При использовании кадров среднего размера с полем данных в 512 байт пропускная спо­ собность протокола составляет 9,29 Мбит/с.

В двух последних случаях пропускная способность протокола оказалась достаточно близ­ кой к предельной пропускной способности в 10 Мбит/с, однако следует учесть, что при расчете мы предполагали, что двум взаимодействующим станциям «не мешают» никакие другие станции сети, то есть отсутствуют коллизии и ожидание доступа.

Таким образом, при отсутствии коллизий коэффициентиспользования сети зависит от размера поля данных кадра и имеет максимальное значение 0,976 при передаче кадров максимальной длины.

Технологии Token Ring и FDDI

Token Ring и FDDI —это функционально намного более сложные технологии, чем Ethernet на разделяемой среде. Разработчики этих технологий стремились наделить сеть на разделяемой среде многими положительными качествами: сделать механизм разделения среды предсказуемым и управляемым, обеспечить отказоустойчивость сети, организовать приоритетное обслуживание для чувствительного к задержкам трафика, например голосового. Нужно отдать им должное —во многом их усилия оправдались, и сети FDDI довольно долгое время успешно использовались как магистрали сетей масштаба кампуса, в особенности в тех случаях, когда нужно было обеспечить высокую надежность магистрали.

Механизм доступа к среде в сетях Token Ring и FDDI является более детерминированным, чем в сетях Ethernet.

Рассмотрим его на примере сети Token Ring, станции которой связаны в кольцо (рис. 12.11), так что любая станция непосредственно получает данные только от одной станции —той, которая является предыдущей в кольце, а передает данные своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Скорость передачи данных в первых сетях Token Ring, разработанных компанией IBM, была всего 4 Мбит/с, но затем была повышена до 16 Мбит/с. Основная среда передачи данных —витая пара. Для адресации станций сети Token Ring (и FDDI) используют МАС-адреса того же формата, что и Ethernet.

Метод доступа Token Ring основан на передаче от узла к узлу специального кадра —токе­ на, или маркера, доступа, при этом только узел, владеющий токеном, может передавать свои кадры в кольцо, которое становится в этом случае разделяемой средой. Существует лимит на период монопольного использования среды —это так называемое время удер­ жания токена, по истечение которого станция обязана передать токен своему соседу по кольцу. В результате такие ситуации, как неопределенное время ожидания доступа к среде, характерные для Ethernet, здесь исключены (по крайней мере, в тех случаях, когда сете­ вые адаптеры станций исправны и работают без сбоев). Максимальное время ожидания всегда нетрудно оценить, так как оно равно произведению времени удержания токена на количество станций в кольце. Так как станция, получившая токен, но не имеющая в этот момент кадров для передачи, передает токен следующей станции, то время ожидания может быть меньше.

Отказоустойчивость сети Token Ring определяется использованием в сети повторителей (непоказанных на рис. 12.11) для создания кольца. Каждый такой повторитель имеет не­ сколькопортов, которые образуют кольцо за счет внутренних связей между передатчиками и приемниками. В случае отказа или отсоединения станции повторитель организует обход портаэтой станции, так что связность кольца не нарушается.

Поддержка чувствительного к задержкам трафика достигается за счет системы приори- тетовкадров. Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция. Токен также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей токен только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше приоритета токена (или равен ему). В противном случае станция обязана передать токен следующей по кольцу станции.

Благодаря более высокой, чем в сетях Ethernet, скорости, детерминированности распре­ деления пропускной способности сети между узлами, а также лучших эксплуатационных характеристик (обнаружение и изоляция неисправностей), сети Token Ring были предпо­ чтительным выбором для таких чувствительных к подобным показателям приложений, как банковские системы и системы управления предприятием.

Технологию FDDI можно считать усовершенствованным вариантом Token Ring, так как в ней, как и в Token Ring, используется метод доступа к среде, основанный на передаче то­ кена, атакже кольцевая топология связей, но вместе с тем FDDI работает на более высокой скорости и имеет более совершенный механизм отказоустойчивости.

Технология FDDI стала первой технологией локальных сетей, в которой оптическое во­ локно, начавшее применяться в телекоммуникационных сетях с 70-х годов прошлого века, было использовано в качестве разделяемой среды передачи данных. За счет применения

оптических систем скорость передачи данных удалось повысить до 100 Мбит/с (позж появилось оборудование FDDI на витой паре, работающее на той же скорости).

В тех случаях, когда нужно было обеспечить высокую надежность сети FDDI, применялос двойное кольцо (рис. 12.12). В нормальном режиме станции используют для передачі данных и токена доступа первичное кольцо, а вторичное простаивает1. В случае отказа например, при обрыве кабеля между станциями 1 и 2, как показано на рис. 12.12, первич ное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работь сети называется режимом свертывания колец. Операция свертывания производится средствами повторителей (не показанных на рисунке) и/или сетевых адаптеров FDD! Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одно» направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а п< вторичному —в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образованш общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключении ми к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и приниматі информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют определить факт наличия отказа в сети, а затем произвести необходимое реконфигуриро­ вание. Технология FDDI расширяет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring за счет резервных связей, которые предоставляет второе кольцо.

Более подробную информация о технологиях Token Ring и FDDI можно найти на сайте www. olifer.co.uk вдокументах «Технология Token Ring» и «Технология FDDI».

1Существовали фирменные реализации оборудования FDDI, в которых в нормальном режиме ис­ пользовалось и вторичное кольцо. Тем самым удавалось добиваться удвоения скорости передачи данных.

Беспроводные локальные сети IEEE 802.11

Проблемы и области применения беспроводных локальных сетей

Беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN) в некоторых случаях являются предпочтительным по сравнению с проводной сетью решением, а иногда просто единственно возможным. В WLAN сигнал распространяется с помощью электромагнитных волн высокой частоты.

Преимущество беспроводных локальных сетей очевидно —их проще и дешевле развора­ чивать и модифицировать, так как вся громоздкая кабельная инфраструктура оказывается излишней. Еще одно преимущество —обеспечение мобильности пользователей. Однако за эти преимущества беспроводные сети расплачиваются длинным перечнем проблем, которые несет с собой неустойчивая и непредсказуемая беспроводная среда. Мы уже рас­ сматривали особенности распространения сигналов в такой среде в главе 10.

