Popularnost Wi-Fi veza raste svakim danom, jer potražnja za ovom vrstom mreže raste ogromnom brzinom. Pametni telefoni, tableti, laptopi, sve-u-jednom, televizori, kompjuteri - sva naša oprema podržava bežičnu internet vezu bez koje je već nemoguće zamisliti život modernog čovjeka.

Tehnologije prijenosa podataka razvijaju se zajedno s izdavanjem nove tehnologije

Da biste odabrali mrežu koja odgovara vašim potrebama, morate se upoznati sa svim Wi-Fi standardima koji danas postoje. Wi-Fi Alliance je razvila više od dvadeset tehnologija povezivanja, od kojih su četiri najpopularnije danas: 802.11b, 802.11a, 802.11g i 802.11n. Najnovije otkriće proizvođača bila je modifikacija 802.11ac, čije su performanse nekoliko puta veće od karakteristika modernih adaptera.

Radi se o bežičnoj tehnologiji sa visokim certifikatom i široko je dostupna. Uređaj ima veoma skromne parametre:

Brzina prijenosa informacija - 11 Mbps;
Frekvencijski opseg - 2,4 GHz;
Radijus djelovanja (u nedostatku volumetrijskih pregrada) je do 50 metara.

Treba napomenuti da ovaj standard ima slabu otpornost na buku i nisku propusnost. Stoga, uprkos atraktivnoj cijeni ove Wi-Fi veze, njena tehnička komponenta znatno zaostaje za modernijim modelima.

802.11a standard

Ova tehnologija je poboljšana verzija prethodnog standarda. Programeri su se fokusirali na propusni opseg uređaja i njegovu frekvenciju takta. Zahvaljujući takvim promjenama, u ovoj modifikaciji nema utjecaja drugih uređaja na kvalitet mrežnog signala.

Frekvencijski opseg - 5 GHz;
Domet - do 30 metara.

Međutim, sve prednosti standarda 802.11a podjednako su nadoknađene njegovim nedostacima: smanjenim radijusom veze i visokom (u poređenju sa 802.11b) cijenom.

802.11g standard

Ažurirana modifikacija postaje lider današnjih standarda bežične mreže, budući da podržava uobičajenu 802.11b tehnologiju i, za razliku od nje, ima prilično veliku brzinu veze.

Brzina prijenosa informacija - 54 Mbps;
Frekvencijski opseg - 2,4 GHz;
Domet - do 50 metara.

Kao što vidite, brzina takta je pala na 2,4 GHz, ali se pokrivenost mrežom vratila na prethodne indikatore karakteristične za 802.11b. Osim toga, cijena adaptera je postala pristupačnija, što je značajna prednost pri odabiru opreme.

802.11n standard

Unatoč činjenici da se ova modifikacija već dugo pojavljuje na tržištu i ima impresivne parametre, proizvođači još uvijek rade na poboljšanju. Zbog činjenice da nije kompatibilan sa prethodnim standardima, njegova popularnost je niska.

Brzina prijenosa informacija - teoretski do 480 Mbit / s, ali u praksi ispada upola manje;
Frekvencijski opseg - 2,4 ili 5 GHz;
Domet - do 100 metara.

Budući da se ovaj standard još uvijek razvija, ima jednu karakteristiku: može biti u sukobu s opremom koja podržava 802.11n, samo zato što su proizvođači uređaja različiti.

Ostali standardi

Pored popularnih tehnologija, Wi-Fi Alliance je razvila i druge standarde za specijalizovanije aplikacije. Takve modifikacije koje obavljaju servisne funkcije uključuju:

802.11d- izrađuje kompatibilne bežične komunikacione uređaje različitih proizvođača, prilagođava ih karakteristikama prenosa podataka na nivou cijele zemlje;
802.11e- utvrđuje kvalitet poslanih medijskih datoteka;
802.11f- upravlja raznim pristupnim tačkama različitih proizvođača, omogućava vam da radite na isti način u različitim mrežama;

802.11h- sprečava gubitak kvaliteta signala pod uticajem meteorološke opreme i vojnih radara;
802.11i- poboljšana verzija zaštite ličnih podataka korisnika;
802.11k- prati opterećenje određene mreže i redistribuira korisnike na druge pristupne tačke;
802.11m- sadrži sve ispravke standarda 802.11;
802.11p- utvrđuje prirodu Wi-Fi uređaja koji se nalaze u dometu od 1 km i kreću se brzinom do 200 km/h;
802.11r- automatski pronalazi bežičnu mrežu u romingu i na nju povezuje mobilne uređaje;
802.11s- organizira potpuno povezanu vezu, gdje svaki pametni telefon ili tablet može biti ruter ili tačka povezivanja;
802.11t- ova mreža testira cijeli 802.11 standard, izdaje metode ispitivanja i njihove rezultate, postavlja zahtjeve za rad opreme;
802.11u- ova modifikacija je svima poznata iz razvoja Hotspot 2.0. Osigurava interakciju bežičnih i eksternih mreža;
802.11v- u ovoj tehnologiji se kreiraju rješenja za poboljšanje modifikacija 802.11;
802.11g- nedovršena tehnologija povezivanja frekvencija 3,65-3,70 GHz;
802.11w- standard pronalazi načine za jačanje zaštite pristupa prijenosu informacija.

Najnoviji i najnapredniji 802.11ac standard

Uređaji za modifikaciju 802.11ac korisnicima pružaju potpuno novi kvalitet rada na internetu. Prednosti ovog standarda uključuju sljedeće:

Velika brzina. 802.11ac prijenos podataka koristi šire kanale i višu frekvenciju, što povećava teorijsku brzinu na 1,3 Gbps. U praksi, propusnost je do 600 Mbps. Osim toga, uređaj baziran na 802.11ac prenosi više podataka po ciklusu.

Povećan broj frekvencija. Modifikacija 802.11ac opremljena je cijelim rasponom frekvencija od 5 GHz. Najnovija tehnologija ima jači signal. Adapter visokog opsega pokriva frekvencijski opseg do 380 MHz.
Područje pokrivenosti 802.11ac mrežom. Ovaj standard pruža širi opseg mreže. Osim toga, Wi-Fi veza radi čak i kroz betonske i suhozidne zidove. Smetnje od kućnih aparata i komšijskog interneta ni na koji način ne utiču na vašu vezu.
Ažurirane tehnologije. 802.11ac je opremljen MU-MIMO ekstenzijom, koja osigurava nesmetan rad više uređaja u mreži. Beamforming tehnologija otkriva klijentov uređaj i šalje mu nekoliko tokova informacija odjednom.

Nakon što ste se upoznali sa svim modifikacijama Wi-Fi veze koje danas postoje, lako možete odabrati mrežu koja odgovara vašim potrebama. Treba podsjetiti da većina uređaja sadrži standardni 802.11b adapter, koji također podržava 802.11g tehnologija. Ako tražite bežičnu mrežu 802.11ac, onda je broj uređaja opremljenih njome danas mali. Međutim, ovo je vrlo hitan problem i uskoro će sva moderna oprema preći na standard 802.11ac. Ne zaboravite da se pobrinete za sigurnost pristupa Internetu tako što ćete instalirati složeni kod na svoju Wi-Fi vezu i antivirus za zaštitu vašeg računara od virusnog softvera.

Bežične mreže standarda IEEE 802.11 rade u dva opsega: 2,4……2,483 GHz i u nekoliko opsega blizu 5 GHz, koji su nelicencirani. Postoji nekoliko mogućih topologija:

nezavisna osnovna servisna područja (nezavisni osnovni skupovi, IBSS),
osnovna servisna područja (osnovni servisni setovi, BSS),
proširena područja usluga (prošireni servisni setovi, ESS).

Rice. 4.8. Epizodna (ad-hoc) mreža

Rice. 4.9. Bežični LAN sa infrastrukturom

Rice. 4.10. Prošireno područje ESS bežičnog LAN-a

Standard 802.11 ima 3 varijante: 802.11a, b i g. U svim varijantama, informacije se prenose u batch modu, u zasebnim okvirima (paketima).

Standardna oprema 802.11b radi u opsegu od 2,4….2,483 GHz

-1, -1 . Brzina čipova u radio kanalu je 11 Mchip/s, a širina radio kanala je 22 MHz. U opsegu 2,4 GHz, fiksne su centralne frekvencije 13 radio kanala: 2412, 2417, 2422, 2427, 2432, 2437, 2442, 2447, 2452, 2457, 2462, 247 MHz. Prilikom prijema signal se podvrgava korelacionoj obradi, čime se značajno smanjuje efekat smetnji, kao u standardima ćelijske komunikacije sa kodnom podelom kanala.

802.11a uređaji rade na tri podopsega na 5 GHz. U podopsegu 5,15 .... 5,25 GHz, snaga prenosa je ograničena na 50 mW, u podopsegu 5,25 .... 5,35 GHz - 250 mW, au podopsegu 5,725 .... 5,825 GHz - 1 W. U ovim opsezima je dodijeljeno 12 kanala širine 20 MHz.

