Беспроводные ЛВС. Стек протоколов 802.11. Физический уровень.

Все протоколы, используемые семейством стандарта 802.х схожи по своей структуре. Беспроводные ЛВС могут существовать в двух конфигурациях – с базовой станцией и без нее.

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).

802.11 ИК. Используются длины волн 0,85 или 0,95 мкм. Возможны две скорости передачи данных: 1 и 2 Мбит/секунду. При 1 мегабите 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 синхронизации может привести в худшем случае к ошибке в одном бите выходной последовательности. Однако из-за довольно низкой пропускной способности этот метод не слишком популярен.

В методе FHSS (передача широкополосных сигналов по методу частотных скачков) используются 79 каналов шириной 1 МГц каждый. Для определения последовательности скачков частот используется генератор псевдослучайных 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 способ защиты информации от несанкционированного прослушивания. При связи на более длинных дистанциях может возникать проблема многолучевого затухания. Главный недостаток FHSS – это низкая пропускная способность.

Третий метод модуляции называется DSSS – передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности. Скорость передачи ограничена 1 и 2 Мбит/сек. Каждый бит передается в виде 11 элементарных сигналов, которые называются последовательностью Баркера.

Первая высокоскоростная беспроводная ЛВС 802.11а использовала метод OFDM – ортогональное частотное уплотнение для передачи сигнала со скоростью до 54 Мбит/сек в расширенном нелицензируемом диапазоне 5ГГц. 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. 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. Одним из преимуществ OFDM является совместимость с европейской системой HiperLAN/2. Метод имеет хорошую спектральную эффективность в терминах соотношения бит/герц и хороший иммунитет против многолучевого затухания.

HR-DSSS – высокоскоростная передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности. Это способ, который для достижения скорости 11 Мбит/сек кодирует биты со скоростью 11 миллионов элементарных сигналов в секунду. Стандарт 802.11b не является последователем 802.11а, он на рынок попал даже раньше. При кодировании используется код Уолша-Адамара. Скорость передачи может быть динамически изменена во время работы для достижения оптимальных результатов в зависимости от условий загрузки и зашумленности линии. Улучшенной версией 802.11b называется стандарт 802.11g принят в 2001 году. Применяется метод модуляции OFDM однако рабочий диапазон совпадает с HR-DSSS.