Помехи от разнообразных бытовых приборов и других телекоммуникационных систем, атмосферные помехи и отражения сигнала создают серьезные трудности для надежного приема информации. Локальные сети —это, прежде всего, сети зданий, а распростра­ нение радиосигнала внутри здания еще сложнее, чем вне его. В стандарте IEEE 802.11 приводится изображение распределения интенсивности сигнала (рис. 12.13). В стандарте подчеркивается, что это статическое изображение, в действительности картина является динамической, и при перемещении объектов в комнате распределение сигнала может существенно измениться.

Рис. 12.13. Распределение интенсивности радиосигнала

Методы расширения спектра помогают снизить влияние помех на полезный сигнал, кро­ ме того, в беспроводных сетях широко используются прямая коррекция ошибок (FEC) и протоколы с повторной передачей потерянных кадров. Тем не менее практика показала, что в техслучаях, когда ничего не мешает применению проводной локальной сети, органи-

зации предпочитают именно этот вид LAN, несмотря на то что при этом нельзя обойтись без кабельной системы.

Неравномерное распределение интенсивности сигнала приводит не только к битовым ошибкам передаваемой информации, но и к неопределенности зоны покрытия беспро­ водной локальной сети. В проводных локальных сетях такой проблемы нет, те и только те устройства, которые подключены к кабельной системе здания или кампуса, получают сигналы и участвуют в работе LAN. Беспроводная локальная сеть не имеет точной области покрытия. Часто используемое изображение такой области в форме шестиугольника или круга является не чем иным, как абстракцией. В действительности, сигнал может быть настолько ослаблен, что устройства, находящиеся в предполагаемых пределах зоны по­ крытия, вообще не могут принимать и передавать информацию.

Рисунок 12.13 хорошо иллюстрирует такую ситуацию. Подчеркнем, что с течением времени ситуация с распределением сигнала может измениться вместе с изменением состава LAN. По этой причине даже технологии, рассчитанные на фиксированные (не мобильные) узлы сети, должны учитывать то, что беспроводная локальная сеть является неполносвязной. Даже если считать, что сигнал распространяется идеально во все стороны, образованию полносвязной топологии может мешать то, что радиосигнал затухает пропорционально квадрату расстояния от источника. Поэтому при отсутствии базовой станции некоторые пары узлов не смогут взаимодействовать из-за того, что расположены за пределами зоны покрытия передатчиков партнера.

В примере на рис. 12.14, а показана такая фрагментированная локальная сеть. Неполносвязность беспроводной сети порождает проблему доступа к разделяемой среде, известную под названием скрытого терминала. Проблема возникает в том случае, когда два узла находятся вне зон досягаемости друг друга (узлы Л и С на рис. 12.14, а), но существует третий узел В, который принимает сигналы как от А, так и от С. Предпо­ ложим, что в радиосети используется традиционный метод доступа, основанный на прослушивании несущей, например CSMA/CD. В данном случае коллизии будут возни­ кать значительно чаще, чем в проводных сетях. Пусть, например, узел В занят обменом с узлом А. Узлу С сложно определить, что среда занята, он может посчитать ее свободной и начать передавать свой кадр. В результате сигналы в районе узла В исказятся, то есть произойдет коллизия, вероятность возникновения которой в проводной сети была бы неизмеримо ниже.

Распознавание коллизий затруднено в радиосети еще и потому, что сигнал собственного передатчика существенно подавляет сигнал удаленного передатчика, и распознать иска­ жение сигнала чаще всего невозможно.

В методахдоступа, применяемых в

бания несущей, но и от распознавания ко/тизий,

Вместо этого в них используют методы предотвращения коллизий, включая методы

опроса.

Применение базовой станции может улучшить связность сети (рис. 12.14, 6). Базовая стан­ ция обычно обладает большей мощностью, а ее антенна устанавливается так, чтобы более равномерно и беспрепятственно покрывать нужную территорию. В результате все узлы беспроводной локальной сети получают возможность обмениваться данными с базовой станцией, которая транзитом передает данные между узлами.

Рис. 12.14. Связность беспроводной локальной сети: а — специализированная беспроводная сеть, б — беспроводная сеть с базовой станцией

Беспроводные локальные сети считаются перспективными для таких применений, в кото­ рыхсложно или невозможно использовать проводные сети. Далее перечислены основные области применения беспроводных локальных сетей.

□Домашние локальные сети. Когда в доме появляется несколько компьютеров, орга­ низация домашней локальной сети становится насущной проблемой. Пользователи быстро поняли преимущества беспроводных домашних сетей, не требующих прокладки в квартире или доме кабеля на витой паре и позволяющих легко переносить ноутбук из комнаты в комнату. Производители также быстро отреагировали на этот спрос, при­ ступив к выпуску для таких сетей компактных многофункциональных центральных устройств, совмещающих функции модема, маршрутизатора и точки беспроводного доступа. Практически все современные ноутбуки имеют сегодня встроенные беспро­ водные сетевые адаптеры, ими также оснащены многие принтеры.

□Резидентный доступ альтернативных операторов связи, у которых нет проводного доступа к клиентам, проживающим в многоквартирных домах.

□Такназываемый «кочевой» доступ в аэропортах, железнодорожных вокзалах и т. п.

□Организация локальных сетей в зданиях, где нет возможности установить современную кабельную систему, например в исторических зданиях с оригинальным интерьером.

□Организация временныхлокальных сетей, например, при проведении конференций.

□Расширениялокальных сетей. Иногда одно здание предприятия, например испытатель­ наялаборатория или цех, может быть расположено отдельно от других. Небольшое чис­ лорабочих мест в тайом здании делает крайне невыгодным прокладку к нему отдель­ ногокабеля, поэтому беспроводная связь оказывается более рациональным вариантом.

□Мобильные локальные сети. Если пользователь хочет получать услуги сети, переме­ щаясь из помещения в помещение или из здания в здание, то здесь конкурентов у бес­ проводной локальной сети просто нет. Классическим примером такого пользователя

Сеть ESS обеспечивает станциям мобильность —они могут переходить из одной сети BSS в другую. Эти перемещения обеспечиваются функциями уровня MAC рабочих и базовых станций, поэтому они совершенно прозрачны для уровня LLC. Сеть ESS может также взаимодействовать с проводной локальной сетью. Для этого в распределенной системе должен присутствовать портал.

Стек протоколов IEEE 802.11

Естественно, что стек протоколов стандарта IEEE 802.11 соответствует общей структуре стандартов комитета 802, то есть состоит из физического уровня и уровня MAC, поверх которых работает уровень LLC. Как и у всех технологий семейства 802, технология 802.11 определяется нижними двумя уровнями, то есть физическим уровнем и уровнем MAC, а уровень LLC выполняет свои стандартные общие для всех технологий LAN функции.