Prednost standarda 802.11a u odnosu na 802.11b je povećana brzina podataka po kadru: sa 6 na 54 Mbps. Da bi se to postiglo, standard 802.11a koristi OFDM modulaciju: Ortogonalno multipleksiranje s podjelom frekvencije - multipleksiranje s ortogonalnim frekvencijskim podjelom. Ova metoda se koristi za eliminaciju inter-simbolskih smetnji zbog širenja višestaznog signala pri visokim brzinama podataka (slika 4.11).

Sl.4.11. Višeputno širenje signala

Ideja koja stoji iza OFDM-a je da se tok podataka velike brzine podijeli na mnogo odvojenih tokova (desetine, stotine, hiljade!), prenosi svaki od podtokova na svojoj vlastitoj frekvenciji (podnosač), povećavajući dužinu simbola na jedinice i desetine milisekundi.

OFDM tehnologija (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - ortogonalna frekvencijska raznolikost, koja se koristi za eliminaciju inter-simbolskih smetnji u radio kanalima velike brzine. Umjesto prenosa n informacioni simboli digitalnog informacionog signala (DIS) na jednoj nosećoj frekvenciji (slika 4.12a), prenose se istovremeno na n frekvencije podnosača koje se nalaze u opsegu radio kanala (slika 4.12b). Između znakova uvode se zaštitni intervali takvog trajanja. Tg, tako da simboli koji pristižu usled višeputnog širenja radio talasa ne „puze” na sledeće sa zakašnjenjem. Dužina svakog znaka Tb povećava u odnosu na trajanje karaktera u originalnoj sekvenci u nTb /(Tb +Tg) jednom.

u cis (t)

n info simboli

u 1 t

u 2 t

u k t

u n t

Rice. 4.12. Princip OFDM tehnologije

Prijenos informacijskih simbola preko komunikacijskog kanala je prijenos kompleksnih brojeva. Signalne konstelacije za različite vrste modulacije prikazane su na Sl. 4.13.

Razmotrite primjer prijenosa 16-QAM simbola (slika 4.14).

Rice. 4.13. Signalne konstelacije koje se koriste u Wi-Fi, WiMA, LTE

Sl.4.14. 16-QAM signalna konstelacija

Simbol S k koji se prenosi na k-tom podnosiocu može se predstaviti kao

, gdje je amplituda simbola

i faza simbola

U primjeru na sl. 4.14,

drago

Analitički, OFDM signal je zbir harmonika:

(4.1)

Svi podnosači su osnovni harmonici F1: F k = kF 1, i frekvenciju F1 je strogo povezan sa trajanjem simbola: F 1 \u003d 1 / T b. Dakle, u vremenskom intervalu Tb odgovara k talasima frekvencije podnosača F k. Svaki lik S k može se posmatrati kao diskretni uzorak spektra na podnosaču F k. Amplituda k-tog podnosača ‒ faza ‒ Tokom oblikovanja signala u OFDM koristite inverznu (brzu) proceduru Fourierove transformacije. Na sl. 4.15 prikazuje podnosače sa frekvencijama F1 I F2 i nula početnih faza u vremenskom intervalu Tb.

Sl.4.15. Dva podnosioca u intervalu 0 – T b

Glavni problem u primjeni OFDM tehnologije je osigurati visok omjer signala i šuma u prijemniku. Formalno, prilikom prijema signala n podnosioci bi trebali raditi n nezavisni prijemnici. Međutim, spektri signala na susjednim podnosačima su superponirani jedan na drugi (slika 4.16). Zbog toga se prijem OFDM signala i odabir pojedinačnih simbola vrši primjenom postupka direktne (brze) Fourierove transformacije.

Sl.4.16. Spektar fragmenta OFDM signala

Razmislite kako prijemnik radi k th podnosač. Izvodi postupak direktne Fourierove transformacije:

(4.2)

Na frekvenciji F k = kF 1

Na bilo kojem drugom podnositelju Fp= pF 1

Pošto je integral (površina) sinusoide tokom jednog perioda 0 (slika 4.17), a na intervalu Tb naslagani cijeli broj │p-k│ sinusoidni periodi.

Sl.4.17. Za određivanje površine sinusoida

Dakle, uz tačan izbor vremena integracije, interferencija od signala drugih podnosača jednaka je 0. Međutim, prilikom izračunavanja integrala (4.2) potrebno je pokrenuti funkcije sa nultom početnom fazom, tj. obezbediti koherentan prijem signala U tu svrhu, pristupna tačka (AP) u downlink radio kanalu i pretplatnički terminal u uzlaznom radio kanalu, pored simbola informacija, prenosi referentni signali , tj. poznati kompleksni brojevi C(n), prihvatajući što prijemnik obezbeđuje neophodnu faznu korekciju i skaliranje amplituda primljenih signala.

Prilikom odašiljanja (formiranja) OFDM signala, koristi se inverzna diskretna Fourierova transformacija (inverzni FFT); pri prijemu - direktna diskretna Fourierova transformacija (FFT). OFDM signal se generiše na smanjenoj frekvenciji sa naknadnim prijenosom spektra na frekvenciju radio kanala.

U gard intervalu Tg između znakova (slika 4.12) prenosi ciklički prefiks (CP - Cyclic Prefix) - kraj sljedećeg znaka s trajanjem Tg(Sl. 4.18).

Rice. 4.18. OFDM simbol sa cikličkim prefiksom

Oni to rade za smanjenje smetnji unutar simbola (interferencija unutar simbola). Kada ne bi postojao ciklički prefiks, tada bi se pri izračunavanju integrala (4.2) zakasneli zraci koji su stigli nakon početka integracije uklapali u vremenski interval 0‒ Tb, necijeli broj perioda podnosioca. Kao rezultat, pojavila bi se greška u izračunavanju integrala (4.3), a integrali (4.4) ne bi nestali. Prilikom odašiljanja SR sa kašnjenjem snopa ne većim od Tg, na intervalu integracije Tb bilo koji podnosač ima cijeli broj svojih perioda i integrali (4.4) su jednaki nuli.

U standardu 802.11a, 48 podnosača se koristi za prenos informacija (ukupno 52). Referentni signali se prenose na 4 podnosača. Trajanje simbola Ts=3,2 µs, trajanje pauze Tp=0,8 µs. Udaljenost između susjednih frekvencija MHz. Sa 2-PM modulacijom po podnosiocu, brzinom podataka (bez zaštitnog kodiranja)

Prilikom prelaska na metode višepozicijske modulacije

Mbps,

Mbps

Glavne karakteristike standarda 802.11a date su u tabeli. 4.4.

„Bežične mreže, postojeće i projektovane, omogućavaju određeno preklapanje na granici svojih područja primjene. Ove tehnologije koegzistiraju kako bi stvorile mnoge nove, uzbudljive mogućnosti,” rekao je Sean Maloney, izvršni direktor Intelove komunikacijske grupe. U članku će se govoriti o karakteristikama standarda IEEE 802.11n, a dat će se i primjeri hardvera kompatibilnog sa ovim standardom bežičnog prijenosa podataka.

Uvod

Dok je Wi-Fi tehnologija idealna za bežične implementacije na malim područjima, WiMAX i 3G standardi omogućavaju pristup na velike udaljenosti, pružajući pokrivenost od jedne do šest milja, čime se omogućava pristup stambenim zgradama, infrastrukturi naselja, transportu itd. 3G je ITU specifikacija za bežične komunikacije velike brzine. Ova vrsta bežične veze je kompatibilna sa GSM, TDMA i CDMA. 3G generacija će omogućiti daljinski bežični pristup za glas i podatke.

3G je najbolja alternativa za mobilne uređaje kao što su PDA, PDA i mobilni telefoni. Ultra Wide Band Access - UWB (Ultra Wide Band) je projekat bežične mreže klase WPAN koji može pružiti visoke brzine prijenosa podataka (do 400 Mbps) na kratkim udaljenostima. Među najzanimljivijim aplikacijama ultraširokopojasnog pristupa je bežični USB (wUSB) standard, koji će interakciju računarske periferije i potrošačke elektronike dovesti na fundamentalno novi nivo.

Koegzistirajuće 3G, UWB, Wi-Fi i WiMAX tehnologije omogućit će razmjenu podataka bilo kada, bilo gdje je potrebna povezanost. U međuvremenu je prisutan trend usporavanja uvođenja optičkih mreža u iščekivanju novih mogućnosti za bežične tehnologije. Inženjeri svoje napore usmjeravaju na razvoj bežičnih komunikacionih uređaja, koji će popularizirati širokopojasne bežične komunikacije.

Budući da postoji stalan trend povećanja performansi uređaja i, shodno tome, propusnog opsega njihovih interfejsa, postoji stalni razvoj WLAN standarda i pojavljuju se nove generacije WLAN-ova.

Kao odgovor na ove trendove, formiran je IEEE TGn (IEEE TGn) kako bi izvršio razvoj sljedeće generacije WLAN standarda. Prema rezultatima IEEE TGn studije, u toku je razvoj standarda IEEE 802.11n, čija će brzina prijenosa podataka premašiti 100 Mbps.

I, što je vrlo važno, 802.11n tehnologija podržava sve prethodne glavne platforme, uključujući poslovne mreže i mobilne platforme, kao i potrošačku elektroniku. Dva stuba na kojima počiva novi standard - veća propusnost i MIMO (Multiple Input Multiple Output, multiple input, multiple output) tehnologija - ispunjavaju zahtjeve visokih performansi ove generacije WLAN-ova. Istovremeno, visoke performanse nisu moguće bez rekonstrukcije sloja kontrole pristupa (MAC). Zaustavimo se detaljnije na evoluciji ovog standarda.

