6.2Стандарт ieee 802.11 - WiFi

IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц.

Данный стандарт более известен по названию Wi-Fi, фактически являющемся брендом, предложенным и продвигаемым организацией Wi-Fi Alliance. Получил широкое распространение благодаря развитию в мобильных электронно-вычислительных устройствах: КПК и ноутбуках.

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11.

Любое оборудование соответствующее стандарту IEEE 802.11 может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.

IEEE 802.11 – первый стандарт IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), который регламентирует протокол беспроводного соединения на частоте 2.4GHz со скоростью 1…2Mbps. Этот стандарт был принят в 1997 году и реализован в некоторых продуктах, однако вскоре был полностью вытеснен более продвинутым стандартом IEEE 802.11b. Используемые технологические схемы модуляции стандарта: псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) и широкополосная модуляция с прямым расширением спектра (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum).

IEEE 802.11b был принят в 1999 году и стал первым стандартом беспроводной связи, который позволял обеспечивать эффективный доступ в Интернет. Скорость соединения по этому стандарту на частоте 2.4GHz доходила до 11Mbps, а дальность связи внутри помещения – до 50 метров. Можно сказать, что с этого стандарта началась эра Wi-Fi. Схема данного стандарта построена по принципу HR-DSSS.

IEEE 802.11a был принят в 1999 году, но стал использоваться в продуктах только с 2001 года. Стандарт 802.11a впервые описывал технологию беспроводной передачи данных на скорости до 54Mbps. Вместо частотного диапазона 2.4GHz стандарт 802.11a использует частотный диапазон 5GHz для исключения взаимных помех от многочисленного оборудования, работающего в диапазоне 2.4GHz. На первых порах, стандарт 802.11a имел невысокую популярность из-за небольшой площади покрытия и ограничений на использование диапазона 5GHz во многих странах, однако по мере развития индустрии беспроводной связи и, имея явное преимущество над стандартом 802.11b, он стал применяться во многих беспроводных устройствах, как резервный стандарт. Данный стандарт построен на основе технологии цифровой модуляции ортогонального мультплексирования с разделением частот (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

IEEE 802.11g был окончательно принят в 2003 году, хотя задолго до этого вариации этого стандарта широко использовались различными компаниями в своих продуктах. Скорость соединения по этому стандарту на частоте 2.4GHz доходит до 54Mbps, а дальность связи внутри помещения – до 50 метров. На сегодня 802.11g – самый популярный стандарт беспроводной передачи данных, хотя многие фирмы продолжают работы над его модернизацией, предлагая продукты с новыми технологиями на базе этого стандарта: MIMO, XR и Super G. Данный стандарт использует DSSS и OFDM.

IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009. Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц. Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

- наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a

- смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n

- «чистом» режиме — 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n поддерживают многие современные сетевые устройства. Итоговая версия стандарта, которая была принята 11 сентября 2009 года, обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, многоканальный вход/выход, известный, как MIMO и большее покрытие.

Сводная таблица Wi-Fi стандартов

Стандарт	802.11b	802.11a	802.11g	802.11n draft
Год принятия стандарта	1999	1999	2003	2009
Рабочая частота	2.4 GHz	5 GHz	2.4GHz	2.4 GHz  и 5 GHz
Скорость беспроводного соединения	11Mbps	54Mbps	54Mbps	600Mbps
Реальная скорость передачи данных	4~6 Mbps	15~22Mbps	15~22Mbps	480Mbps
Дальность действия внутри помещения	30~50 м	30~50 м	30~50 м	Более 150 м
Совместимые стандарты	802.11g	нет	802.11b	802.11 n, 802.11b/g
Преимущества	- совместимость с 802.11g - дешевый	- снижены взаимные помехи - больше неперекрываемых каналов	- совместимость с 802.11b - высокая скорость передачи данных	- совместимость с 802.11b/g - значительное увеличение скорости и дальности по сравнению с 802.11g
Возможность организации хот-спотов	Да	Нет	Да	Да

Методы передачи, реализуемые на физическом уровне.