Структура стека протоколов IEEE 802.11 показана на рис. 12.17.

LLC

L _

PCF

MAC (CSMA/CA)

DCF

Рис. 12.17. Стек протоколов IEEE 802.11

Уровень MAC выполняет в беспроводных сетях больше функций, чем в проводных. Функ­ ции уровня MAC в стандарте 802.11 включают:

□доступ к разделяемой среде;

□обеспечение мобильности станций при наличии нескольких базовых станций;

□обеспечение безопасности, эквивалентной безопасности проводных локальных сетей.

Всетях 802.11 уровень MAC поддерживает два режима доступа к разделяемой среде: распределенный режим DCF (Distributed Coordination Function) и централизованный режим PCF (Point Coordination Function). Режим PCF применяется в тех случаях, когда необходимо приоритезировать чувствительный к задержкам трафик.

На физическом уровне существует несколько вариантов спецификаций, которые отли­ чаются используемым частотным диапазоном, методом кодирования и, как следствие, - скоростью передачи данных. Все варианты физического уровня работают с одним и тем же алгоритмом уровня MAC, но некоторые временные параметры уровня MAC зависят от используемого физического уровня.

Распределенный режим доступа DCF

Рассмотрим сначала, как обеспечивается доступ в распределенном режиме DCF. В этом режиме реализуется метод CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance —метод прослушивания несущей частоты с множественным доступом и предот­ вращением коллизий). Вместо неэффективного в беспроводных сетях прямого распозна­ вания коллизий но методу CSMA/CD здесь они выявляются косвенно. Для этого каждый

Если же в начале какого-нибудь слота среда оказывается занятой, то вычитания единицы не происходит, и таймер «замораживается». В этом случае станция начинает новый цикл доступа к среде, изменяя только алгоритм выбора слота для передачи. Как и в предыду­ щем цикле, станция следит за средой и при ее освобождении делает паузу в течение межкадрового интервала. Если среда осталась свободной, то станция использует значение

«замороженного» таймера в качестве номера слота и выполняет описанную процедуру проверки свободных слотов с вычитанием единиц, начиная с замороженного значения таймера отсрочки.

Размер слота зависит от способа кодирования сигнала; так, для метода FHSS размер слота равен 28 мкс, а для метода DSSS —1 мкс. Размер слота выбирается таким образом, чтобы он превосходил время распространения сигнала между любыми двумя станциями сети плюс время, затрачиваемое станцией на распознавание ситуации занятости среды. Если такое условие соблюдается, то каждая станция сети сумеет правильно распознать начало передачи кадра при прослушивании слотов, предшествующих выбранному ею для передачи слоту. Это, в свою очередь, означает следующее.

Кол/цизия может случиться только в ТомтічШїШтят&ШЖ станций«ывиМОДодин И тот

же слотдля передачи^

В этом случае кадры искажаются, и квитанции подтверждения приема от станций назна­ чения не приходят. Не получив в течение определенного времени квитанцию, отправители фиксируют факт коллизии и пытаются передать свои кадры снова. При каждой повторной неудачной попытке передачи кадра интервал [О, CW], из которого выбирается номер слота, удваивается. Если, например, начальный размер окна выбран равным 8 (то есть CW = 7), то после первой коллизии размер окна должен быть равен 16 (CW = 15), после второй по­ следовательной коллизии —32 и т. д. Начальное значение CW в соответствии со стандар­ том 802.11 должно выбираться в зависимости от типа физического уровня, используемого в беспроводной локальной сети.

Как и в методе CSMA/CD, в данном методе количество неудачных попыток передачи одно­ го кадра ограничено, но стандарт 802.11 не дает точного значения этого верхнего предела. Когда верхний предел в N попыток достигнут, то кадр отбрасывается, а счетчик последо­ вательных коллизий устанавливается в нуль. Этот счетчик также устанавливается в нуль, если кадр после некоторого количества неудачных попыток все же передается успешно.

ПРИМЕЧАНИЕ--------------------------------------------------------------------------------------------------

Максимальная длина кадра данных 802.11 равна 2346 байт, длина кадра R T S — 20 байт, кадра C T S — 14 байт. Так как кадры R T S и C T S гораздо короче, чем кадр данных, то потери данных в результате коллизии кадров R T S или C T S гораздо меньше, чем при коллизии кадров данных. Процедура обмена кадрами R T S и C T S не обязательна. О т нее м о ж н о отказаться при небольшой нагрузке сети, посколь­ ку в такой ситуации коллизии случаются редко, а значит, не стоит тратить дополнительное время на выполнение процедуры обмейа кадрами R T S и CTS.

В режиме доступа DFC применяются меры для устранения эффекта скрытого терми­ нала. Для этого станция, которая хочет захватить среду и в соответствии с описанным алгоритмом начинает передачу кадра в определенном слоте, вместо кадра данных сначала посылает станции назначения короткий служебный кадр RTS (Request То Send —запрос

на передачу). На этот запрос станция назначения должна ответить служебным кадром CTS (Clear То Send —свободна для передачи), после чего станция-отправитель посылает кадр данных. Кадр CTS должен оповестить о захвате среды те станции, которые находятся вне зоны сигнала станции-отправителя, но в зоне досягаемости станции-получателя, то есть являются скрытыми терминалами для станции-отправителя.

Централизованный режим доступа PCF

В том случае, когда в сети BSS имеется станция, выполняющая функции точки доступа, может применяться также централизованный режим доступа PCF, обеспечивающий приоритетное обслуживание трафика. В этом случае говорят, что точка доступа играет роль арбитра среды.

Режим доступа PCF в сетях 802.11 сосуществует с режимом DCF. Оба режима координи­ руются с помощью трех типов межкадровых интервалов (рис. 12.19).

Рис. 12.19. Сосуществование режимов PCF и DCF

После освобождения среды каждая станция отсчитывает время простоя среды, сравнивая егос тремя значениями:

□короткий межкадровый интервал (Short IFS, SIFS);

□межкадровый интервал режима PCF (PIFS);

□межкадровый интервал режима DCF (DIFS).

Захват среды с помощью распределенной процедуры DCF возможен только в том случае, когдасреда свободна в течение времени, равного или большего, чем DIFS. То есть в каче­ стве IFS в режиме DCF нужно использовать интервал DIFS —самый длительный период изтрех возможных, что дает этому режиму самый низкий приоритет.

