1.3 802.11 Физикалық деңгейі

Физикалық деңгейде екі кеңжолақты радиожиілікті тарату әдісі анықталған және біреуі - инфрақызыл диапазонда. Радиожиілікті әдістер 2,4 ГГц ISM диапазонда жұмыс істейді және әдетте 83 МГц жолақты қолданады 2,400 ГГц-тен 2,483 ГГц дейін. Радиожиілікті әдістерде қолданылатын кеңжолақты сигналдың технологиялары сенімділікті, өткізгіштік қабілетті арттырады, бір бірімен байланыспаған көп құрылғыларға өздеріне аз кедергімен бір жиілік жолағын бөлуге мүмкіндік береді.

802.11 стандарты тура реттілік әдісін (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) және жиіліктік секіру әдісін (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) қолданады. Осы әдістер бір бірінен түбегейлі ерекшеленеді және үйлеспейді.

FHSS сигналдың модуляциясы үшін Frequency Shift Keying (FSK) технологиясын қолданады. 1 Mbps жылдамдықтағы жұмыста Гаусс бойынша екінші деңгейлі FSK модуляция, ал 2 Mbps жылдамдықтағы жұмыста – төртінші деңгейлі қолданылады.

DSSS әдісі Phase Shift Keying (PSK) модуляция технологиясын қолданады. 1 Mbps жылдамдықта дифференциалдық екілік PSK, ал 2 Mbps жылдамдықта - дифференциалды квадраттық PSK модуляциясы қолданылады.

Мәліметтер 1 және 2 Mbps жылдамдықта таралатын кезде, физикалық деңгейдің басы әрқашан 1 Mbps жылдамдықта таралады.

1.3.1 Инфрақызыл диапазондағы (IR) тарату әдісі

Осы әдістің 802.11 стандартта іске асуы ИК таратқыштың бағытталмаған (diffuse IR) сигналды сәулеленуінде негізделген. Сәулелендіргіштің және қабылдағыштың лайықты бағдарын қажет ететін бағытталған таратудың орнына таралатын ИК сигнал төбеге сәулеленеді. Сосын сигналдың шағылысы және оның қабылдауы жүреді. Сондай әдістің бағытталған сәулелендіргішті қолданумен салыстығанда айқын артықшылықтары бар, бірақ маңызды кемшіліктер де бар - толқын ұзындығының (850 — 950 нм) берілген диапазонында ИК шағылыстыратын төбе керек; барлық жүйенің жұмыс радиусы 10 метрмен шектелген. Одан басқа ИК сәулелері aya-райы жағдайларына сезімді, сондықтан әдісті тек бөлме ішінде ғана қолдану ұсынылған.

Мәлімет таратудың екі жылдамдығы қолданылады - 1 және 2 Mbps. 1 Mbps жылдамдықта мәліметтер ағыны квартеттерге бөлініп, содан кейін олардың әрқайсысы модуляция кезінде 16 импульстың біріне кодталады. 2 Mbps жылдамдықта модуляция әдісі сәл ерекшеленеді - мәліметтер ағыны биттік жұптарға бөлініп, олардың әрқайсысы төрт импульстің біріне модульденеді. Таралатын сигналдың шекті қуаттылығы 2 Вт құрайды.

1.3.2 FHSS әдісі

Жиіліктік секірулер әдісін қолданған кезде 2,4 ГГц жолақ 1 МГц-тен 79 арнаға бөлінеді. Таратушы және қабылдаушы арна ауыстырудың сұлбасын (таңдауға осындай 22 сұлба бар) келіседі де мәліметтер осы сұлбаны қолдана отырып тізбектеп түрлі арналарға беріледі. 802.11 желісінде әрбір мәліметтер тарату әртүрлі ауыстыру сұлбасы бойынша жүреді, ал сұлбалардың өзі екі таратушы бір арнаны біруақытта қолданyының мүмкіндіктерін кеміту үшін өңдірілген.

FHSS әдісі қабылдау таратқыштың өте жеңіл сұлбасын қолдануға мүмкіндік береді, бірақ 2 Mbps максималды жылдамдықпен шектелген. Осы шектеу FHSS жүйелерін 2,4 ГГц барлық диапазонды қолдануға мәжбүрлейтін бір арнаға 1 МГц бөлінумен байланысты. Ол арналардың жиі ауыстыру болуын білдіреді (мысалы, АҚШ-та секундына ауыстырудың минималды жылдамдығы 2,5 орнатылған), ол өз кезегінде тіркеме шығындардың көбейюіне әкеледі.

1.3.3 DSSS әдісі

DSSS әдісі 2,4 ГГц диапазонын 14 жартылай жабылатын арналарға бөледі (АҚШ-та тек 11 арна қолжетімді). Бірнеше арна бір уақытта бір жерде қолдануына мүмкін болу үшін олар өзара бөгеттерді жою үшін бір бірінен 25 МГц қашықтықта болу керек (жабылып қалмау). Сонымен бір жерде бір уақытта ең көп 3 арна қолданылуы мүмкін. Мәліметтер басқа арналарға ауыстырусыз осы арналардың біреуін қолдана отырып жөнелтіледі. Бөтен шуларды толтыру үшін 11 биттік Баркер тізбегі қолданылады, ол кезде қолданушы мәліметтерінің әрбір биті берілетін мәліметтердің 11 битіне түрленеді. Әрбір бит үшін осындай үлкен артықшылық таралатын сигналдың қуаттылығын төмендей отырып таратудың сенімділігін айтарлықтай көтереді. Сигналдың бөлігі жоғалса да ол көп жағдайда бәрі бір қалпына орнатылады. Сол себеппен мәліметтерді қайта таратудың саны азайяды.

1.3.4 Өзгертулер кіргізілген 802.11b

Негізгі қосымша, негізгі стандартқа кіргізілген 802.11b - ол мәліметтерді таратудың екі жаңа жылдамдықтарының қолданылуы — 5,5 және 11 Mbps. Осы жылдамдықтарға жету үшін DSSS әдісі таңдалған, өйткені жиілікті секірулер әдісі FCC шектеулердің күшімен одан жоғары жылдамдықтарды қолдай алмайды. Осыдан шығатыны, 802.11b жүйелері DSSS жүйелерімен үйлесімді болады, бірақ FHSS 802.11 жүйелерімен жұмыс істемейтді.

Өте шулы орталардың қолдауы үшін, сонымен бірге үлкен арақашықтықтағы жұмыс үшін, 802.11b жүйелері радиоарнаның ерекшеліктерінен тәуелді мәліметтерді таратудың жылдамдығын автоматты ауыстыруға мүмкіндік беретін жылдамдықтың динамикалық жылжуын қолданады. Мысалы, қолданушы 11 Mbps максималды жылдамдықпен қосыла алады, егер де кедергілердің деңгейі жоғарыласа, немесе қолданушы үлкен қашықтыққа алыстаса, мобильді құрылғы 5,5, 2 немесе 1 Mbps аз жылдамдықта тарата бастайды. Жоғары жылдамдықта тұрақты жұмыс мүмкін болатын жағдайда, мобильді құрылғы автоматты түрде одан жоғары жылдамдықта тарата бастайды. Жылдамдықтың жылжуы – физикалық деңгейдің механизмі, жоғары тұрған деңгейлерге және қолданушыларға мөлдір болып табылады.