Bezdrôtové LAN na báze DS – SS technológie

Bezdrôtové LAN na báze DS – SS technológie podľa IEEE 802.11 : 

Bezdrôtové LAN na báze DS – SS technológie podľa IEEE 802.11 Lukáš Juhás

Úvod: 

Úvod

Wi-Fi: 

Wi-Fi pôvodne navrhnuté pre bezdrôtové zariadenia a lokálne siete, v súčasnosti je využívané najmä na pripojeniu k internetu vynájdené v roku 1991 založená na špecifikácii IEEE 802.11 Umožňuje prístrojom s bezdrôtovým adaptérom (PC, notebook, PDA) pripojenie k internetu v blízkosti prístupového bodu ( access point) geografická oblasť pokrytá jedným alebo niekoľkými prístupovými bodmi sa nazýva hotspot certifikované produkty môžu používať oficiálne logo Wi-Fi i

Štandard IEEE 802.11: 

Štandard IEEE 802.11 bol vydaný v roku 1997 802.11 v súčasnosti obsahuje šesť úprav techník komunikácie vzduchom, ktoré využívajú ten istý protokol najpopulárnejšie sú techniky definované návrhmi b, a, g definované dva rýchlosti 1 a 2 Mbit/s prenesené infračerveným signálom alebo na frekvencii 2.4 GHz prístup k médiu metódu CSMA/CA štandard 802.11 bol rýchlo nahradenáý štandardom 802.11b

Štandard IEEE 802.11: 

Štandard IEEE 802.11 ISO/OSI Štandard IEEE 802.11 Štandard 802.11 upravuje dve vrstvy modelu ISO OSI a to vrstvu linkovú (spojovú) a fyzickú. Čo je výhoda predovšetkým vzhľadom k zachovaniu rovnakých protokolov na vyšších vrstvách. Z tohto dôvodu sa môže využívať nezmenený protokol vyšších vrstiev, ako je napr. HTTP a pod.

Linková vrstva: 

Linková vrstva zabezpečuje prenos údajov (dátových rámcov) po fyzickom médiu z jedného koncového zariadenia do druhého je rozdelená do podvrstvy logických spojov ( Logical Link Control - LLC) a podvrstvy riadenia prístupu k médiu (MAC) podvrstva MAC v štandarde 802.11 má tri funkcie: Poskytuje funkcionalitu na zabezpečenie spoľahlivého prenosu dát pre vyššie vrstvy. Samotný prenos dát je asynchrónny a bez garancie doručenia rámcov. Poskytuje kontrolu prístupu k zdieľanému bezdrôtovému médiu pomocou CSMA/CA metódy. Táto metóda sa využíva hlavne v bezdrôtových sieťach, kde nie je možné spoľahlivo zistiť kolíziu. Poskytuje možnosť zabezpečiť prenášané dáta pomocou WEP protokolu

Linková vrstva: 

Linková vrstva Formát MAC rámca každý paket prenášaný bezdrôtovo pomocou štandardu 802.11 má určitý tvar hlavičky v závislosti od jeho účelu. Všeobecný model hlavičky je na obrázku. povinné časti hlavičky sú Frame Control Duration , Sequence Control , Frame Body a FCS.

Fyzická vrstva : 

Fyzická vrstva Úlohou fyzickej vrstvy siete je prenos signálu po prenosovom médiu. Fyzická vrstva popisuje samotné prenosové médium a povahu prenášaného signálu. Samotným prenášaným dátam nerozumie, chápe ich len ako prúd bitov. Táto vrstva upravuje fyzikálne parametre a určuje, akým spôsobom sa budú dáta vysielať. Obsahuje následujúce podvrstvy : PMD ( Physical Medium Dependent ) – prenosové rozhranie, ktoré ponúka funkcie súvisiace s rádiovým prenosom - kmitočet, typ kľúčovania atď PLCP ( Physical Layer Convergence Procedure ) - táto podvrstva pridáva svoju hlavičku k prenášaným rámcom a v nej sa napríklad určuje druh modulácie. Tým zabezpečuje, že rámec je nezávislý na moduláciu - mení sa len hlavička PLCP. V rámci tejto podvrstvy je poskytovaná služba CCA ( Clear Channel Assessment ). CCA.

Fyzická vrstva: 

Fyzická vrstva

Prenosové systémy s rozprestretým spektrom: 

Prenosové systémy s rozprestretým spektrom v minulosti používané ako komunikačné prostriedky na vojenské účely pretože signál je odolný voči rušeniu a je ťažko ho zachytiť počiatok komerčného využitia prenosových systémov s rozprestretým spektrom začal v roku 1980 v USA uplatnili sa ako súčasť kozmických, družicových, námorných alebo pozemných komunikačných, navigačných a riadiacich systémov v súčasnosti sa využívajú v oblasti mobilných komunikačných systémov, v oblasti  bezdrôtového spojenia medzi počítačmi a ich perifériami, atď.