Межкадровый интервал SIFS имеет наименьшее значение, он служит для первоочередного захвата среды ответными кадрами CTS или квитанциями, которые продолжают или за­ вершают уже начавшуюся передачу кадра.

Значение межкадрового интервала PIFS больше, чем SIFS, но меньше, чем DIFS. Про­ межутком времени между завершением PIFS и DIFS пользуется арбитр среды. В этом промежутке он может передать специальный кадр, который говорит всем станциям, что начинается контролируемый период. Получив этот кадр, станции, которые хотели бы вос­ пользоваться алгоритмом DCF для захвата среды, уже не могут этого сделать, они должны

дожидаться окончания контролируемого периода. Длительность этого периода объявляет­ ся в специальном кадре, но этот период может закончиться и раньше, если у станций нет чувствительного к задержкам трафика. В этом случае арбитр передает служебный кадр, после которого по истечении интервала DIFS начинает работать режим DCF.

На управляемом интервале реализуется централизованный метод доступа PCF. Арбитр выполняет процедуру опроса, чтобы по очереди предоставить каждой такой станции право на использование среды, направляя ей специальный кадр. Станция, получив такой кадр, может ответить другим кадром, который подтверждает прием специального кадра и одновременно передает данные (либо по адресу арбитра для транзитной передачи, либо непосредственно станции).

Для того чтобы какая-то доля среды всегда доставалась асинхронному трафику, длитель­ ность контролируемого периода ограничена. После его окончания арбитр передает соот­ ветствующий кадр, и начинается неконтролируемый период.

Каждая станция может работать в режиме PCF, для этого она должна подписаться на эту услугу при присоединении к сети.

Безопасность

Разработчики стандарта IEEE 802.11 поставили перед собой цель —обеспечить такую безопасность передачи данных по беспроводной локальной сети, которая была бы эквива­ лентна безопасности передачи данных по проводной локальной сети, например Ethernet.

Можно заметить, что в технологии проводной локальной сети Ethernet нет каких-то осо­ бых мер обеспечения безопасности данных. В стандартах Ethernet отсутствует аутенти­ фикация пользователей или шифрование данных. Тем не менее проводные сети лучше защищены от несанкционированного доступа и нарушения конфиденциальности данных, чем беспроводные —только потому, что они являются проводными. Действительно, для того чтобы получить доступ к проводной сети, злоумышленник должен к ней физически присоединиться. Для этого ему нужно каким-то образом попасть в помещение, где имеются розетки, и присоединить свой компьютер к одной из них. Такое действие можно заметить и пресечь (хотя возможности для несанкционированного доступа к проводной сети все равно остаются).

Вбеспроводной сети несанкционированный доступ можно осуществить гораздо проще, достаточно оказаться в зоне распространения радиоволн этой сети. Для этого можно даже не входить в здание, где развернута сеть. Физическое подключение к среде в этом случае также не требуется, так что посетитель может принимать данные, не производя подозри­ тельных действий, а просто имея работающий ноутбук в своей сумке.

Встандарте 802.11 предусмотрены средства обеспечения безопасности, которые повышают защищенность беспроводной локальной сети до уровня обычной проводной локальной сети. Поэтому основной протокол защиты данных в сетях 802.11 так и называется —W E P (Wired Equivalent Privacy —секретность, эквивалентная проводной). Он предоставляет возможность шифровать данные, передаваемые через беспроводную среду, и тем самым обеспечивает их конфиденциальность. Технология 802.11 предлагает еще один механизм безопасности —аутентификацию —доказательство легальности пользователя, подключаю­ щегося к сети. Однако несовершенство средств безопасности 802.11 делают их популярной мишенью для критиков. Например, исследуя зашифрованный трафик 802.11, взломщик может расшифровать информацию в течение 24 часов.

□Во втором варианте в качестве передающей среды используется микроволновый диа­ пазон 2,4 ГГц. Этот вариант основан на методе FHSS (см. главу 10). В методе FHSS каждый узкий канал имеет ширину 1 МГц. Частотная манипуляция (FSK) с двумя состояниями сигнала (частотами) дает скорость 1 Мбит/с, с четырьмя состояниями — 2 Мбит/с. В случае FHSS сеть может состоять из сот, причем для исключения взаим­ ного влияния в соседних сотах могут применяться ортогональные последовательности частот. Количество каналов и частота переключения между каналами настраиваются, так что при развертывании беспроводной локальной сети можно учитывать особен­ ности регулирования спектра частот конкретной страны.

□Третий вариант, в котором используется тот же микроволновый диапазон, основан на методе DSSS, где в качестве последовательности чипов применяется 11-битный код 10110111000. Каждый бит кодируется путем двоичной фазовой (1 Мбит/с) или ква­ дратурной фазовой (2 Мбит/с) манипуляции.

Физические уровни стандартов 802.11а и 802.11b

В1999 году были приняты два варианта стандарта физического уровня: 802.11а и 802.11b, заменяющие спецификации физического уровня 802.11 редакции 1997.

Вспецификации 802.11b института IEEE по-прежнему йспользуется диапазон 2,4 ГГц. Для повышения скорости до 11 Мбит/с, которая сопоставима со скоростью классического стандарта Ethernet, здесь применяется более эффективный вариант метода DSSS, опираю­ щийся на технику Complementary Code Keying (ССК), заменившую коды Баркера.

Однако диапазон 2,4 ГГц с шириной полосы примерно в 80 МГц используется стандартом 802.11b отличным от стандарта 1997 года способом. Этот диапазон разбит на 14 каналов, каждый из которых, кроме последнего, отстоит от соседей на 5 МГц (рис. 12.20).

Для передачи данных согласно стандарту 802.11b используется полоса частот шириной в 22 МГц, поэтому одного канала шириной в 5 МГц оказывается недостаточно, приходится объединять несколько соседних каналов. Для того чтобы гарантировать некоторый мини­ мум взаимных помех, возникающих от передатчиков, работающих в диапазоне 2,4 ГГц, ко­ митет 802.11 определил так называемую спектральную маску, определяющую разрешенный спектр мощности передатчика, работающего в каком-либо из каналов. Это спектр должен затухать не меньше чем на 30 дБ на расстоянии И МГц от центра канала, что и создает укрупненную полосу шириной в 22 МГц с центром в некотором из 14 каналов.

В результате одновременно в одной и той же области покрытия могут работать несколько независимых беспроводных сетей стандарта 802.11b. На рис. 12.20 показан вариант для трех сетей, использующих каналы 1, 6 и 11. Такое использование каналов типично для

В 2007 году стандарты 802.11а и 802.1 lb были сведены в новую редакцию стандарта 802.112007, где каждому из них отведен соответствующий раздел.