Стандарт 802.11 1997 года определяет три метода передачи, реализуемые на физическом уровне. Метод инфракрасной передачи сильно напоминает метод, используемый в системах дистанционного управления бытовой техникой. В двух других методах применяется радиосвязь небольшого радиуса действия (при этом работают методы FHSS и DSSS). Они оба используют не подлежащую лицензированию часть спектра (диапазон ISM 2,4 ГГц).

Рис. 6.3. Часть стека протоколов 802.11

С целью увеличения пропускной способности в 1999 году были разработаны два дополнительных метода: OFDM и HR-DSSS. Они работают со скоростями 54 Мбит/с и 11 Мбит/с соответственно. В 2001 году была представлена новая модификация OFDM, работающая в другом частотном диапазоне.

При передаче в инфракрасном диапазоне (вне диапазона видимого света) ис пользуются длины волн 0,85 или 0,95 мкм. Возможны две скорости передачи: 1 и 2 Мбит/с. При 1 Мбит/с используется схема кодирования с группировкой четырех бит в 16-битное кодовое слово, содержащее 15 нулей и 1 единицу. Это так называемый код Грея. Одно из его свойств заключается в том, что небольшая ошибка в синхронизации может привести в худшем случае к ошибке в одном бите выходной последовательности. При скорости передачи 2 Мбит/с уже 2 бита кодируются в 4-битное кодовое слово, также имеющее всего одну единицу: 0001, 0010, 0100 или 1000. Сигналы инфракрасного диапазона не проникают сквозь стены, поэтому соты, расположенные в разных комнатах, очень хорошо изолированы друг от друга. Однако из-за довольно низкой пропускной способности (а также потому, что солнечный свет может искажать инфракрасные сигналы) этот метод не слишком популярен.

В методе FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — передача широкополосных сигналов по методу частотных скачков) используются 79 каналов шириной 1 МГц каждый. Диапазон, в котором работает этот метод, начинается с 2,4 ГГц (это нелицензируемый [ISM] диапазон). Для определения последовательностей скачков частот используется генератор псевдослучайных (псевдовипадковий) чисел. Поскольку при этом для всех станций используется один и тот же генератор, они синхронизированы во времени и одновременно осуществляют одинаковые частотные скачки. Период времени, в течение которого станция работает на определенной частоте, называется временем пребывания. Это настраиваемая величина, но она должна быть не более 400 мс. Рандомизация, осуществляемая в методе FHSS, является простым способом распределения неуправляемого ISM-диапазона. Кроме того, постоянная смена частот — это неплохой (хотя, конечно, недостаточный) способ защиты информации от несанкционированного прослушивания, поскольку незваный слушатель, не зная последовательности частотных переходов и времени пребывания, не сможет подслушать передаваемые данные. При связи на более длинных дистанциях может возникать проблема многолучевого затухания, и FHSS может оказаться хорошим подспорьем в борьбе с ней. Этот метод также относительно слабо чувствителен к интерференции с радиосигналом, что делает его популярным при связи между зданиями. Главный недостаток FHSS — это низкая пропускная способность.

Третий метод модуляции называется DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum — передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности). Скорости передачи ограничены 1 или 2 Мбит/с. DSSS немного напоминает систему CDMA, однако имеет и некоторые отличия. Каждый бит передается в виде 11 элементарных сигналов, которые называются последовательностью Баркера. Для этого используется модуляция с фазовым здвигом со скоростью 1 Мбод (1 бит на бод при работе на 1 Мбит/с и 2 бита на бод при работе на 2 Мбит/с). В течение нескольких лет комиссия FCC требовала, чтобы все беспроводное оборудование в США работало в нелицензируемых диапазонах, однако в мае 2002 года это требование было снято, поскольку появились новые технологии.