Tabela 1.

Razvoj standarda IEEE 802.11n

IEEE 802.11 (WLAN) standard je usvojen kao komplementarna tehnologija IEEE 802.3 (Ethernet) standardu velike brzine za prijenosne i mobilne uređaje. Razlog za uspješnu primjenu je taj što podržava povećanje brzine prijenosa podataka uz relativno nisku cijenu. Standardi IEEE 802.11, IEEE 802.11b i IEEE 802.11a/g pružaju brzine podataka od 2 Mbps, s, 11 Mbps i 54 Mbps, respektivno.

IEEE radna grupa je napravila neke promjene u 802.1, nazvavši novu specifikaciju 802.11n. Glavni zahtjev u razvoju standarda je postizanje većih performansi i veće brzine prijenosa podataka. Imajte na umu da IEEE 802.11b/. 11a/. 11g pružaju slojeve za prijenos podataka velike brzine preko različitih fizičkih slojeva (PHY).

Standard IEEE 802.11n treba da ostvari visoke performanse sa višim PHY slojem i povećanom brzinom kontrole pristupa medijima (MAC). Proces razvoja standarda IEEE 802.11n ima tri faze:

faza 1 - faza pripreme (od januara do septembra 2002.);
faza 2 - studija mogućnosti za povećanje performansi (IEEE 802.11 HTSG rad od septembra 2002. do septembra 2003.);
faza 3 - razvoj standarda IEEE 802.11n; Rad radne grupe (TGn) u ovoj oblasti započeo je u septembru 2003. godine i očekuje se da će se završiti u martu 2007. godine.

Prvi formalni sastanak (Faza 1) o povećanju količine prijenosa podataka prema IEEE 802 standardima održan je januara 2002. godine u Dallasu, Teksas (SAD). Na ovom sastanku gospodin Džons je predstavio visoke zahteve za povećanje brzine prenosa podataka - više od 100 Mbps za standard IEEE 802.11, i opisao tehničke aspekte implementacije, kao što su: metode modulacije, tehnike kodiranja, napravio pregled metoda prostornih multipleksiranje (MIMO) i najavio potrebu za udvostručenjem propusnog opsega u poređenju sa standardom IEEE 802.11a. U Sidneju, saradnici IEEE 802, koji su se sastali u maju 2002. godine, dokazali su da postoji teoretska gornja granica performansi IEEE 802.11 protokola.

Tokom druge faze donošenja odluke o dizajnu, utvrđeno je pet kriterijuma za razvoj standarda:

Široki tržišni potencijal: odnosno mogućnost široke primene, više korisnika i uravnoteženih troškova.
Kompatibilnost: kompatibilnost zahtijeva očuvanje SAP interfejsa MAC, kao za postojeće 802.11 standarde. Novi standard mora biti definiran u formatu i strukturi koji su kompatibilni sa postojećim 802.11 standardima.
Prepoznatljivi identitet: svaki IEEE 802 standard će imati skup razlika od drugog IEEE 802 standarda.
Tehnička izvodljivost: studije u prvoj i drugoj fazi projekta pokazale su tehničku izvodljivost standarda. Osim toga, pouzdana WLAN rješenja već postoje danas.
Ekonomska svrsishodnost: ekonomska izvodljivost uključuje korelacije poznatih faktora troškova, formuliše razumne zahtjeve troškova za implementaciju standarda i procjenjuje ukupni nivo troškova.

Prvi formalni sastanak Radne grupe za IEEE 802.11n (TGN) (faza 3) održan je u septembru 2003. godine u Singapuru. Kao rezultat toga, IEEE 802.11n standard je trebao biti u potpunosti objavljen u martu 2007. Kako se saznalo, parametri IEEE 802.11n bi trebali obezbijediti dva faktora: poboljšanje performansi MAC sloja i rekonstrukciju PHY.

Ako je s rekonstrukcijom PHY nivoa sve manje-više jasno (glavni zahtjev je povećanje propusnosti), onda s MAC nivoom sve nije tako jednostavno. Rekonstrukcija poruke, odnosno razumno smanjenje servisnih polja uz kodiranje, naziva se normalizacija. Normalizacijom poruka postižemo veće performanse (TUL - Throughput Upper Limit) u prijenosu podataka. Postojanje TUL-a pokazuje da kako se brzina podataka povećava bez smanjenja troškova (drugim riječima, bez normalizacije), performanse su ozbiljno ograničene čak i u slučajevima kada je brzina podataka beskonačno visoka. Drugim riječima, smanjenje troškova je neophodno za standard IEEE 802.11 kako bi se postigli navedeni zahtjevi visokih performansi.

Performanse - TUL - definiraju se na sljedeći način:

TUL = 8Ldata / 2Tp+Tphy+Tdifs+Tsifs+(CWmin-1)Tslot/2.

Normalizacija podataka pomaže da se utvrdi razlika između brzine prenosa podataka i performansi. Na primjer, normalizirani protok je 1 pri 180 Mbps kada je veličina korisnog opterećenja 100 bajtova. Normalizovana propusnost dostiže 70% pri 180 Mbps kada je veličina korisnog opterećenja 1500 bajtova (Slika 1).

Rice. 1. a) Grafičke vrijednosti MT i TUL za IEEE 802.11 specifikaciju. b) Normalizovani dodatni troškovi u zavisnosti od brzine prenosa podataka i veličine korisnog opterećenja

MT - maksimalna propusnost;

LDATA - korisne informacije u bajtovima;

Tp, Tphy - servisni bitovi preambule zaglavlja PHY fizičkog sloja;

Tslot, Tsifs, Tdifs - vremenski intervali: kratki (SIFS), diferencirani (DIFS).

Drugi način da se poveća brzina podataka IEEE 802.11 standarda je koncept kompresije MAC okvira. Mehanizmi kompresije petlje (MSC) pružaju mnoge prednosti. Prije svega, prijenosom dugog ciklusa može se postići više performansi nego prijenosom kraćeg ciklusa. Koristeći ove mehanizme, sistem može postići bolje performanse prenosom dužih ciklusa. Još jedna važnija prednost je da ovi mehanizmi mogu smanjiti troškove. Bez ovih mehanizama, za prijenos svakog ciklusa potrebno je posebno zaglavlje. Sa ovim mehanizmima, naprotiv, umjesto nekoliko zaglavlja za različite cikluse, koristit će se samo jedno. Konačno, korištenje ovih mehanizama može pomoći u smanjenju prosječnog kašnjenja. U suprotnom, drugi ili kasniji ciklus će se prenijeti mnogo kasnije. Uz ove mehanizme, informacije će se prenositi mnogo brže. Pojavljuje se jedan problem - u kojoj vrijednosti treba biti ukupna dužina komprimovanog ciklusa. Jedno je jasno - da broj komprimiranih ciklusa ne bi trebao biti veći od praga na čijem se presjeku ne može osigurati pouzdanost poruke. Isto tako, ukupna dužina komprimiranih ciklusa mora biti manja od drugog praga koji je manji ili jednak pragu fragmentacije poruke.

Svrha ovih mehanizama nije izgradnja ogromnih komprimiranih ciklusa, već uključuje odabir razumnog kompromisnog rješenja. Preveliki ciklusi mogu imati loše performanse. Također, komprimirani ciklus ne zadržava mehanizam fragmentacije. U stvari, predloženi mehanizmi zahtijevaju da ukupna dužina komprimovanog ciklusa bude manja od praga fragmentacije. Dakle, dobijamo nekomprimovani ciklus, koji je prvobitno proizveden prethodnim mehanizmom fragmentacije. S druge strane, komprimirani ciklus neće biti fragmentiran jer je ukupna dužina manja od praga fragmentacije.

Dakle, IEEE 802.11n standard nastavlja da se unapređuje kako bi pružio veće brzine prenosa podataka. Ističemo nadzemne bitove kao fundamentalni problem neefikasnosti MAC sloja. Jednostavno povećanje brzine prijenosa podataka "na čelo" definitivno ne može pomoći u rješavanju problema. Ne treba zaboraviti da je zaglavlje vrlo veliko ako je brzina podataka visoka ili je veličina okvira pretjerano mala. Stoga su jednostavno potrebni novi efikasni načini za nadogradnju MAC nivoa. Predloženo je nekoliko opcija za poboljšanje nivoa MAC-a - smanjenje servisnih bitova pomoću kompresije ciklusa. Kao rezultat proučavanja svih aspekata ovog problema i njegovih perspektiva, formulisana je gornja granica performansi korišćenjem šeme ciklusne kompresije. MIMO tehnologija zaslužuje posebnu pažnju kao osnovu za sljedeće generacije bežičnih mreža. Upotreba MIMO-a vam omogućava da postignete:

Brzi prijenos podataka, povećanjem broja korištenih tokova podataka;
Pruža mogućnost uspostavljanja veze između više tokova podataka;
Kao rezultat toga, doprinosi povećanju brzine prijenosa podataka u odnosu na SISO sistem.

MIMO tehnologija je toliko zanimljiva i višestruka da njeno razmatranje izlazi iz okvira ovog članka.