Физический уровень стандарта 802.11п

Стандарт 802.In, работы над которым были начаты еще в 2004 году, на момент написания этой книги еще не был окончательно утвержден, хотя такое событие ожидалось уже к концу 2008 года, затем было отложено до конца 2009 года, а теперь согласно последним сведениям перенесено на начало 2010.

Тем не менее оборудование «рге-N» в соответствии с версией 2 проекта стандарта 802.1 In появилось на рынке в конце 2006 года, а с начала 2007 года консорциум Wi-Fi Alliance на­ чал его сертификацию.

Основной особенностью стандарта 802.1 In является дальнейшее повышение скорости передачи данных (до 300 Мбит/с и выше). Оборудование стандарта 802.1 In может работать как в диапазоне 5 ГГц, так и в диапазоне 2,4 ГГц, хотя рекомендуемым диапазоном является диапазон 5 ГГц благодаря большему числу доступных каналов и меньшей интерференции с многочисленным оборудованием, работающим сегодня в диапазоне 2,4 ГГц.

Для достижения высоких скоростей в технологии 802.1 In применено несколько новых механизмов.

□Улучшенное кодирование OFDM и сдвоенные частотные каналы. Вместо каналов с по­ лосой в 20 МГц, которые использовались в технологиях 802.11а и 802.1 lg, в технологии 802.1 In применены каналы с полосой 40 МГц (для обратной совместимости допускается также работать с каналами 20 МГц). Само по себе расширение полосы в два раза должно приводить к повышению битовой скорости в два раза, но выигрыш здесь больше за счет усовершенствований в кодировании OFDM: вместо 52 первичных несущих частот на полосу в 20 МГц здесь используется 57 таких частот, а на полосу в 40 МГц соответствен­ но 114. Это приводит к повышению битовой скорости с 54 до 65 Мбит/с для каналов 20 МГц и до 135 Мбит/с для каналов 40 МГц.

□Уменьшение межеимвольного интервала. Для надежного распознавания кодовых сим­ волов в технологиях 80.1 la/g используется межеимвольный интервал в 800 не. Техно­ логия 802.1 In позволяет передавать данные с таким же межеимвольным интервалом, а также с межеимвольным интервалом в 400 не, что повышает битовую скорость для каналов 40 МГц до 150 Мбит/с.

□Применение техники MIMO (Multiple Input Multiple Output —множественные входы и выходы). Эта техника основана на использовании одним сетевым адаптером не­ скольких антенн с целью лучшего распознавания сигнала, пришедшего к приемнику разными путями. Обычно из-за таких эффектов распространения радиоволн, как от­ ражение, дифракция и рассеивание, приемник получает несколько сигналов, дошедших от передатчика по разным физическим путям и имеющим, следовательно, сдвиг по фазе. До введения техники MIMO такие явления считались негативными и с ними боролись путем применения нескольких (обычно двух) антенн, из которых в каждый момент времени использовалась только одна —та, которая принимала сигнал лучшего качества. Техника MIMO принципиально изменила отношение к сигналам, пришедшим разными путями, —эти сигналы комбинируются и путем цифровой обработки из них восстанавливается исходный сигнал.

Техника MIMO не только способствует улучшению соотношения сигнал/помеха. Благо­ даря возможности обрабатывать сигналы, пришедшие разными путями, для создания из­ быточного сигнала для каждого потока можно передавать с помощью нескольких антенн несколько независимых потоков данных (обычно их число меньше, чем число антенн). Эта способность систем MIMO называется пространственным мультиплексированием (spatial multiplexing). Для систем MIMO принято использовать обозначение:

TxR.S.

Здесь Т — количество передающих антенн узла, R —количество принимающих антенн узла, а 5 —количество потоков данных, которые пространственно мультиплексируются. Типичной системой MIMO в выпускаемом в 2009 году оборудовании стандарта 802.1 In является система 3 х 3:2, то есть система с тремя передающими и тремя принимающими антеннами, которая позволяет передавать два независимых потока данных. Система MIMO 3x3:2 обеспечивает повышение битовой скорости в два раза, то есть до 300 Мбит/с для каналов 40 МГц.

Проектстандарта 802.11 предусматривает различные варианты системы MIMO вплоть до 4x4:4, что позволило бы повысить битовую скорость до 600 Мбит/с.

Помимо усовершенствований физического уровня, стандарт 802.1 In вводит одно усо­ вершенствование на уровне MAC —это возможность агрегирования нескольких кадров данных в один кадр. Такая техника повышает эффективность передачи пользовательских данных при той же битовой скорости протокола за счет сокращения накладных расходов на шифрование отдельных кадров и на их индивидуальное подтверждение положительными квитанциями со случайными паузами между передачей кадров. Кроме того, для мультиме­ дийных приложений допускается уменьшение интервала DIFS при передаче длительной пульсации трафика.

Персональные сети и технология Bluetooth

Особенности персональных сетей

йёрооналдодоезети {PersonalAma Network, PAN) предназначеныдлявзаимодействияустройств, на небольшом расстояний, обычно в радйусе Ю м. Тёкйми

устройствамимогутбытьноутбук, мобильныйтелефон, принтер, карманный компьютер (Personal Digital Assistant* PDA), телевизор, а также многочисленные бытовые приборы, например холо­ дильник*

Персональные сети предназначены для соединения устройств, принадлежащих, как правило, одному пользователю, на небольших расстояниях. Типичным примером PAN является беспроводнре соединение компьютера с периферийными устройствами, такими какпринтер, наушники, мышь, клавиатура и т. п. Мобильные телефоны также используют технологию PAN для соединения со своей периферией (чаще всего это наушники), а также с компьютером своего владельца. Некоторые марки наручных часов стали поддерживать технологию PAN, превращаясь в универсальные устройства с функциями PDA.

Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в преде­ лах дома, так и мобильный, когда владелец устройств PAN перемещается вместе с ними между помещениями или городами.

Персональные сети во многом похожи на локальные, но у них есть и свои особенности.

□Многие из устройств, которые могут входить в персональную сеть, гораздо проще, чем традиционный узел LAN —компьютер. Кроме того, такие устройства обычно имеют не­ большие габариты и стоимость. Поэтому стандарты PANдолжны учитывать, что их реа­ лизация должна приводить к недорогим решениям, потребляющим небольшую энергию.