Первый очевидный результат применения этого метода — защита передаваемой информации от подслушивания («чужой» DSSS-приемник использует другой алгоритм и не сможет декодировать информацию не от своего передатчика). Благодаря 11-кратной избыточности передачи можно обойтись сигналом очень маленькой мощности (по сравнению с уровнем мощности сигнала при использовании обычной узкополосной технологии), не увеличивая при этом размеров антенн.

При этом сильно уменьшается отношение уровня передаваемого сигнала к уровню шума, (то есть случайных или преднамеренных помех), так что передаваемый сигнал уже как бы неразличим в общем шуме. Но благодаря его 11-кратной избыточности принимающее устройство все же сумеет его распознать.

Еще одно чрезвычайно полезное свойство DSSS-устройств заключается в том, что благодаря очень низкому уровню мощности своего сигнала они практически не создают помех обычным радиоустройствам (узкополосным большой мощности), так как эти последние принимают широкополосный сигнал за шум в пределах допустимого. И наоборот — обычные устройства не мешают широкополосным, так как их сигналы большой мощности «шумят» каждый только в своем узком канале и не могут целиком заглушить весь широкополосный сигнал.

Использование широкополосных технологий дает возможность использовать один и тот же участок радиоспектра дважды — обычными узкополосными устройствами и «поверх них» — широкополосными.

Свойства Spread Spectrum — технологии, для метода прямой последовательности:

- Фиксированные каналы шириной по 22 MHz

- 11-кратная избыточность при посылке каждого бита

- Скорость передач 2 Mбит/с без сложного алгоритма модуляции

- 3 непересекающихся канала

- 3 точки доступа могут работать независимо на одной и той же территории

Первая высокоскоростная беспроводная ЛВС, 802.11а, использовала метод OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — ортогональное частотное уплотнение) для передачи сигнала со скоростью до 54 Мбит/с в расширенном нелицензируемом диапазоне 5 ГГц. Как и полагается при частотном уплотнении, здесь используются разные частоты. Всего их 52, из них 48 частот предназначены для данных, 4 — для синхронизации (почти как в ADSL). Одновременная передача сигналов на разных частотах позволяет говорить о расширенном спектре, хотя этот метод существенно отличается от CDMA и FHSS. Разделение сигнала на много узких диапазонов имеет преимущества перед передачей в одном широком диапазоне — в частности, более низкую чувствительность к узкополосной интерференции и возможность использования независимых диапазонов. Система кодирования довольно сложна. Она основана на модуляции с фазовым сдвигом для скоростей до 18 Мбит/с и на QAM при более высоких скоростях. При 54 Мбит/с 216 бит данных кодируются 288-битными кодовыми словами. Одним из преимуществ OFDM является совместимость с европейской системой HiperLAN/2 (Doufexi и др., 2002). Метод имеет хорошую спектральную эффективность в терминах соотношения бит/герц и хороший иммунитет против многолучевого затухания.

На практике сигналы OFDM получаются путем использования БПФ (Быстрое преобразование Фурье).

Основным преимуществом OFDM по сравнению со схемой с одной несущей является её способность противостоять сложным условиям в канале. Например, бороться с затуханием в области ВЧ в длинных медных проводниках, узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием, вызванным многолучевым характером распространения, без использования сложных фильтров-эквалайзеров. Канальная эквализация упрощается вследствие того, что OFDM сигнал может рассматриваться как множество медленно модулируемых узкополосных сигналов, а не как один быстро модулируемый широкополосный сигнал. Низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольные искажения (МСИ).

Метод HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum — высокоскоростная передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности). Это еще один широкополосный способ, который для достижения скорости 11 Мбит/с кодирует биты со скоростью 11 миллионов элементарных сигналов в секунду. Стандарт называется 802.11b, но он не является последователем 802.11а. На самом деле 802.11b был признан и попал на рынок даже раньше, чем 802.11а. Скорости передачи данных, поддерживаемые этим стандартом, равны 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с. Две низкие скорости требуют 1 Мбод при 1 и 2 битах на бод соответственно. Используется модуляция с фазовым сдвигом (для совместимости с DSSS). Две высокие скорости требуют кодирования со скоростью 1,375 Мбод при 4 и 8 битах на бод соответственно. Применяется код Уолша — Адамара. Скорость передачи может быть динамически изменена во время работы для достижения оптимальных результатов в зависимости от условий нагрузки и зашумленности линии. На практике скорость работы стандарта 802.11b почти всегда равна 11 Мбит/с. Хотя 802.11b медленнее, чем 802.11а, диапазон первого почти в 7 раз шире, что бывает очень важно во многих ситуациях.