Wi-Fi Plus

Tržište WLAN-a raste, vođeno eksplozijom multimedijalnih mogućnosti u modernoj elektronici. Prema ABI-ju, od marta 2005. godine, oko 150 miliona 802.11n WLAN čipseta će biti prodato u 2008. godini. Metalink je trenutno neprikosnoveni lider u implementaciji 802.11n standarda u svijetu. Kompanija je razvila i proizvela WLAN Plus čipset u skladu sa zahtevima standarda 802.11n (slika 2).

Rice. 2. WLAN Plus čipset

Proizvođač pozicionira WLAN Plus čipset kao osnovu za bežične uređaje za aplikacije kao što su:

automatizacija zgrada i objekata;
individualna medicinska dijagnostička oprema;
industrijska automatizacija, kontrola i nadzor procesa;
kontrola pristupa i rasvjete;
osobna računala i periferna oprema;
potrošačka elektronika;
IP telefonija.

WLAN Plus tehnologija pruža visoke performanse i, zahvaljujući svojim jedinstvenim tehničkim mogućnostima, ima mnogo aplikacija koje nisu dostupne za hardver drugih proizvođača elektronskih komponenti. Jedan mogući primjer korištenja 802.11n čipseta prikazan je na slici 1. 3.

Rice. 3. Primjer korištenja 802.11n čipseta

Ključne karakteristike WLAN Plus

WLAN Plus je kompletna arhitektura sa dva čipa, čip za pristup PHY fizičkom sloju sa MIMO tehnologijom (MtW8150) i čip MAC sloja MtW8170. Navodimo glavne karakteristike WLAN Plus čipseta:

Podrška za 2x2 ili 2x3 MIMO tehnologiju kako bi se osigurale visoke performanse i kvalitet usluge.
Opseg radne frekvencije PHY čipa je 4,9 ... 5,6 GHz pri brzini prijenosa podataka do 243 Mbps.
Mogućnost povećanja opsega radnih frekvencija.
Usklađen sa 802.11a i podrška za 802.11b/g.
Podrška za dodatne sigurnosne šeme (WPA2, 802.11i).
Podrška za (WMM) (bežični multimedijalni) 802.11e.
Ugrađena podrška za PCI, Ethernet i druga sučelja.

Radio primopredajnik MtW8150, čiji je blok dijagram prikazan na sl. 4 je samostalni RFIC čip sa MIMO podrškom. To je osnovni element Metalinkovog WLAN Plus rješenja. Imajte na umu da mikrokolo ima ugrađeni lokalni oscilator (LO - Local Oscillator, lokalni oscilator), koji služi ne samo mikrokolu MtW8150, već je dostupan i za taktiranje drugih elemenata kola. MtW8150 koristi direktnu konverziju frekvencije i treba mu eksterni SAW filter podešen na osnovni pojas. RF RSSI detektor omogućava preciznu automatsku kontrolu (AGC) uređaja kao i najbolju eliminaciju smetnji u klasi. Za proizvodnju MtW8150 čipa koristi se proizvodni proces na SiGe podlozi. Mikrokolo je smješteno u TAPP (Thin Array Plastic Package) plastično kućište dimenzija samo 11x11 mm. Nazivni radni napon je 3,0 V, što omogućava nesmetano korištenje mikrokola u prijenosnim uređajima sa vlastitim napajanjem. MtW8150 koristi dva puna RF kanala dizajnirana da budu u skladu sa IEEE 802.11n MIMO tehnologijom. Osim toga, napominjemo da čip MtW8150 implementira dva primopredajnika u sastavu: AGC i RSSI.

Rice. 4. Funkcionalni dijagram MtW8150

WLAN Plus arhitektura

Ključne karakteristike arhitekture čipseta (slika 5) su sljedeće:

prva svjetska 2×2 MIMO podrška u jednom čipu;
osigurana kompatibilnost standarda IEEE 802.11n i IEEE 802.11a;
podrška za EVM modulacije do QAM 64;
najbolje spektralne karakteristike u klasi;
korištenje prostornog multipleksiranja za prijenos ili primanje dva nezavisna toka podataka na istom frekvencijskom kanalu;
dva kompletna i nezavisna RF kola;
20 MHz kanali za IEEE 802.11a kompatibilnost;
dijeljenje frekvencije jednog lokalnog oscilatora LO između više kola čipseta;
podrška za high-bit MIMO (npr. 4x4) sa stvarnim radom;
podrška za prebacivanje prijemne antene;
dinamičko razdvajanje podataka u kanalima za prilagođavanje promjeni SNR-a;
povratna informacija za Tx/Rx kalibraciju;
brzo i jednostavno paralelno sučelje;
brzo prebacivanje između prijema i prijenosa;
jednostavan interfejs sa kontrolerom osnovnog pojasa;
odvojeno upravljanje za svaki RF krug;
nezavisna kontrola snage;
podrška za BPSK, QPSK, 16-QAM i 64-QAM.

Rice. 5. WLAN Plus arhitektura

Sa ovim kompletom, programeri IEEE 802.11 uređaja mogu se fokusirati na razvoj vlastite aplikacije umjesto na probleme implementacije WLAN-a. To vam omogućava da značajno smanjite troškove projekta i osigurate brže vrijeme izlaska na tržište.

Evaluation Kit

Komplet za evaluaciju (Slika 6) omogućava korisnicima da testiraju opremu i procene mogućnosti Metalink WLAN Plus MIMO tehnologije. Komplet za evaluaciju WLAN Plus vam omogućava da:

procjena mogućnosti Metalink MtW8170 i MtW 8150 čipseta;
razvoj aplikacije za WLAN, uzimajući u obzir posebnosti čipseta;
pružanje mogućnosti za brzo dovođenje proizvoda na tržište uz minimalne troškove.

Rice. 6. Izgled kompleta za evaluaciju

Komplet se sastoji od dvije ploče: mPCI ploče i kontrolne ploče. Kontrolna ploča se koristi zajedno sa mPCI za pružanje dodatnih opcija interfejsa sa WLAN Plus MIMO modulom. Kontrolna ploča sadrži mPCI slot, Ethernet i USB 2.0 interfejs konektore za povezivanje sa drugim uređajima. mPCI ploča sadrži Metalink WLANPlus MIMO čipset, MtW8170, kontroler osnovnog pojasa i MtW8150 radio primopredajnik. Podržane su MIMO 2x2 i 2x3 konfiguracije, a mPCI interfejs vam omogućava da povežete bilo koji uređaj koji ima mPCI interfejs.

Softverska podrška

Komplet za evaluaciju WLAN Plus dolazi sa softverom za Windows XP i Linux operativne sisteme. Softverska struktura WLAN Plus čipseta je prikazana na sl. 7. U zaključku, želim da napomenem da je softverska arhitektura takva da vam omogućava da u budućnosti poboljšate i dodate konfiguracije koje trenutno nisu podržane od strane WLAN sistema. Ovaj aspekt se čini veoma relevantnim sa stanovišta aplikacija skaliranja, što je posebno važno u današnjim uslovima naglog rasta zahteva za elektronskom opremom.

Rice. 7. Struktura prema WLAN Plus

Sveprisutnost bežičnih mreža, razvoj hotspot infrastrukture, pojava mobilnih tehnologija sa integriranim bežičnim rješenjem (Intel Centrino) doveli su krajnje korisnike (da ne spominjemo korporativne korisnike) da sve više pažnje posvećuju bežičnim rješenjima. Ovakva rješenja se prvenstveno smatraju sredstvom za implementaciju mobilnih i fiksnih bežičnih lokalnih mreža i sredstvom za online pristup internetu.

međutim, krajnji korisnik koji nije mrežni administrator obično nije baš pametan u mreži, što im otežava da naprave pravi izbor prilikom kupovine bežičnog rješenja, posebno s obzirom na niz proizvoda koji su danas u ponudi. Brzi razvoj bežične tehnologije doveo je do toga da su korisnici, koji nemaju vremena da se naviknu na jedan standard, primorani prijeći na drugi, s još većim brzinama prijenosa. Ovdje se, naravno, radi o porodici bežičnih komunikacijskih protokola poznatih kao IEEE 802.11, koja uključuje 802.11, 802.11b, 802.11b+, 802.11a, 802.11g, 802.11g+ protokole već na horizontu, i novi standard na horizontu 802.11n. A ako ovoj velikoj porodici dodamo takve sigurnosne protokole i QoS kao što su 802.11e, 802.11i, 802.11h itd., onda postaje jasno da ovo nije nimalo lako razumjeti.

Kako bismo olakšali život onima koji se žele pridružiti svijetu bežičnih komunikacija, ali ne znaju odakle da počnu, odlučili smo sastaviti kratak vodič, nakon čitanja kojeg čitatelj može razumjeti glavne razlike između 802.11 porodice bežičnih protokola i razumiju osnovne principe bežičnih mreža.