□Область покрытия PANменьше области покрытия LAN, узлы PAN часто находятся на расстоянии нескольких метров друг от друга.

□Высокие требования к безопасности. Персональные устройства, путешествуя вместе со своим владельцем, попадают в различное окружение. Иногда они должны взаимо­ действовать с устройствами других персональных сетей, например, если их владелец встретил на улице своего знакомого и решил переписать из его устройства PDA в свое несколько адресов общих знакомых. В других случаях такое взаимодействие явно нежелательно, так как может привести к утечке конфиденциальной информации. Поэтому протоколы PANдолжны обеспечивать разнообразные методы аутентификации устройств и шифрования данных в мобильной обстановке.

□При соединении малогабаритных устройств между собой желание избавиться от кабелей проявляется гораздо сильнее, чем при соединении компьютера с принтером или концентратором. Из-за этого персональные сети в гораздо большей степени, чем локальные, тяготеют к беспроводным решениям.

□Если человек постоянно носит устройство PAN с собой и на себе, то оно не должно причинять вред его здоровью. Поэтому такое устройство должно излучать сигналы не­ большой мощности, желательно не более 100 мВт (обычный сотовый телефон излучает сигналы мощностью от 600 мВт до 3 Вт).

Сегодня самой популярной технологией PAN является Bluetooth, которая обеспечивает взаимодействие 8 устройств в разделяемой среде диапазона 2,4 МГц со скоростью передачи данных до 723 Кбит/с.

Архитектура Bluetooth

Стандарт Bluetooth разработан группой Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group), которая была организована по инициативе компании Ericsson. Стандарт Bluetooth также адаптирован рабочей группой IEEE 802.15.1 в соответствии с общей структурой стандартов IEEE 802.

В технологии Bluetooth используется концепция пикосети. Название подчеркивает не­ большую область покрытия, от 10 до 100 м, в зависимости от мощности излучения пере­ датчика устройства. В пикосеть может входить до 255 устройств, но только 8 из них могут

вкаждый момент времейи быть активными и обмениваться данными. Одно из устройств

впикосети является главным, остальные —подчиненными (рис. 12.21).

Активное подчиненное устройство может обмениваться данными только с главным устрой­ ством, прямой обмен между подчиненными устройствами невозможен. Все подчиненные устройства данной пикосети, кроме семи активных, должны находиться в режиме пони­ женного энергопотребления, в котором они только периодически прослушивают команду главного устоойства лля пеоехола в активное состояние.

і

Подчиненное устройство

вУстройство одновременно

является и главным, и подчиненным

Рис. 12.21. Пикосеть и рассредоточенная сеть

Главноеустройство отвечает за доступ к разделяемой среде пикосети, которая представляет собой нелицензируемые частоты диапазона 2,4 ГГц. Разделяемая среда передает данные со скоростьюдо 3 Мбит/с, но из-за накладных расходов на заголовки пакетов и смену частот полезная скорость передачи данных в среде не превышает 2,1 Мбит/с. Пропускная способ­ ностьсреды делится главным устройством между семью подчиненными устройствами на основе техники TDM.

Такая архитектура позволяет применять более простые протоколы в устройствах, выпол­ няющих функции подчиненных (например, в радионаушниках), и отдает более сложные функции управления пикосетью компьютеру, который, скорее всего, и будет главным устройством этой сети.

Присоединение к пикосети происходит динамически. Главное устройство пикосети, ис­ пользуя процедуру опроса, собирает информацию об устройствах, которые попадают в зону его пикосети. После обнаружения нового устройства главное устройство проводит с ним переговоры. Если желание подчиненного устройства присоединиться к пикосети совпадает с решением главного устройства (подчиненное устройство прошло проверку аутентич­ ности и оказалось в списке разрешенных устройств), то новое подчиненное устройство присоединяется к сбти.

ПРИМЕЧАНИЕ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Безопасность сетей Bluetooth обеспечивается за счет аутентификации устройств и шифрования передаваемого трэфика. Протоколы Bluetooth обеспечивают более высокий уровень защиты, чем протокол WEP стандарта IEEE 802.11.

Несколькопикосетей, которыеобмениваются междусобойданными, образуютрассредоточен* ную сеть. Взаимодействие впределах рассредоточенной сети осуществляетсяза счеттого, что один узел (называемыймостом) одновременно является членом нескольких пикосетей, причем

этотузел может исполнять рольглавногоустройстваодной пикосети иподчиненногоустройства другой/

Сеть Bluetooth использует технику расширения спектра FHSS. Для того чтобы сигналы разных пикосетей не интерферировали, каждое главное устройство задействует собствен­ ную последовательность псевдослучайной перестройки частоты. Наличие различающихся последовательностей псевдослучайной перестройки частоты затрудняет общение пикосе­ тей между собой. Для преодоления этой проблемы устройство, играющее роль моста, долж­ но при подключении к каждой из пикосетей соответствующим образом менять частоту.

Коллизии, хотя и с очень небольшой вероятностью, все же могут происходить, когда два или более устройства из разных пикосетей выберут для работы один и тот же частотный канал.

Для надежной передачи данных в технологии Bluetooth может выполняться прямая кор­ рекция ошибок (FEC), а получение кадра подтверждается с помощью квитанций.

В сетях Bluetooth для передачи информации двух типов используются разные методы.

□Для чувствительного к задержкам трафика (например, голоса) сеть поддерживает син­ хронный канал, ориентированный на соединение (Synchronous Connection-Oriented link, SCO). Этот канал работает на скорости 64 Кбит/с. Для канала SCO пропускная способность резервируется на все время соединения.

□Для эластичного трафика (например, компьютерных данных) используется работаю­ щий с переменной скоростью асинхронный канал, не ориентированный на соединение

(Asynchronous Connection-Less link, ACL). Для канала ACL пропускная способность вы­ деляется по запросу подчиненного устройства или по потребности главного устройства.

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth является законченной оригинальной технологией, рассчитанной на самостоя­ тельное применение в электронных персональных устройствах. Поэтому эта технология поддерживает полный стек протоколов, включая собственные прикладные протоколы. В этом заключается ее отличие от рассмотренных ранее технологий, таких как Ethernet или IEEE 802.11, которые лишь выполняют функции физического и канального уровней.

