowane przynajmniej 6MHz co

minimalizuje możliwość wzajemnych zakłóceń

• 78 sekwencji jest zdefiniowanych (każda składa się z 79

elementów)

• 78 sekwencji są pogrupowane po 3 sety, każda po 26

sekwencji

skoków. Sekwencje tego samego setu nie ingerują

między sobą

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

FHSS zdefiniowane w IEEE 802.11

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

FHSS wg IEEE 802.11

Maksymalnie 15 sąsiadujących systemów nie nachodzących na siebie

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

FHSS vs. DSSS

•DSSS
- W jednej lokalizacji może pracować do 3 systemów
nie zakłócając się wzajemnie
- W przypadku większej liczby systemów zakłócenia będą występować

•FHSS
- W jednej lokalizacji może pracować ponad 15 systemów
bazujących na różnych setach nie zakłócając się wzajemnie

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Technologia
WLAN

•

Systemy DS.
- Działają na częstotliwości z góry ustalonej oraz na

konkretnym kanale

•

Systemy FH
- Wykonują skoki „hops” z jednej częstotliwości na drugą

zgodnie
z sekwencją znaną nadajnikowi idbiornikowi
- Odporna na zakłócenia
- Sekwencja skoków może być synchroniczna jak i

asynchroniczna
- Ograniczona prędkość 1-2 Mbps w 2.4 GHz

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Technologia WLAN

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Tryb pracy AD-HOC

•Tryb pracy bez Access Point’a

•Tryb równo uprawnienia

•Brak kontroli jednostki MAC

•Tanie rozwiązanie

•Kodowanie tylko maksymalnie 64-bitowe

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Tryb pracy z Access Point’em

•Zarządzanie Kontrolą dostępu (MAC)

•Weryfikacja i normalizacja sieci

•Bezpieczeństwo

•Dość drogie rozwiązanie

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Tryb pracy Infrastructure

•Pełny Zasięg systemu

•Bezpieczeństwo transmisji i dostępności

•Automatyczne przełączanie miedzy jednostkami
Access Point

•Najdroższy

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Tryb Pracy Long Infrastructure

•Tryb transmisji kierunkowej stosowany wyłącznie
do transmisji Point-to-Point kierunkowych)

•Rozwiązanie Skrajne wypierane przez AD-HOC

•Wysokie koszta

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Systemy kontroli oraz korekcji

•Potwierdzenie ACK

- ACK jest sygnałem nadawanym przez stację docelową
jako sygnał potwierdzający odbiór danych
- W przypadku gdy sygnał ACK nie zostanie odebrany
nadajnik stwierdzi iż sygnał nie dotarł do odbiornika
- Odbiornik ma czas na wysłanie ACK do 50 mikrosekund
co wiąże się z pojemnością bufora karty

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Wykrywanie kolizji
CDMA/CD

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Unikane Kolizji CDMA/CA

•Skanowanie Eteru
- Słuchanie łącza, aby określić czy jest wolne

•Unikanie kolizji
- Minimalizacja prawdopodobieństwa wystąpienia kolizji
poprzez rozpoczęcie nadawania po pewnym, losowym
okresie czasu – po stwierdzeniu, że pasmo jest wolne

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Problem ukrytych stacji

•Stacja A nadaje do Access Pointa

•Stacja B nie wykrywa tego, zatem również zaczyna nadawać do Access Pointa

•Kolizja na Access Poincie – obie wiadomości stracone

A

AP

B

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

•Stacja zmniejsza prędkość o jeden poziom w dół, gdy
dwie próby transmisji zawiodą (brak ACK od Access Pointa)

•Stacja zwiększa prędkość po 10 udanych transmisjach (ACK)

•AP zmienia prędkość na stacjach docelowych

•Ustalenie prędkości na „sztywno” wymusza rouming stacji
do innego AP z którym może współpracować na ustalonej prędkości

•Dynamiczne obniżanie prędkości jest lepsze niż całkowite
zerowanie połączenia

Automatyczny Wybór Prędkości Nadawania

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Fragmentacja

ramek

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Sygnał i szum

• Interferencje prowadzą do utraty ramek, potrzeby retransmisji i
spadku prędkości

• Interferencja zależy od odległości między nadajnikiem a
odbiornikiem

• Sygnał musi być przynajmniej o 10 dB silniejszy niż sygnał
szumu

• Urządzenia WLAN mogą rozpoznawać uszkodzone ramki i prosić
o retransmisję (odciążając w ten sposób wyższe warstwy

Bezprzewodowa

Komunikacja Sieciowa

Sygnał i Szum