Улучшенная версия 802.11b называется 802.llg. Этот стандарт был принят IEEE в ноябре 2001 года после долгих обсуждений того, чья же патентованная технология будет применяться. В итоге в 802.1 lg применяется метод модуляции OFDM, взятый из 802.11а, однако рабочий диапазон совпадает с 802.11b (узький нелицензированный диапазон 2,4 ГГц). Теоретически максимальная скорость 802.1 lg равна 54 Мбит/с. До сих пор не очень понятно, может ли быть достигнута такая скорость на практике. Зато, пока суть да дело, комитет 802.11 может гордо заявить, что он разработал три высокоскоростных стандарта беспроводных ЛВС: 802.11а, 802.11b и 802.11g (не говоря уж о трех низкоскоростных беспроводных ЛВС). Можно вполне обоснованно удивляться тому, что же в этом хорошего. Ну, видимо, три — это просто счастливое число для комитета 802.11.

Режимы работы 802.11

Стандарт 802.11 определяет два типа оборудования – клиент, который обычно представляет собой компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC), и точку доступа (Access point, AP), которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа обычно содержит в себе приёмопередатчик, интерфейс проводной сети (802.3), а также программное обеспечение, занимающееся обработкой данных. В качестве беспроводной станции может выступать ISA, PCI или PC Card сетевая карта в стандарте 802.11, либо встроенные решения, например, телефонная гарнитура 802.11.

Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети – режим "Ad-hoc" и клиент/сервер (или режим инфраструктуры – infrastructure mode). В режиме клиент/сервер (рис. 2) беспроводная сеть состоит из как минимум одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных оконечных станций. Такая конфигурация носит название базового набора служб (Basic Service Set, BSS). Два или более BSS, образующих единую подсеть, формируют расширенный набор служб (Extended Service Set, ESS). Так как большинству беспроводных станций требуется получать доступ к файловым серверам, принтерам, Интернет, доступным в проводной локальной сети, они будут работать в режиме клиент/сервер.

Рис. 6.4. Архитектура сети "клиент/сервер"

Режим "Ad-hoc" (также называемый точка-точка, или независимый базовый набор служб, IBSS) – это простая сеть, в которой связь между многочисленными станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа (рис. 3). Такой режим полезен в том случае, если инфраструктура беспроводной сети не сформирована (например, отель, выставочный зал, аэропорт), либо по каким-то причинам не может быть сформирована.

Рис. 6.5. Архитектура сети "Ad-hoc".

Канальный (Data Link) уровень 802.11

Канальный уровень 802.11 состоит из двух подуровней: управления логической связью (Logical Link Control, LLC) и управления доступом к носителю (Media Access Control, MAC). 802.11 использует тот же LLC и 48-битовую адресацию, что и другие сети 802, что позволяет легко объединять беспроводные и проводные сети, однако MAC уровень имеет кардинальные отличия.

MAC уровень 802.11 очень похож на реализованный в 802.3, где он поддерживает множество пользователей на общем носителе, когда пользователь проверяет носитель перед доступом к нему. Для Ethernet сетей 802.3 используется протокол Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), который определяет, как станции Ethernet получают доступ к проводной линии, и как они обнаруживают и обрабатывают коллизии, возникающие в том случае, если несколько устройств пытаются одновременно установить связь по сети. Чтобы обнаружить коллизию, станция должна обладать способностью и принимать, и передавать одновременно. Стандарт 802.11 предусматривает использование полудуплексных приёмопередатчиков, поэтому в беспроводных сетях 802.11 станция не может обнаружить коллизию во время передачи.