Fizički sloj porodice 802.11 protokola

Glavna razlika između standarda porodice 802.11 leži u načinima kodiranja informacija i rezultirajućim razlikama u brzinama prijema/prenosa. Svi bežični protokoli su zasnovani na tehnologiji Spread Spectrum (SS), što podrazumijeva da se inicijalno uskopojasni (u smislu širine spektra) korisni informacijski signal konvertuje tokom prijenosa na način da je njegov spektar mnogo širi od spektra originalni signal, odnosno spektar signala kao da je razmazan po frekventnom opsegu. Istovremeno sa širenjem spektra signala dolazi do preraspodjele spektralne gustine energije signala - energija signala se također "razmazuje" po spektru. Kao rezultat toga, maksimalna snaga konvertovanog signala je mnogo niža od snage originalnog signala. Istovremeno, nivo korisnog informacijskog signala može se doslovno uporediti s razinom prirodne buke, zbog čega signal postaje na neki način "nevidljiv" - jednostavno se gubi na nivou prirodne buke.

Za nelicenciranu upotrebu u Evropi i SAD (u tom spektralnom opsegu funkcionišu protokoli porodice 802.11), dodeljen je radio opseg od 2400 do 2483,4 MHz, namenjen za upotrebu u industriji, nauci i medicini (industrija, nauka i Medicina, ISM) i pod nazivom ISM- raspon), kao i od 5725 do 5875 MHz, ali je snaga predajnika strogo regulirana, koja je ograničena na 100 mW u Evropi (ETSI ograničenja) i 1 W u SAD (FCC). ograničenja). Tehnologija širenja spektra koristi se za organiziranje dijeljenja radio opsega u tako teškim uvjetima. Protokoli 802.11b/g koriste tehnologiju Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS).

IEEE 802.11 standard

Prvi standard bežičnog umrežavanja, koji je poslužio kao osnova za čitavu porodicu bežičnih komunikacionih protokola, bio je IEEE 802.11. Danas ne postoje rješenja zasnovana samo na ovom protokolu, ali zaslužuje posebnu raspravu, makar samo zato što je uključen kao podskup 802.11b i 802.11g protokola.

Standard 802.11 predviđa korištenje frekvencijskog opsega od 2400 do 24835 MHz i brzine prijenosa od 1 i 2 Mbps. Podaci su kodirani korištenjem DSSS metode sa Barkerovim kodovima od 11 čipova. Pri brzini informacija od 1 Mbit/s, stopa ponavljanja pojedinačnih čipova Barkerove sekvence je 11–106 čipova/s, a propusni opseg takvog signala je 22 MHz.

Za modulaciju sinusoidnog signala nosioca (proces koji je potreban za informacijski sadržaj signala nosioca), koristi se relativna binarna fazna modulacija (Differential Binary Phase Shift Key, DBPSK).

Brzina informacija od 1 Mbps je obavezna u standardu IEEE 802.11 (osnovna brzina pristupa), ali 2 Mbps (poboljšana brzina pristupa) je opciono. Za prenos podataka ovom brzinom koristi se DSSS tehnologija sa Barkerovim kodovima od 11 čipova, ali se za modulaciju nosećeg talasa koristi relativna kvadraturna fazna modulacija (Differential Quadrature Phase Shift Key).

Pri brzini informacija od 2 Mbps, stopa ponavljanja pojedinačnih čipova Barkerove sekvence ostaje ista, odnosno 11–106 čipova/s, te se, posljedično, širina spektra prenesenog signala ne mijenja.

IEEE 802.11b standard

Protokol IEEE 802.11b, usvojen u julu 1999. godine, svojevrsno je proširenje osnovnog 802.11 protokola i, pored brzina od 1 i 2 Mbps, omogućava brzine od 5,5 i 11 Mbps. Za rad pri brzinama od 5,5 i 11 Mbps, umjesto Barkerovih sekvenci sličnih šumu, koriste se takozvane CCK sekvence od osam čipova (Complementary Code Keying, CCK) za proširenje spektra.

Upotreba CCK kodova omogućava kodiranje 8 bita po simbolu brzinom od 11 Mbps i 4 bita po simbolu brzinom od 5,5 Mbps. U oba slučaja, brzina simbola je 1,385X106 simbola u sekundi (11/8 = 5,5/4 = 1,385).

Vrijednosti faza koje određuju elemente CCK sekvence zavise od niza bitova ulaznih informacija. Pri brzini prenosa od 11 Mbps, potrebno je poznavanje 8 bita (4 dibita) ulaznih podataka da bi se jedinstveno odredila CCK sekvenca. Prvi dibit ulaznih podataka određuje fazni pomak cijelog karaktera u odnosu na prethodni, a preostalih 6 bitova se koristi za specificiranje same CCK sekvence. Budući da 6 bitova podataka može imati 64 različite kombinacije, IEEE 802.11b protokol koristi jednu od 64 moguća osmobitna CKK sekvence za kodiranje svakog znaka, a to omogućava da se 6 bitova kodira u jednom prenesenom znaku. Budući da je svaki simbol dodatno fazno pomaknut u odnosu na prethodni simbol u zavisnosti od vrijednosti prvog dibita, a fazni pomak može imati četiri vrijednosti, dobijamo da je u svakom simbolu kodirano 8 bitova informacija.

CCK sekvence

CCK sekvence karakteriše činjenica da je zbir njihovih autokorelacionih funkcija za bilo koji ciklički pomak različit od nule uvijek nula.

Standard IEEE 802.11b bavi se složenim komplementarnim sekvencama koje sadrže elemente sa različitim fazama. Svaki element ovog niza je kompleksan broj iz skupa sljedećih osam vrijednosti: 1, -1, j, -j, 1+j, 1-j, -1+j, -1-j. Kompleksna reprezentacija signala je samo zgodan matematički alat za predstavljanje fazno modulisanog signala. Dakle, vrijednost sekvence jednaka 1 odgovara signalu koji je u fazi sa signalom generatora (tj. nema faznog pomaka), a jednaka –1 odgovara signalu van faze (fazni pomak je jednako p), itd.

Glavna razlika između CCK sekvenci i prethodno razmatranih Barkerovih kodova je u tome što ne postoji striktno definisana sekvenca kojom je bilo moguće kodirati logičku nulu ili jedinicu, već čitav skup sekvenci. A pošto svaki element niza može uzeti jednu od osam vrijednosti, ovisno o vrijednosti faza, može se kombinirati dovoljno veliki broj različitih CCK sekvenci. Ovo omogućava kodiranje nekoliko bitova informacija u jednom prenesenom simbolu, čime se povećava brzina prijenosa informacija.

Pri brzini prijenosa od 5,5 Mbit/s, 4 bita su već kodirana u jednom simbolu, što određuje polovinu brzine informacija. Ovom brzinom koriste se već razmatrane CCK sekvence, koje se formiraju po istim pravilima - jedina razlika je u broju korištenih CCK sekvenci i pravilu za njihov izbor.

Za specifikaciju svih članova CCK sekvence koriste se 4 bita ulaznih informacija, odnosno 2 dibita. Prvi dibit, kao i ranije, postavlja vrijednost pomaka faze cijelog simbola, a drugi dibit se koristi za odabir jedne od četiri moguće CCK sekvence. Ako uzmemo u obzir da je svaki simbol dodatno fazno pomaknut u odnosu na prethodni za jednu od četiri moguće vrijednosti, onda to omogućava da se 4 informacijska bita kodiraju u jednom simbolu.

Uzimajući u obzir moguće brzine prenosa od 5,5 i 11 Mbps u 802.11b protokolu, do sada smo zanemarili pitanje zašto je potrebna brzina od 5,5 Mbps ako upotreba CCK sekvenci omogućava prenos podataka brzinom od 11 Mbps. Teoretski, to je tačno, ali samo ako se okruženje smetnji ne uzme u obzir. U realnim uslovima, šum kanala za prenos i, shodno tome, odnos nivoa šuma i signala može se pokazati takvim da prenos velikom brzinom informacija (tj. kada je mnogo bitova informacija kodirano u jednom simbolu) postaje nemoguć zbog na njihovo pogrešno prepoznavanje. Ne ulazeći u matematičke detalje, samo napominjemo da što je viši nivo šuma komunikacionih kanala, to je niža brzina prenosa informacija. Istovremeno, važno je da prijemnik i predajnik pravilno analiziraju okruženje smetnji i odaberu prihvatljivu brzinu prenosa.

Pored CCK sekvenci, 802.11b protokol opciono obezbeđuje alternativni metod kodiranja pri brzinama prenosa od 5,5 i 11 Mbps - paketno konvoluciono kodiranje PBCC. I upravo je ovaj način kodiranja činio osnovu 802.11b + protokola - proširenja 802.11b protokola. Zapravo, 802.11b+ protokol kao takav službeno ne postoji, međutim, ovo proširenje su nekada podržavali mnogi proizvođači bežičnih uređaja. Protokol 802.11b+ pruža još jednu brzinu podataka - 22 Mbps koristeći PBCC tehnologiju.

Konvolucijsko kodiranje binarnog paketa PBCC

Ideja konvolucionog kodiranja (Packet Binary Convolutional Coding, PBCC) je sljedeća. Dolazna sekvenca bitova informacija se transformiše u konvolucionom koderu na način da svaki ulazni bit odgovara više od jednog izlaznog bita, odnosno konvolucioni enkoder dodaje određene redundantne informacije originalnom nizu. Ako, na primjer, svaki ulazni bit odgovara dva izlazna bita, onda se govori o konvolucionom kodiranju sa stopom r = 1/2.