Создание для технологии Bluetooth собственных прикладных протоколов объясняется стремлением разработчиков реализовывать ее в разнообразных простых устройствах, которым не под силу, да и не к чему, поддерживать стек протоколов TCP/IP. Кстати, техно­ логия Bluetooth появилась в результате попыток разработать стандарт для взаимодействия мобильного телефона с беспроводными наушниками. Понятно, что для решения такой простой задачи не нужГен ни протокол передачи файлов (FTP), ни протокол передачи ги­ пертекста (HTTP). В результате для технологии Bluetooth был создан оригинальный стек протоколов, в дополнение к которому появилось большое количество профилей.

Стек протоколов Bluetooth постоянно совершенствуется. Версия 1.0 стандартов стека была принята в 1999 году, версия 1.2 —в 2003, версия 2.0 —в 2004, версия 2.1 —в 2007, а версия 3.0 —в апреле 2009 года.

Профили определяют конкретный**абор протоколовдля решения той или иной задачи. Напри­ мер, существует профиль Шя взаифцейстеия компьютера или мобильного телефона с бес* проводными науіиниками. Имеетсятакже профильдлятехустройств, которые могут передавать файлы (наушникамон, скорее всего, непотребуется, хотябудущее предвидетьсложно), профиль эмуляциипоследовательногопорта RS~232 ит. д.

Прикладной

уровень

Уровень

представления

Сеансовый

уровень

Транспортный

уровень

Сетевой

уровень

Рис. 12.22. Соответствие протоколов Bluetooth модели OSI и стандартам IEEE 802

Приприведении стандартов Bluetooth в соответствие с архитектурой стандартов IEEE 802 рабочая группа 802.15.1 ограничилась только так называемыми протоколами ядра Bluetoothy которые соответствуют функциям физического уровня и уровня МАС (рис. 12.22).

□Уровень физических радиосигналов описывает частоты и мощности сигналов, ис­ пользуемых для передачи информации.

□Уровень базового диапазона частот отвечает за организацию каналов передачи данных

врадиосреде. В его обязанности входят выбор последовательности псевдослучайной перестройки частоты, синхронизация устройств в пикосети, формирование и переда­ ча кадров по установленным каналам SCO и ACL. Кадр Bluetooth имеет переменную длину, поле данных может содержать от 0 до 2744 бит (343 байт). Для передачи голоса используются кадры фиксированного размера с полем данных 240 бит (30 байт).

□Диспетчер каналов отвечает за аутентификацию устройств и шифрование трафика,

атакже управляет статусом устройств, то есть может сделать подчиненное устройство главным, и наоборот.

□Уровень протокола адаптации для управления логическим каналом (Logical Link Control Adaptation Protocol, L2CAP) является верхним уровнем протоколов ядра Bluetooth. Этот протокол используется только в тех случаях, когда устройство пере­ даетданные; голосовой трафик обходит этот протокол и обращается непосредственно

к уровню базового диапазона частот. Уровень L2CAP принимает от протоколов верх­ него уровня сегменты данных размером до 64 Кбайт и делит их на небольшие кадры для уровня базового диапазона частот. При приеме уровень L2CAP собирает кадры

в исходный сегмент и передает протоколу верхнего уровня,

□Аудиоуровень обеспечивает передачу голоса по каналам SCO. На этом уровне при­ меняется импульсно-кодовая модуляция (РСМ), что определяет скорость голосового канала в 64 Кбит/с.

□Уровень управления передает внешнему блоку информацию о состоянии соединений и принимает от внешнего блока команды, изменяющие конфигурацию и состояние соединений.

Кадры Bluetooth

Разделяемая среда представляет собой последовательность частотных каналов технологии FHSS в диапазоне 2,4 ГГц. Каждый частотный канал имеет ширину 1 МГц, количество ка­ налов равно 79 (в США и большинстве других стран мира) или 23 (в Испании, Франции, Японии).

Чиповая скорость равна 1600 Гц, поэтому период чипа составляет 625 мкс. Главное устройство разделяет общую среду на основе временного мультиплексирования (TDM), используя в качестве тайм-слота время пребывания системы на одном частотном канале, то есть 625 мкс. В версии протоколов 1.0 информация кодируется с тактовой частотой 1 МГц путем двоичной частотной манипуляции (BFSK), в результате битовая скорость составляет 1 Мбит/с. В течение одного тайм-слота пикосеть Bluetooth передает 625 бит, но не все они используются для передачи полезной информации. При смене частоты устройствам сети требуется некоторое время для синхронизации, поэтому из 625 бит только 366 передают кадр данных.

В версии 2.0 был введен режим улучшенной скорости передачи данных (Enhanced Data Rate, EDR), в котором для кодирования данных используется комбинация методов ча­ стотной (BFSK) и фазовой (PSK) модуляции; за счет этого удалось повысить битовую скорость до 3 Мбит/с, а полезную скорость передачи данных —до 2,1 Мбит/с. Режим EDR дополняет основной режим передачи данных со скоростью 1 Мбит/с.

Кадр данных может занимать 1,3 или 5 слотов. В том случае, когда кадр занимает больше одного слота, частота канала остается неизменной в течение всего времени передачи ка­ дра. В этом случае накладные расходы на синхронизацию меньше, так что размер кадра, состоящего, например, из 5 последовательных слотов, равен 2870 бит (с полем данных до 2744 бит).

ВНИМ АНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Составными могут быть только кадры данных (то есть кадры канала ACL), а кадры, переносящие голос (кадры канала SCO), всегда состоят из одного слота.

Рассмотрим формат кадра, состоящего из одного слота —366 бит (рис. 12.23):

□Поле данных занимает 240 бит.

□Код доступа (72 бита) служит для идентификации пикосети. Каждое устройство Bluetooth имеет глобально уникальный 6-байтовый адрес, поэтому для идентифик&-

ции пикосети требуется три младших байта уникального адреса главного устройства. Каждое устройство при формировании кадра помещает эти байты в поле кода доступа, дополняя их битами 1/3 для прямой коррекции ошибок (сокращение 1/3 говорит о том, что 1 бит информации преобразуется в 3 бита кода). Если главное или подчиненное устройство получает кадр, содержащий неверный код доступа, то оно отбрасывает этот кадр, считая, что он, скорее всего, получен из другой пикосети.

□Заголовок кадра (54 бита) содержит МАС-адрес, однобитный признак подтверждения приема кадра, идентификатор типа кадра, а также ряд других признаков. МАС-адрес состоит из трех битов и является временным адресом одного их семи подчиненных устройств, при этом адрес ООО является широковещательным. Информация заголовка также передается с помощью битов 1/3 алгоритма FEC.