Чтобы учесть это отличие, 802.11 использует модифицированный протокол, известный как Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA, CSMA с предотвращением коллизий, множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий), или Distributed Coordination Function (DCF). CSMA/CA пытается избежать коллизий путём использования явного подтверждения пакета (ACK), что означает, что принимающая станция посылает ACK пакет для подтверждения того, что пакет получен неповреждённым.

CSMA/CA работает следующим образом. Станция, желающая передавать, тестирует канал, и если не обнаружено активности, станция ожидает в течение некоторого случайного промежутка времени, а затем передаёт, если среда передачи данных всё ещё свободна. Если пакет приходит целым, принимающая станция посылает пакет ACK, по приёме которого отправителем завершается процесс передачи. Если передающая станция не получила пакет ACK, в силу того, что не был получен пакет данных, или пришёл повреждённый ACK, делается предположение, что произошла коллизия, и пакет данных передаётся снова через случайный промежуток времени.

Для определения того, является ли канал свободным, используется алгоритм оценки чистоты канала (Channel Clearance Algorithm, CCA). Его суть заключается в измерении энергии сигнала на антенне и определения мощности принятого сигнала (RSSI). Если мощность принятого сигнала ниже определённого порога, то канал объявляется свободным, и MAC уровень получает статус CTS. Если мощность выше порогового значения, передача данных задерживается в соответствии с правилами протокола. Стандарт предоставляет ещё одну возможность определения незанятости канала, которая может использоваться либо отдельно, либо вместе с измерением RSSI – метод проверки несущей. Этот метод является более выборочным, так как с его помощью производится проверка на тот же тип несущей, что и по спецификации 802.11. Наилучший метод для использования зависит от того, каков уровень помех в рабочей области.

Таким образом, CSMA/CA предоставляет способ разделения доступа по радиоканалу. Механизм явного подтверждения эффективно решает проблемы помех. Однако он добавляет некоторые дополнительные накладные расходы, которых нет в 802.3, поэтому сети 802.11 будут всегда работать медленнее, чем эквивалентные им Ethernet локальные сети.

Рис. 6.5. Иллюстрация проблемы "скрытой точки".

Другая специфичная проблема MAC-уровня – это проблема "скрытой точки", когда две станции могут обе "слышать" точку доступа, но не могут "слышать" друг друга, в силу большого расстояния или преград (рис. 6.5). Для решения этой проблемы в 802.11 на MAC уровне добавлен необязательный протокол Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Когда используется этот протокол, посылающая станция передаёт RTS и ждёт ответа точки доступа с CTS. Так как все станции в сети могут "слышать" точку доступа, сигнал CTS заставляет их отложить свои передачи, что позволяет передающей станции передать данные и получить ACK пакет без возможности коллизий. Так как RTS/CTS добавляет дополнительные накладные расходы на сеть, временно резервируя носитель, он обычно используется только для пакетов очень большого объёма, для которых повторная передача была бы слишком дорогостоящей.

Наконец, MAC уровень 802.11 предоставляет возможность расчёта CRC и фрагментации пакетов. Каждый пакет имеет свою контрольную сумму CRC, которая рассчитывается и прикрепляется к пакету. Здесь наблюдается отличие от сетей Ethernet, в которых обработкой ошибок занимаются протоколы более высокого уровня (например, TCP). Фрагментация пакетов позволяет разбивать большие пакеты на более маленькие при передаче по радиоканалу, что полезно в очень "заселённых" средах или в тех случаях, когда существуют значительные помехи, так как у меньших пакетов меньше шансы быть повреждёнными. Этот метод в большинстве случаев уменьшает необходимость повторной передачи и, таким образом, увеличивает производительность всей беспроводной сети. MAC уровень ответственен за сборку полученных фрагментов, делая этот процесс "прозрачным" для протоколов более высокого уровня.