Glavna prednost konvolucionih enkodera je otpornost na buku sekvence koju formiraju. Činjenica je da se uz redundantnost kodiranja, čak i u slučaju grešaka prijema, može precizno vratiti originalni niz bitova.

Dibit generiran u konvolucionom koderu se kasnije koristi kao simbol koji se prenosi, ali ovaj dibit je prvo fazno moduliran i, ovisno o brzini prijenosa, moguća je binarna, kvadraturna, pa čak i osmopozicijska fazna modulacija.

Kao što vidite, PBCC tehnologija je prilično jednostavna. Za razliku od DSSS tehnologija (Barker kodovi, CCK sekvence), ovdje se ne koristi tehnologija proširenja spektra zbog korištenja sekvenci sličnih šumu, međutim, proširenje spektra na standardnih 22 MHz također je omogućeno u ovom slučaju. U tu svrhu koriste se varijacije mogućih QPSK i BPSK signalnih konstelacija.

U PBCC metodi, dvije signalne konstelacije QPSK i BPSK se koriste za proširenje spektra izlaznog signala.

Pri 5,5 Mbps, dibit generiran brzinom 1/2 konvolucionog enkodera koristi BPSK binarnu faznu modulaciju, a pri 11 Mbps, QPSK kvadraturnu faznu modulaciju. Istovremeno, za brzinu od 11 Mbps, jedan ulazni bit se kodira u svaki simbol i brzina bita odgovara brzini simbola, a pri brzini od 5,5 Mbps brzina je jednaka polovini brzine simbola (pošto svaki ulazni bit u ovom slučaju odgovara dva izlazna znaka). Stoga, i za 5,5 Mbps i za 11 Mbps, brzina simbola je 11X106 simbola u sekundi.

Za brzinu od 22 Mbps, u poređenju sa PBCC šemom koju smo već razmatrali, prijenos podataka ima dvije razlike. Prvo se koristi fazna 8-pozicijska fazna modulacija (8-PSK), odnosno faza signala može imati osam različitih vrijednosti, što omogućava da se 3 bita kodiraju u jednom simbolu. Drugo, pored konvolucionog enkodera, u kolo je dodan i koder za ubijanje (Puncture) iz sljedećeg razloga: redundantnost konvolucionog enkodera jednaka 2 (za svaki ulazni bit postoje dva izlazna bita) je prilično visoka i pod određenim uslovima okruženja buke je nepotrebno, tako da možete smanjiti redundantnost tako da, na primjer, svaka dva ulazna bita odgovaraju tri izlazna bita. U tu svrhu, naravno, moguće je razviti odgovarajući konvolucijski enkoder sa konvolucionom stopom kodiranja od 2/3, ali je bolje u kolo dodati poseban interpunkcijski enkoder, koji će jednostavno uništiti dodatne bitove.

Nakon što smo se pozabavili principom rada punktuiranog kodera, vratimo se na razmatranje PBCC kodiranja brzinom od 22 Mbps u 802.11b+ protokolu.

Konvolucijski enkoder (r = 1/2) prima podatke brzinom od 22 Mbps. Nakon što se redundancija doda u konvolucioni enkoder, bitovi sa bitskom brzinom od 44 Mbps ulaze u interpunkcijski koder, u kojem se redundantnost smanjuje tako da postoje tri izlazna bita za svaka četiri ulazna bita. Stoga, nakon točkastog kodera, brzina toka će biti već 33 Mbit/s (ne informacija, već ukupna brzina, uzimajući u obzir dodane redundantne bitove). Rezultirajuća sekvenca se šalje u 8-PSK fazni modulator, gdje su svaka tri bita spakovana u jedan simbol. U ovom slučaju, brzina prijenosa će biti 11-106 simbola u sekundi, a brzina informacija će biti 22 Mbps.

Odnos između brzina prenosa i tipa kodiranja u standardu 802.11b/b+ dat je u tabeli. jedan.

* Brzina od 22 Mbps se odnosi samo na 802.11b+ protokol.

IEEE 802.11g standard

Standard 802.11g je logičan razvoj standarda 802.11b i uključuje prijenos podataka u istom frekventnom opsegu, ali većim brzinama. Osim toga, 802.11g je potpuno kompatibilan sa 802.11b, što znači da svaki 802.11g uređaj mora podržavati 802.11b uređaje. Maksimalna brzina prijenosa u 802.11g je 54 Mbps.

U razvoju 802.11g razmatrane su dvije konkurentske tehnologije: OFDM metoda ortogonalne podjele frekvencije i metoda binarnog burst kodiranja PBCC, opciono implementirana u standardu 802.11b. Kao rezultat toga, standard 802.11g je baziran na kompromisnom rješenju: OFDM i CCK tehnologije se koriste kao osnovne, a opciono je predviđena upotreba PBCC tehnologije.

U 802.11g protokolu, PBCC tehnologija kodiranja može se opciono (ali ne nužno) koristiti pri brzinama od 5,5; jedanaest; 22 i 33 Mbps. Općenito, u samom standardu, brzine prijenosa od 1 su obavezne; 2; 5.5; 6; jedanaest; 12 i 24 Mbps i veće brzine prenosa od 33, 36, 48 i 54 Mbps su opcione. Osim toga, ista brzina prijenosa može se ostvariti različitim tehnikama modulacije. Na primjer, brzina prijenosa od 24 Mbps može se postići i sa višefrekventnim OFDM kodiranjem i hibridnim CCK-OFDM tehnikama kodiranja.

Jedina stvar koju još nismo spomenuli je tehnika hibridnog kodiranja. Da biste razumjeli suštinu ovog pojma, zapamtite da svaki prenijeti paket podataka sadrži zaglavlje/preambulu sa informacijama o usluzi i polje podataka. Kada se govori o paketu u CCK formatu, to znači da se zaglavlje i podaci okvira prenose u CCK formatu. Slično, kada se koristi OFDM tehnologija, zaglavlje okvira i podaci se prenose korištenjem OFDM kodiranja. Sa CCK-OFDM tehnologijom, zaglavlje okvira je kodirano korištenjem CCK kodova, ali se podaci okvira prenose korištenjem višefrekventnog OFDM kodiranja. Dakle, CCK-OFDM tehnologija je svojevrsni hibrid CCK i OFDM. Međutim, CCK-OFDM tehnologija nije jedina hibridna tehnologija: kada se koristi PBCC paketno kodiranje, zaglavlje okvira se prenosi pomoću CCK kodova, a podaci okvira se kodiraju pomoću PBCC.

IEEE 802.11a standard

Standardi 802.11b i 802.11g o kojima smo gore govorili odnose se na frekvencijski opseg od 2,4 GHz (od 2,4 do 2,4835 GHz), dok standard 802.11a pretpostavlja korištenje već većeg frekventnog opsega (od 5,15 do 5,350 GHz i od 5,725 GHz do 5,725 GHz). ). U SAD-u, ovaj opseg se naziva opsegom nelicencirane nacionalne informacijske infrastrukture (UNII).

U skladu sa FCC pravilima, UNII frekvencijski opseg je podijeljen u tri podopsega od 100 MHz, koji se razlikuju po ograničenjima maksimalne snage zračenja. Niski opseg (5,15 do 5,25 GHz) je samo 50 mW, srednji opseg (5,25 do 5,35 GHz) je 250 mW, a visoki opseg (5,725 do 5,825 GHz) je do 1 vat. Upotreba tri frekvencijska podopsega ukupne širine od 300 MHz čini standard 802.11a najširim u 802.11 familiji standarda i omogućava da se cijeli frekventni opseg podijeli na 12 kanala širine 20 MHz, od kojih osam leži u 200 MHz rasponu od 5,15 do 5,35 GHz, a ostala četiri - u rasponu od 100 megaherca od 5,725 do 5,825 GHz. Istovremeno, četiri gornja frekvencijska kanala, koji daju najveću snagu prijenosa, koriste se uglavnom za prijenos signala na otvorenom.

Protokol 802.11a je zasnovan na tehnici frekventnog ortogonalnog multipleksiranja (OFDM). Za razdvajanje kanala koristi se inverzna Fourierova transformacija sa prozorom od 64 frekvencijska podkanala. Pošto je širina svakog od 12 kanala definisanih u standardu 802.11a 20 MHz, svaki podkanal ortogonalne frekvencije je širok 312,5 kHz. Međutim, od 64 ortogonalna podkanala, samo 52 se koriste, a njih 48 se koristi za prijenos podataka (podatkovni tonovi), a ostali se koriste za prijenos servisnih informacija (pilot tonovi).

Ortogonalno multipleksiranje frekvencije (OFDM)

Posljedica multipath interferencije je izobličenje primljenog signala. Višestruke smetnje su svojstvene svakom tipu signala, ali posebno negativno utiču na širokopojasne signale, jer se kao rezultat smetnje neke frekvencije dodaju u fazi, što dovodi do povećanja signala, dok druge, na naprotiv, nisu u fazi, što uzrokuje slabljenje signala na datoj frekvenciji. Što se tiče multipath interferencije, razlikuju se dva ekstremna slučaja. U prvom slučaju, maksimalno kašnjenje između različitih signala ne prelazi trajanje jednog simbola, a interferencija se javlja unutar jednog prenesenog simbola. U drugom slučaju, maksimalno kašnjenje između različitih signala je veće od trajanja jednog simbola, te se kao rezultat smetnje dodaju signali koji predstavljaju različite simbole i nastaje tzv. inter-symbol interferencija (Inter Symbol Interference, ISI). .