Рис. 12.23. Формат кадра Bluetooth, состоящего из одного слота

Формат кадра, состоящего из 3-х или 5-ти слотов, отличается только размером поля дан­ ных. Информация, помещаемая в поле данных, может кодироваться с помощью битов 1/3 или 2/3 алгоритма FEC либо передаваться вообще без прямой коррекции ошибок.

Поиск и стыковка устройств Bluetooth

Устройство, поддерживающее технологию Bluetooth, обычно посылает периодические запросы на предмет обнаружения других устройств Bluetooth в зоне досягаемости. Если устройство Bluetooth получает такой запрос и оно сконфигурировано таким образом, чтобы отвечать на запросы, то в ответ устройство передает сведения о себе: имя и тип устройства, имя производителя, поддерживаемые сервисы.

Имя устройства конфигурируется в отличие от его уникального МАС-адреса, который дается производителем. Нужно отметить, что часто устройства выпускаются со сконфи­ гурированными по умолчанию именами, соответствующими названию модели устройства, поэтому в сфере досягаемости вашего мобильного телефона может оказаться несколько других телефонов с одинаковыми именами Bluetooth, если их владельцы не дали им соб­ ственные имена.

После предварительного обмена информацией устройства Bluetooth могут начать так называемую процедуру стыковки (Pairing), если конфигурация устройств ее требует. Стыковка подразумевает установление безопасного соединения между устройствами (см. главу 24); безопасность в данном случае означает, что устройства доверяют друг другу, аданные между ними передаются в зашифрованном виде. Стыковка устройств Bluetooth требует введения в каждое из них одного и того же пароля, называемого также PIN-кодом

Bluetooth. Обычно устройство, получившее запрос на стыковку, просит пользователя вве­ сти PIN-код. Устройства, успешно прошедшие процедуру стыковки, запоминают этот факт и устанавливают безопасное соединение автоматически всякий раз, когда оказываются в зоне досягаемости, при этом повторное введение PIN-кода пользователем не требуется.

Устройство сможет быть сконфигурировано пользователем или производителем таким образом, чтобы разрешать установление соединений с другими устройствами без про­ цедуры стыковки.

Пример обмена данными в пикосети

Рассмотрим работу пикосети на примере. Пусть пикосеть состоит из главного и трех актив­ ных подчиненных устройств. Для простоты предположим, что все устройства используют кадры, занимающие один слот. На рис. 12.24 показано, каким образом главное устройство распределяет слоты между членами пикосети.

Главное

устройство

Подчиненное о , устройство 1

Подчиненное устройство 2

Подчиненное устройство 3

Рис. 12.24. Разделение среды

Для дуплексного обмена главное устройство всегда выделяет каждому каналу пару слотов: первый слот использубтся для передачи данных от главного устройства к подчиненному,

авторой —в обратном направлении.

Впримере, показанном на рисунке, существует один канал SCO между главным устрой­ ством и первым подчиненным устройством. Как мы уже знаем, каналам SCO всегда вы­ деляется фиксированная часть пропускной способности среды, величина которой зависит

от того, каким образом будет использоваться метод прямой коррекции ошибок (FEC) голосовой информации.

□Е с л и метод FEC не применяется, то для канала SCO выделяется каждая третья пара

слотов, как это и показано на рисунке. Такое распределение слотов обеспечивает пере­ дачу потоков со скоростью 64 Кбит/с в каждом направлении. Убедимся в этом. Кодек РСМ оцифровывает голос с частотой 8 кГц (период 125 мкс), представляя каждый замер одним байтом. Каждый кадр переносит 30 байт (240 бит), то есть 30 замеров. Кадры канала SCO в одном направлении повторяются через каждые 6 слотов, поэтому период повторения кадров равен 6 х 625 = 3750 мкс. Соответственно, скорость передачи данных

в канале SCO (в одном направлении) равна 240/(3750 х 10_6) = 64 Кбит/с.

□В том случае, когда используются биты 2/3 алгоритма FEC, то в поле данных кадра размещается не 30, а 20 замеров, поэтому для достижения скорости в 64 Кбит/с такому каналу SCO нужно выделять каждую вторую пару слотов.

□Наконец, биты 1/3 алгоритма FEC приводят к тому, что кадр переносит только 10 за­ меров голоса, так что такой канал занимает все слоты разделяемой среды.

Приведенные расчеты показывают, что в пикосети могут одновременно существовать не болеетрех каналов SCO (возможно, соединяющих с разными подчиненными устройства­ ми), причем только тогда, когда канал не использует алгоритм FEC для снижения доли битовых ошибок. Прямая коррекция ошибок уменьшает число каналов SCO до двух или даже одного.

Оставшаяся от каналов SCO пропускная способность служит для передачи асинхронных данных. Для этого в пикосети имеется канал ACL. Этот канал соединяет один источник (главное устройство) с несколькими приемниками (все подчиненные устройства пикосе­ ти). Его не нужно устанавливать, он существует всегда.

Потребности подчиненных устройств в передаче асинхронных данных главное устройство узнаетпутем их периодического опроса. Для этого оно использует служебный кадр с МАСадресом устройства. Если у главного устройства есть данные для этого подчиненного устройства, то оно может совместить передачу данных с опросом в одном кадре.

На рис. 12.24 показано, что главное устройство использовало слоты 3 и 4 для обмена ка­ драми со вторым подчиненным устройством, слоты 9 и 10 —для обмена с первым подчи­ ненным устройством и слоты 11 и 12 —для обмена с третьим подчиненным устройством. Метод опроса исключает коллизии при доступе к каналу ACL, но скорость доступа к это­ му каналу для каждого отдельного устройства не определена, она зависит от количества устройств, которые хотят передавать асинхронные данные.

Таким образом, в сети Bluetooth совмещаются приемы коммутации каналов (для каналов SCO) и коммутации пакетов (для канала ACL).

В том случае, когда каналы SCO в сети не используются, вся пропускная способность среды отводится каналу ACL. При наличии кадров, состоящих из 5-ти слотов, максималь­ ная скорость передачи данных при битовой скорости 1 Мбит/с составляет 432,6 Кбит/с в каждом направлении (0ез прямой коррекции ошибок). Допустимо также несимметричное деление пропускной способности канала ACL, тогда максимальная скорость достигает 723,2 Кбит/с в одном направлении при скорости 57,6 Кбит/с в обратном. Не нужно забы­ вать, что это —суммарные скорости передачи данных в канале ACL, а не скорости потоков данных отдельных устройств. Когда несколько устройств используют канал, скорость делится между всеми устройствами.