Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Совсем недавно, в октябре 2009 года, в рамках стандарта 802.11n была завершена работа над методами передачи данных, которые одновременно используют несколько антенн на приемнике и передатчике, что дает очередной выигрыш в скорости. Благодаря четырем антеннам и более широким каналам стандарт 802.11 теперь определяет скорости до поразительных 600 Мбит/с.

Сейчас мы изучим вкратце все эти методы передачи. Мы рассмотрим только используемые методы, отбросив устаревшие стандарты 802.11. Технически, они относятся к физическому уровню, которому была посвящена, вообще говоря, вся глава 2. Но из-за того, что они так тесно связаны с ЛВС вообще и с ЛВС стандарта 802.11 в частности, мы обращаемся к ним здесь.

4.4.2. Стандарт 802.11: физический уровень

Все рассматриваемые ниже методы передачи данных позволяют передать кадр подуровня MAC с одной станции на другую по радиоканалу. Отличаются они используемыми технологиями и достижимыми скоростями. Детальное рассмотрение этих методов выходит за рамки данной книги, мы лишь дадим краткое описание, которое, возможно, заинтересует читателей и снабдит их необходимыми терминами для поиска более подробной информации где-либо еще (см. также раздел 2.5).

Все методы стандарта 802.11 используют радиосигналы ближнего радиуса действия в диапазоне частот ISM 2,4 ГГц или 5 ГГц (подробнее об этом см. раздел 2.3.3). Преимущество этих диапазонов в том, что они не требуют лицензирования, то есть доступны для любого передатчика, отвечающего небольшому числу ограничений (излучаемая мощность до 1 Вт, хотя для большинства передатчиков в беспроводных сетях характерна модность 50 мВт). К сожалению, этот факт также известен производителям автоматических гаражных дверей, беспроводных телефонов, микроволновых печей и множества других устройств, конкурирующих за один и тот же спектр частот с ноутбуками. Диапазон 2,4 ГГц более населен, чем диапазон 5 ГГц, поэтому для некоторых приложений предпочтительнее использовать последний, несмотря на меньший радиус действия (из-за более высокой частоты).

Все методы передачи также определяют разные скорости. Идея заключается в том, чтобы использовать разные показатели скорости в зависимости от текущих условий. Если беспроводной сигнал слабый, выбирается низкая скорость. Если сигнал сильный, то скорость можно повысить. Такая корректировка называется адаптацией скорости ( rate adaptation). Поскольку скорости могут различаться в десятки раз, хорошая адаптация скорости важнее хорошей производительности соединения. Разумеется, поскольку для возможности взаимодействия это не обязательно, в стандартах не говорится, каким именно способом нужно корректировать скорость.

Первый метод передачи, на который мы взглянем, — это 802.11b. Это технология расширенного спектра, поддерживающая скорости 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с, хотя на практике почти всегда удается удерживать ее на самом высоком уровне. Она похожа на систему CDMA, с которой мы познакомились ранее, за исключением того, что здесь только один код расширения спектра, который используется всеми пользователями. Расширение применяется для удовлетворения требованию FCC о том, что мощность должна быть распределена по диапазону ISM. Для стандарта 201.11b используется последовательность Баркера( Barker sequence). Ее отличительная особенность заключается в том, что автокорреляция низка, за исключением случаев, когда последовательности выровнены. Благодаря этому получатель может захватить начало передачи. Для того чтобы пересылать данные на скорости 1 Мбит/с, последовательность Баркера комбинируется с модуляцией BPSK, и с каждыми 11 чипами отправляется 1 бит. Чипы пересылаются со скоростью 11 Мчипов/с. Чтобы достичь скорости 2 Мбит/с, последовательность комбинируется с модуляцией QPSK, и с каждыми 11 чипами отправляются 2 бита. На более высоких скоростях дело обстоит по-другому. Вместо последовательности Баркера для конструирования кодов применяется техника под названием CCK( Complementary Code Keying, схема ключей дополнительного кода). На скорости 5,5 Мбит/с в каждом 8-чиповом коде отправляется 4 бита, а на скорости 11 Мбит/с — 8 бит.

Переходим к 802.11a, который поддерживает скорости до 54 Мбит/с в 5-гигагерцо-вом диапазоне ISM. Можно было бы подумать, что 802.11a появился раньше 802.11b, но это не так. Хотя группа 802.11a была основана раньше, стандарт 802.11b первым получил одобрение. Соответствующие продукты вышли на рынок раньше продуктов 802.11a частично еще и из-за сложностей работы в более высоком диапазоне 5 ГГц.