U OFDM tehnologiji, u svakom od frekvencijskih podkanala, brzina prenosa podataka se može učiniti ne previsokom, što stvara preduslove za efikasno suzbijanje međusimbolskih smetnji.

Kod frekventne podjele, potrebno je da širina pojedinačnog kanala, s jedne strane, bude dovoljno uska da minimizira izobličenje signala unutar pojedinačnog kanala, a s druge strane dovoljno široka da obezbijedi potrebnu brzinu prijenosa. Osim toga, kako bi se ekonomično iskoristio cjelokupni propusni opseg kanala koji se dijeli na podkanale, poželjno je frekvencijske podkanale postaviti što gušće, uz izbjegavanje međukanalnih smetnji, kako bi se osiguralo da kanali potpuno su nezavisni jedno od drugog. Frekvencijski kanali koji ispunjavaju gore navedene zahtjeve nazivaju se ortogonalni. Noseći signali svih frekvencijskih podkanala (ili bolje rečeno, funkcije koje opisuju ove signale) su ortogonalni jedni prema drugima. I iako se sami frekvencijski podkanali mogu djelomično preklapati jedni s drugima, međutim, ortogonalnost signala nosioca jamči frekvencijsku neovisnost kanala jedan od drugog i, posljedično, odsustvo međukanalnih smetnji.

Jedna od ključnih prednosti OFDM-a je kombinacija visoke brzine prijenosa s efektivnom otpornošću na više putanja. Preciznije, OFDM tehnologija kao takva ne eliminiše višestruko širenje, ali stvara preduslove za eliminisanje efekta intersimbolske interferencije. Činjenica je da je sastavni dio OFDM tehnologije zaštitni interval (Guard Interval, GI) - ciklično ponavljanje kraja simbola, pričvršćenog na početku simbola. Zaštitni interval je redundantna informacija i u tom smislu smanjuje korisnu (informacijsku) brzinu prijenosa, ali upravo on služi kao zaštita od pojave međusimbolskih smetnji. Ova suvišna informacija se dodaje prenesenom simbolu na predajniku i odbacuje kada se simbol primi na prijemniku.

Prisutnost zaštitnog intervala stvara vremenske praznine između pojedinačnih simbola, a ako trajanje zaštitnog intervala premašuje maksimalno vrijeme kašnjenja signala zbog višeputnog širenja, onda se inter-simbolska interferencija ne javlja.

U pogledu tehnike modulacije, 802.11a protokol se ne razlikuje mnogo od 802.11g. Pri niskim bitnim brzinama koriste se BPSK i QPSK, dok se pri visokim brzinama koriste 16-QAM i 64-QAM. Osim toga, 802.11a protokol omogućava korištenje konvolucionog kodiranja za poboljšanje otpornosti na buku. Budući da brzina konvolucionog kodiranja može biti različita, kada se koristi isti tip modulacije, brzina prijenosa je različita.

U OFDM metodi, trajanje jednog simbola, zajedno sa zaštitnim intervalom, je 4 μs, pa će stoga brzina ponavljanja impulsa biti 250 kHz. Uzimajući u obzir da je jedan bit kodiran u svakom podkanalu, a takvih podkanala ima ukupno 48, dobijamo da će ukupna brzina prenosa biti 250 kHz X 48 kanala = 12 MHz. Ako je brzina konvolucionog kodera 1/2, tada će brzina prijenosa podataka biti 6 Mbps. Ako je konvoluciona brzina kodiranja 3/4, tada će brzina informacija biti 9 Mbps. Ukupno, 802.11a protokol omogućava korištenje osam različitih načina prijenosa koji se međusobno razlikuju po brzini, tipu modulacije i korištenoj brzini konvolucionog kodiranja (Tabela 2). Istovremeno, naglašavamo da su u samom 802.11a protokolu obavezne samo brzine od 6, 12 i 24 Mbps, a sve ostalo opciono.

Mehanizmi dijeljenja u 802.11 mrežama

Do sada smo se, s obzirom na različite bežične komunikacione protokole porodice 802.11, koncentrisali na fizički (PHY) sloj, koji određuje metode kodiranja/dekodiranja i modulacije/demodulacije signala tokom njegovog prijenosa i prijema. Međutim, pitanja kao što je regulacija dijeljenja medija definirana su na višem nivou - na sloju pristupa medijima, koji se naziva MAC sloj (Media Access Control). Na nivou MAC-a se uspostavljaju pravila za istovremeno dijeljenje medija za prijenos podataka od strane nekoliko čvorova bežične mreže.

Potreba za postojanjem regulatornih pravila je sasvim očigledna. Zamislite šta bi se dogodilo kada bi svaki čvor bežične mreže, bez poštovanja ikakvih pravila, počeo da prenosi podatke u zraku. Kao rezultat interferencije nekoliko takvih signala, čvorovi kojima je poslana informacija bila namijenjena ne samo da bi je ne bi mogla primiti, već čak ni razumjeti da je ta informacija upućena njima. Zato je neophodno postojanje strogih regulatornih pravila koja bi trebalo da odrede kolektivni pristup mediju za prenos podataka. Ovakva pravila kolektivnog pristupa mogu se figurativno uporediti sa pravilima puta, koja regulišu dijeljenje puteva svih učesnika u saobraćaju.

802.11 MAC sloj definira dvije vrste dijeljenja medija: Distributed Coordination Function (DCF) i Point Coordination Function (PCF).

DCF funkcija distribuirane koordinacije

Na prvi pogled, dijeljenje medija za prijenos podataka ne izgleda teško: sve što je potrebno je osigurati da svi čvorovi prenose podatke samo kada je medij slobodan, odnosno kada nijedan od čvorova ne prenosi podatke. Međutim, takav mehanizam će neminovno dovesti do kolizija, jer je vjerovatno da će dva ili više čvorova odjednom, pokušavajući pristupiti mediju za prijenos podataka, odlučiti da je medij slobodan i započeti simultani prijenos. Zbog toga je potrebno razviti algoritam koji može smanjiti vjerovatnoću kolizija i istovremeno garantirati jednak pristup mediju za prijenos podataka za sve mrežne čvorove.

Jedna od opcija za organizovanje takvog ravnopravnog pristupa mediju za prenos podataka je funkcija distribuirane koordinacije (DCF), zasnovana na metodi višestrukog pristupa sa detekcijom nosioca i mehanizmu za izbegavanje kolizije (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, CSMA/CA ). Sa takvom organizacijom, svaki čvor, prije početka prijenosa, osluškuje medij, pokušavajući da detektuje signal nosioca, i samo ako je medij slobodan, može započeti prijenos podataka.

Međutim, kao što smo već napomenuli, u ovom slučaju je vjerovatnoća sudara velika, a da bi se smanjila vjerovatnoća takvih situacija koristi se mehanizam za izbjegavanje sudara (CA). Suština ovog mehanizma je sljedeća. Svaki čvor u mreži, uvjeravajući se da je medij slobodan prije početka prijenosa, čeka određeni vremenski period. Ovaj interval je nasumičan i sastoji se od dvije komponente: obaveznog DIFS intervala (DCF Interframe Space) i nasumično odabranog intervala odbrojavanja (Backoff Time). Kao rezultat, svaki mrežni čvor čeka nasumično vrijeme prije početka prijenosa, što prirodno uvelike smanjuje mogućnost kolizije, jer je vjerovatnoća da će dva mrežna čvora čekati isto vrijeme izuzetno mala.

Da bi se garantovao jednak pristup mediju za prenos podataka za sve čvorove mreže, potrebno je definisati algoritam za odabir trajanja perioda odbrojavanja u skladu sa tim. Ovaj interval, iako nasumičan, bira se iz skupa nekih diskretnih vremenskih intervala, odnosno jednak je cijelom broju elementarnih vremenskih intervala, koji se nazivaju vremenskim intervalima (SlotTime). Za odabir intervala odbrojavanja, svaki mrežni čvor formira takozvani Contention Window (CW), koji se koristi za određivanje broja vremenskih slotova tokom kojih je stanica čekala prije emitiranja. Minimalna veličina prozora je 31 vremenski interval, a maksimalna 1023 vremenska mjesta.

Kada host pokuša da pristupi mediju za prenos podataka, nakon obaveznog DIFS perioda čekanja, pokreće se procedura odbrojavanja, odnosno odbrojavanje brojača vremenskog slota počinje od izabrane vrednosti prozora. Ako je tokom čitavog perioda čekanja medij ostao slobodan, tada čvor započinje prijenos.

Nakon uspješnog prijenosa, prozor se ponovo formira. Ako je tokom vremena čekanja prijenos započeo drugi mrežni čvor, tada se vrijednost brojača odbrojavanja zaustavlja i prijenos podataka se odlaže. Nakon što se okruženje oslobodi, ovaj čvor ponovo pokreće proceduru odbrojavanja, ali sa manjom veličinom prozora, određenom prethodnom vrednošću brojača odbrojavanja, i, shodno tome, sa nižom vrednošću vremenskog ograničenja. U ovom slučaju, očigledno je da što više puta čvor odgađa prijenos zbog zauzetog okruženja, veća je vjerovatnoća da će sljedeći put dobiti pristup mediju za prijenos podataka.