Prenosové systémy s rozprestretým spektrom: 

Prenosové systémy s rozprestretým spektrom spektrum vysielaného signálu je úmyselne rozprestreté do mnohonásobne širšieho frekvenčného pásma ako je frekvenčné pásmo prenášaného informačného signálu ako rozprestierajúca postupnosť sa najčastejšie používa pseudonáhodná postupnosť (PNP) rozprestierajúca PNP vtisne vysielanému signálu štatistické vlastnosti pseudonáhodného procesu, pričom tieto parametre sú známe iba vysielajúcej a prijímajúcej strane dve typické vlastnosti rádiových systémov s rozprestretým spektrom sú náhodný charakter spektra a nízka hustota energie v ňom nevýhody: vysoká zložitosť zariadení, problémy s vyhľadávaním a udržiavaním synchronizácie, vysoké nároky na použitú technológiu a taktiež pomerne vysoká cena zariadení

Priama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou : 

P r iama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou D irect- S equence S pread S pectrum (DSSS) Vstupný informačný signál b(t) je vo vysielači násobený pseudonáhodnou postupnosťou c(t), čím dochádza k rozprestretiu jeho spektra. Následne je násobený harmonickým signálom A.cos ( ωt ), čo je v podstate BPSK modulácia. Touto moduláciou sa spektrum rozprestretého signálu posúva k vyšším frekvenciám. To je potrebné napríklad pri bezdrôtovom prenose signálu medzi vysielačom a prijímačom. V prijímači je signál s(t) opäť násobený signálom A.cos ( ωt ). V tomto prípade je to možné chápať ako synchrónny detektor. Nasleduje násobenie pseudonáhodnou postupnosťou, čím sa spektrum informačného signálu opäť zvinie a po odfiltrovaní v integrátore získavame odhad informačného signálu b’(t).

Priama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou: 

P r iama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou štandard IEEE 802.11 definuje na používanie nelicencované pásmo 2,4 GHz ISM frekvenčné pásmo signál v rozprestretom spektre má väčšiu šírku pásma, ale menšiu výkonovú hustotu ako tradičné digitálne prenosové techniky. Výhody: nízka výkonová hustota vlastné zabezpečenie prenosu odolnosť voči rušeniu od iných rádiových zdrojov redundancia schopnosť ko-existenice s inými rádiovými zdrojmi Pre ich elegantné správanie a toleranciu k rušeniu od iných zariadení za použitia rovnakých frekvenčných pásiem, môžu byť systémy s rozprestretým spektrom prevádzkované bez nutnosti licencie.

Priama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou: 

P r iama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou DSSS delí pásmo (2,412 – 2,484 GHz ) na 11 kanálov (pre SR) šírka jedného kanálu je 22 MHz, ale rozdiel medzi frekvenciami je len 5 MHz a tzn., že kanály ležiace vedľa seba sa prekrývajú (len 3 sa neprekrývajú a to 1. 6. a 11.)

Priama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou: 

P r iama modulácia pseudonáhodnou postupnosťou DSSS pracuje tak, že každý odosielaný bit je nahradený 11 bitovou sekvenciou bitov (tzv. chip ). Druhá strana, čiže príjemca je schopný z týchto bitov späť získať pôvodný bit, efekt je ten, že pri prenose je signál rozprestretý do väčšej časti spektra a je menej náchylný k rušeniu (k tomu je potrebné aby bola daná postupnosť volená pseudonáhodne). Ostatní užívatelia pásma naviac tieto sekvencie bitov vnímajú ako šum. To prispieva k bezpečnosti. Rýchlosti boli stanovené na 1 alebo 2 Mbit/s. Systém modulácie je závislý od použitých prenosových rýchlosti. Pre rýchlosť 1 Mbit/s je signál modulovaný na nosnú frekvenciu pomocou BPSK a pre 2 Mbit/s je použitá štvorstavová QPSK.

Záver: 

Záver v súčasnosti je bezdrôtové LAN využívané takmer všade keďže zabezpečuje pripojenie k internetu a aj mobilné telefóny obsahujú prijímače Wi-Fi štandard IEEE802.11 je už na ústupe, ale je nahradený rozšírenými štandardami napr. 802.11a/b/g/n , ktoré dosahujú omnoho vyšších prenosových rýchlosti až do 200 Mbit/s technológia DSSS má perspektívu do budúcnosti lebo je bezpečná a v dnešnom svete sa na bezpečnosť kladie čím ďalej tým väčší dôraz

Pseudonáhodná postupnosť: 

Pseudonáhodná postupnosť

Zoznam použitej literatúry: 

Zoznam použitej literatúry http://sk.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 http://www.cable360.net/ct/sections/features/25375.html http://en.wikipedia.org/wiki/Spread_spectrum ENGINEERS, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS. 2005. IEEE Std 802.11e™-2005. [ Online ] 2005. Dostupný z: <http:// standards . ieee.org/getieee802/802.11.html. ISBN 0-7381-5656-6>. ZANDL, P. 2003. WiFi Praktický průvodce . Brno : Computer Press a.s., 2003. ISBN 80-7226-632-2. ŠAFRÁNEK M., KOCUR Z. 2008. Fyzická vrstva Wi-Fi . [ Online ] 2008. Dostupný z: <http://access.feld.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2008050006>.

PowerPoint Presentation: 

Maximálna dĺžka rámca v 802.11 je 2 346 B. Frame control rámec