Структура кадра

Стандарт 802.11 определяет три класса кадров, передаваемых по каналу: информационные, служебные и управляющие. Все они имеют заголовки с множеством полей, используемых подуровнем MAC. Кроме того, есть поля, используемые физическим уровнем, но они в основном относятся к методам модуляции.

Формат информационного кадра показан на рис. 6.6. Вначале идет поле Управление кадром (Frame Control). Оно содержит 11 вложенных полей. Первое из них — Версия протокола, именно оно позволяет двум протоколам работать одновременно в одной ячейке сети. Затем следуют поля Тип (информационный, служебный или управляющий) и Подтип (например, RTS или CTS). Биты К DS и От DS говорят о направлении движения кадра: к межсотовой системе распределения (например, Ethernet) или от нее. Бит MF говорит о том, что далее следует еще один фрагмент. Бит Повтор маркирует повторно посылаемый фрагмент. Бит Управление питанием используется базовой станцией для переключения станции в режим пониженного потребления или выхода из этого режима. Бит Продолжение говорит о том, что вообще-то у отправителя имеются еще кадры для пересылки. Бит W является индикатором использования шифрования в теле кадра по алгоритму WEP (Wired Equivalent Protocol — протокол обеспечения конфиденциальности). Наконец, О говорит приемнику о том, что кадры с этим битом должны обрабатываться строго по порядку.

Рис. 6.6. Информационный кадр стандарта 802.11

Второе основное поле информационного кадра — это поле Длительность. В нем задается время, которое будет потрачено на передачу кадра и подтверждения. Это поле можно найти и в служебных кадрах, и именно в соответствии с ним станции выставляют признаки NAV. Заголовок кадра содержит также четыре адреса в формате, соответствующем стандарту IEEE 802. Понятно, что нужны адреса отправителя и получателя, но что же содержится в двух оставшихся? Дело в том, что кадры могут входить в ячейку или покидать ее через базовую станцию. Два адреса как раз и хранят адреса исходной и целевой ячеек при передаче трафика между ячейками.

Поле Номер позволяет нумеровать фрагменты. Из 16 доступных бит 12 идентифицируют кадр, а 4 — фрагмент. Поле Данные содержит передаваемую по каналу информацию, его длина может достигать 2312 байт. В конце, как обычно, расположено поле Контрольная сумма.

Управляющие кадры имеют формат, сходный с форматом информационных кадров, за одним исключением: в управляющем кадре отсутствуют поля базових станций, поскольку таким кадрам незачем выходить за пределы соты. Служебные кадры гораздо короче: в них содержится один или два адреса, отсутствуют поля Данные и Номер. Ключевой здесь является информация, содержащаяся в поле Подтип. Значениями обычно являются RTS, CTS или АСК.

Сервисы

Стандарт 802.11 утверждает, что все совместимые беспроводные ЛВС должны предоставлять девять типов сервисов (услуг). Их можно разделить на две категории: сервисы распределения (к ним относятся пять из девяти) и станционные (соответственно, четыре сервиса). Сервисы распределения связаны с управлением станциями, находящимися в данной соте, и взаимодействием с внешними станциями. Станционные сервисы, наоборот, имеют отношение к управлению активностью внутри одной соты.

Пять сервисов распределения предоставляются базовой станцией и имеют дело с мобильностью станций при их входе в соту или выходе из нее. При этом станции устанавливают либо разрывают взаимодействие с базовой станцией. Ниже перечислены сервисы распределения.

1. Ассоциация (асоціація). Этот сервис используется мобильными станциями для подключения к базовым станциям (БС). Обычно он применяется сразу же после вхождения в зону действия БС. Мобильная станция передает идентификационную информацию и сообщает о своих возможностях (поддерживаемой скорости передачи данных, необходимости PCF-услуг, или опроса) и требованиях по управлению электропитанием. Базовая станция может принять или отвергнуть мобильную станцию. Если последняя принята, она должна пройти идентификацию.

2. Дизассоциация (). По инициативе мобильной или базовой станции может быть произведена дизассоциация, то есть разрыв отношений. Это требуется при выключении станции или ее уходе из зоны действия БС. Впрочем, базовая станция также может быть инициатором дизассоциации, если, например, она временно выключается для проведения технического обслуживания.

