Физический уровень

1. Передача в инфрARPасном диапазоне (те же, что в пультах ДУ) используются длины волн 0,85 или 0,95 мкм. Возможны две скорости 1 Мбит/с и 2 Мбит/с. ИК сигналы не проникают сквозь стены и ослабевают при ярком солнечном свете.

2. В методе FHSS (передача широкополосных сигналов по методу частотных скачков) используются 79 каналов шириной 1 МГц каждый, начиная с 2,4 ГГц. При передаче данных частота периодически изменяется случайным образом через промежуток времени, называемый временем пребывания. Время пребывание – настраиваемая величина, но не более 400 мс. Подобные скачки помогают частично решить проблему несанкционированного прослушивания, а также способствуют равномерному использованию всего диапазона. Главный недостаток – низкая пропускная способность.

3. DSSS – передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности. Скорости так же ограничены 1 и 2 Мбит/с. Каждый бит передается в виде 11 элементарных сигналов, которые называются последовательностью Баркера.

4. OFDM – ортогональное частотное уплотнение. Скорость – 54 Мбит/с. Используется 52 частоты, из них 48 – для данных, 4 – для синхронизации. Имеет сложную систему кодирования.

5. HR-DSSS – высокоскоростная передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности. Скорости: 1,2, 5,5 и 11 Мбит/с динамически изменяются для достижения оптимальных результатов при имеющихся зашумленности и загруженности. Применяется код Уолша-Адамара.

Протокол подуровня mac

При использовании беспроводных сетей не все станции могут слышать друг друга, передача, идущая в одной части соты, может быть просто не воспринята станцией, находящейся в другой ее части. Станция С передает данные станции В. Если станция А прослушает канал, она может не обнаружить сигнал и сделает ложный вывод о том, что она имеет право начать передачу станции В. Есть и обратная проблема: В хочет отправить данные для станции С и прослушивает канал. Услышав, что в нем уже осуществляется какая-то передача, станция В делает ложный вывод о том, что передача для С сейчас невозможна. Ситуация усугубляется еще и тем, что большинство радиосистем являются полудуплексными, то есть не могут одновременно и на одной и той же частоте посылать сигналы и воспринимать всплески шума на линии. Как бороться с этой проблемой?

Стандарт 802.11 поддерживает два режима работы.

1. DCF (распределенная координация) - не имеет никаких средств централизованного управления. В режиме DCF 802.11 использует протокол, называемый CSMA/CA (CSMA с предотвращением коллизий). Здесь ведется прослушивание как физического, так и виртуального канала. Протокол CSMA/CA может работать в двух режимах. В первом режиме станция перед передачей прослушивает канал. Если он свободен, начинается пересылка данных. Во время пересылки канал не прослушивается, и станция передает кадр целиком, причем он может быть разрушен на стороне приемника из-за интерференции сигналов. Если канал занят, отправитель дожидается его освобождения и затем начинает передачу. Если возникает коллизия, станции, не поделившие между собой канал, выжидают в течение случайных интервалов времени (используется двоичный экспоненциальный откат) и затем снова пытаются отправить кадр. Другой режим CSMA/CA использует контроль виртуального канала. Перед отправкой данных станция запрашивает разрешение у получателя, и только получив положительных ответ, запускает таймер и начинает передачу. После приема получатель отправляет подтверждение. Если отправитель не получит подтверждения до срабатывания таймера, то

весь алгоритм работы протокола повторяется с самого начала. В противоположность проводным каналам, беспроводные шумны и ненадежны, в какой-то степени из-за СВЧ-печей, работающих в том же диапазоне. В результате вероятность корректной передачи кадра уменьшается пропорционально увеличению длины кадра. Если вероятность ошибки в одном бите равна р, то вероятность того, что n-битный кадр будет принят корректно, равна (1-р)n. Например, для р=10-4 вероятность корректной передачи полного Ethernet-кадра длиной 12 144 бит составляет менее 30 %.

Для решения проблемы зашумленных каналов беспроводных сетей применяется разбиение кадров на небольшие отрезки, каждый из которых содержит собственную контрольную сумму. Фрагменты нумеруются и подтверждаются индивидуально с использованием протокола с ожиданием (то есть отправитель не может передать фрагмент с номером k+1, пока не получит подтверждения о доставке фрагмента с номером k). Фрагментация повышает производительность путем принудительной повторной пересылки коротких отрезков кадров, в которых произошла ошибка, а не кадров целиком. Размер фрагмента не зARPепляется стандартом, а является настраиваемым параметром каждой ячейки беспроводной сети и может оптимизироваться базовой станцией.

2. Второй режим, PCF (сосредоточенная координация), подразумевает, что базовая станция берет на себя функцию управления активностью всех станций данной соты. Базовая станция опрашивает все подчиненные ей станции, выявляя те из них, которые требуют предоставить им канал. Порядок «выступлений» полностью и централизованно координируется базовой станцией, поэтому коллизии исключены. Механизм основан на том, что базовая станция широковещательным способом периодически (10-100 раз в секунду) передает сигнальный кадр. В нем содержатся такие системные параметры, как последовательности смены частот и периоды пребывания на частотах, данные для синхронизации и т. д. Он также является приглашением для новых станций, которые желают войти в список опрашиваемых станций. Попав в этот список, станция получает гарантированную долю пропускной способности (при определенных параметрах скорости), то есть ей гарантируется качество обслуживания.

Все реализации стандарта должны поддерживать DCF, тогда как PCF является дополнительной возможностью. Режимы DCF и PCF могут сосуществовать даже внутри одной соты сети.