3. Реассоциация. С помощью этого сервиса станция может сменить БС. Очевидно, данная услуга используется при перемещении станции из одной соты в другую. Если она проходит корректно и без сбоев, то при переходе никакие данные не теряются. (Однако, как и в сети Ethernet, в стандарте 802.11 все услуги предоставляются лишь с обязательством приложения максимальных усилий к их исполнению, но не с гарантией.)

4. Распределение (росподілення). С помощью этой услуги определяется маршрутизация кадров, посылаемых базовой станции. Если адрес назначения является локальным с точки зрения БС, то кадры следуют просто напрямую (передаются в эфире). В противном случае их необходимо пересылать по проводной сети.

5. Интеграция. Если кадру нужно пройти через сеть, не подчиняющуюся стандарту 802.11 и использующую другую схему адресации и/или формат кадра, то на помощь приходит данный сервис. Он реализует трансляцию форматов.

Оставшиеся четыре сервиса — это внутренние услуги соты. Они предоставляются после прохождения ассоциации, описанной выше. Ниже перечислены станционные сервисы:

1. Идентификация. Поскольку беспроводные коммуникации подразумевают очень легкое подключение к сети и возможность приема/отправки данных любыми станциями, попавшими в зону действия БС, то возникает необходимость идентификации. Только после идентификации станции разрешается обмен данными. После принятия мобильной станции в ряды текущих абонентов соты базовая станция посылает специальный кадр запроса, позволяющий понять, знает ли станция присвоенный ей секретный ключ (пароль). Подтверждение осуществляется путем шифрования кадра запроса и отсылки его назад базовой станции. Если шифрование выполнено корректно, мобильная станция получает нормальные права доступа к сети. Изначально стандарт не требует, чтобы базовая станция отправляла свои идентификационные данные мобильной станции, но работа над исправлением этого упущения уже ведется.

2. Деидентификация. Если станция, работавшая в сети, покидает ее, она должна произвести деидентификацию. После выполнения данного сервиса она больше не сможет использовать ячейку.

3. Конфиденциальность. Чтобы сохранить передаваемые по сети данные в тайне от посторонних «ушей», их необходимо шифровать. Данный сервис осуществляет операции по шифрации и дешифрации информации. Применяется алгоритм RC4, изобретенный Рональдом Ривестом (Ronald Rivest) из M.I.Т.

RC4 (англ. Rivest Cipher 4 или англ. Ron’s Code, также известен как ARCFOUR или ARC4 (англ. Alleged RC4)) — это потоковый шифр, широко применяющийся в различных системах защиты информации в компьютерных сетях (например, в протоколах SSL и TLS, алгоритме безопасности беспроводных сетей WEP, для шифрования паролей в Windows NT.

Шифр разработан компанией RSA Security и для его использования требуется лицензия.

Алгоритм RC4 строится как и любой потоковый шифр на основе параметризованного ключом генератора псевдослучайных битов с равномерным распределением. Длина ключа может составлять от 40 до 256 бит^[1].

Основные преимущества шифра — высокая скорость работы и переменный размер ключа. RC4 довольно уязвим, если используются не случайные или связанные ключи, один ключевой поток используется дважды. Эти факторы, а также способ использования могут сделать криптосистему небезопасной (например WEP).

4. Доставка данных. Собственно говоря, именно этот сервис является ключевым во всей работе сети. Ведь сеть 802.11 существует для обмена данными. Поскольку стандарт 802.11 основан на стандарте Ethernet, а в последнем доставка данных не является гарантированной на 100 %, то для беспроводных сетей это тем более верно. Обнаруживать и исправлять ошибки поручено верхним уровням.

У ячейки 802.11 имеются некоторые параметры, которые проверяются и иногда случаях настраиваются. Они относятся к шифрованию данных, интервалам тайм-аутов, скоростям передачи данных, частотам сигналов и т. д.