Razmatrani algoritam za implementaciju višestrukog pristupa mediju za prenos podataka garantuje jednak pristup medijumu svih čvorova mreže. Međutim, s ovim pristupom i dalje postoji vjerovatnoća sudara. Jasno je da je moguće smanjiti vjerovatnoću kolizija povećanjem maksimalne veličine generiranog prozora, ali to će povećati vrijeme kašnjenja prijenosa, a samim tim i performanse mreže. Stoga se sljedeći algoritam koristi u DCF metodi za minimiziranje kolizija. Nakon svakog uspješnog prijema okvira, strana koja prima potvrdu potvrđuje uspješan prijem nakon kratkog perioda SIFS (Short Interframe Space) slanjem prijema odgovora - ACK (ACKnowledgement) okvira. Ako dođe do kolizije tokom prijenosa podataka, strana koja odašilje ne prima ACK okvir o uspješnom prijemu, a tada se veličina prozora za prijenosni čvor gotovo udvostručuje. Dakle, ako je za prvi prijenos veličina prozora 31 utor, onda je za drugi pokušaj prijenosa već 63, za treći - 127, za četvrti - 255, za peti - 511, a za sve naredne pokušaje - 1023 slotovi. Posljedično, veličina prozora se dinamički povećava, kako broj sudara raste, što omogućava, s jedne strane, da se smanje vremenska kašnjenja, as druge strane, da se smanji vjerovatnoća sudara.

Razmatrani mehanizam za regulisanje kolektivnog pristupa mediju za prenos podataka ima jedno usko grlo. Ovo je takozvani problem skrivenih čvorova. Zbog prisutnosti prirodnih prepreka, moguće je da se dva mrežna čvora ne mogu čuti direktno; takvi čvorovi se nazivaju skrivenim. Za rješavanje problema skrivenih čvorova, DCF funkcija opciono pruža mogućnost korištenja RTS/CTS algoritma.

RTS/CTS algoritam

U skladu sa RTS/CTS algoritmom, svaki mrežni čvor, prije slanja podataka, prvo šalje posebnu kratku poruku pod nazivom RTS (Ready-To-Send) i znači da je ovaj čvor spreman za slanje podataka. Takva RTS poruka sadrži informacije o trajanju predstojećeg prenosa i o primaocu i dostupna je svim čvorovima u mreži (osim, naravno, sakriveni od pošiljaoca). Ovo omogućava drugim čvorovima da odgode prijenos za vrijeme jednako trajanju reklamirane poruke. Prijemna stanica, nakon što je primila RTS signal, odgovara slanjem CTS (Clear-To-Send) signala, što ukazuje da je stanica spremna za prijem informacija. Nakon toga, stanica za odašiljanje šalje paket podataka, a prijemna stanica mora poslati ACK okvir koji potvrđuje prijem bez grešaka.

Sada razmotrite situaciju kada se mreža sastoji od četiri čvora: A, B, C i D (slika 1). Pretpostavimo da je čvor C u dosegu samo čvora A, čvor A je u dosegu čvorova C i B, čvor B je u dosegu čvorova A i D, a čvor D je u dosegu samo čvora B, tj. u mreži postoje skriveni čvorovi: čvor C je skriven od čvorova B i D, a čvor A je skriven od čvora D.

U takvoj mreži RTS/CTS algoritam omogućava da se nosi sa problemom kolizija, koji se ne može rešiti razmatranim osnovnim metodom organizovanja višestrukog pristupa u DCF. Neka čvor A pokuša poslati podatke čvoru B; da bi to uradio, šalje RTS signal, koji pored čvora B prima i čvor C, ali ne prima čvor D. Nakon što je primio ovaj signal, čvor C je blokiran, odnosno obustavlja pokušaje prenosa signala dok se ne završi prijenos između čvorova A i B. B, kao odgovor na primljeni RTS signal, šalje CTS okvir, koji čvorovi A i D primaju. Čvor D, nakon što je primio ovaj signal, također blokira za vrijeme trajanja prijenosa između čvorovi A i B.

RTS/CTS algoritam, međutim, ima svoje zamke, koje u određenim situacijama dovode do smanjenja efikasnosti korišćenja medija za prenos podataka. Na primjer, ponekad je moguće propagirati efekat lažnog blokiranja čvorova, što na kraju može dovesti do stupora u mreži.

Razmotrimo, na primjer, mrežu prikazanu na Sl. 2. Neka čvor B pokuša da pošalje podatke čvoru A šaljući mu RTS okvir. Pošto čvor C takođe prima ovaj okvir, potonji je blokiran za vreme trajanja prenosa između čvorova A i B. Čvor D, pokušavajući da pošalje podatke čvoru C, šalje RTS okvir, ali pošto je čvor C blokiran, to ne čini. primi odgovor i započinje proceduru odbrojavanja sa uvećanim prozorom. Istovremeno, RTS okvir koji šalje čvor D takođe prima čvor E, koji je, pogrešno pretpostavljajući da će nakon toga biti praćena sesija prenosa podataka od čvora D do čvora C, blokiran. Međutim, ovo je lažno zaključavanje, budući da nema pravog prijenosa između čvorova D i C, a takav fenomen lažnog blokiranja čvorova može dovesti do kratkotrajnog omamljivanja cijele mreže.

PCF Centralna koordinacijska funkcija

Gore opisani mehanizam distribuirane koordinacije DCF je osnova za 802.11 protokole i može se koristiti kako u bežičnim mrežama koje rade u Ad-Hoc načinu rada tako iu mrežama koje rade u infrastrukturnom načinu, odnosno u mrežama čija infrastruktura uključuje pristupnu tačku (Access Point, AP ).

Međutim, za mreže u infrastrukturnom režimu, malo drugačiji mehanizam za regulisanje višestrukog pristupa je prirodniji, poznat kao centralizovana koordinaciona funkcija (funkcija koordinacije tačke, PCF). Imajte na umu da je PCF mehanizam opcioni i da se odnosi samo na mreže sa pristupnom tačkom. U slučaju korišćenja PCF mehanizma, pristupna tačka je centar za koordinaciju interakcije (Point Coordinator, PC). Koordinacioni centar je odgovoran za upravljanje kolektivnim pristupom svih ostalih mrežnih čvorova mediju za prenos podataka na osnovu određenog algoritma anketiranja ili na osnovu prioriteta mrežnih čvorova. Koordinacioni centar anketira sve mrežne čvorove koji su uključeni u njegovu listu i na osnovu te ankete organizuje prenos podataka između svih čvorova mreže. Treba napomenuti da ovaj pristup u potpunosti eliminiše konkurentski pristup mediju, kao u slučaju DCF mehanizma, i onemogućava nastanak kolizija.

Funkcija centralizirane koordinacije ne poništava funkciju distribuirane koordinacije, već je dopunjuje tako što je postavlja na vrh. U određenom vremenskom periodu implementira se PCF mehanizam, zatim DCF, pa se sve opet ponavlja.

Da bi se mogli preplitati PCF i DCF modovi, neophodno je da pristupna tačka koja obavlja funkcije koordinacionog centra i implementira PCF režim ima prioritetni pristup mediju za prenos podataka. Ovo se može učiniti korištenjem istovremenog pristupa mediju (kao u DCF metodi), ali dopuštajući koordinacionom centru da koristi interval vremenskog ograničenja manji od DIFS. U ovom slučaju, ako koordinacioni centar pokuša pristupiti mediju, tada čeka kraj trenutnog prijenosa, a budući da mu se nakon detekcije „tišine” u eteru određuje minimalni režim čekanja, on prvi dobija pristup mediju.

IEEE 802.11 (Wi-Fi)

Bežične mreže standarda IEEE 802.11 rade u dva opsega: 2,4……2,483 GHz i u nekoliko opsega blizu 5 GHz, koji su nelicencirani. Postoji nekoliko mogućih topologija:

nezavisna osnovna servisna područja (nezavisni osnovni skupovi, IBSS),
osnovna servisna područja (osnovni servisni setovi, BSS),
proširena područja usluga (prošireni servisni setovi, ESS).

Nezavisna bazna uslužna zona je grupa stanica koje rade u skladu sa standardom 802.11 i međusobno komuniciraju direktno. IBSS se takođe naziva ad-hoc ili ad-hoc mreža. Na sl. Slika 6.8 pokazuje kako tri stanice opremljene 802.11 bežičnom mrežnom interfejs karticom (NIC) mogu formirati IBSS i komunicirati direktno jedna s drugom.

Rice. 6.8. Epizodna (ad-hoc) mreža

Tehnologija osnovnih servisnih područja pretpostavlja prisustvo posebne stanice: pristupne tačke AP (pristupna tačka). Pristupna tačka je centralna komunikacijska tačka za sve BSS-ove. Klijentske stanice ne komuniciraju direktno jedna s drugom. Umjesto toga, oni šalju poruke pristupnoj tački, a ona već šalje pakete informacija odredišnoj stanici. Pristupna tačka može imati uplink port preko kojeg je BSS povezan na žičanu mrežu (na primjer, Ethernet uplink za pristup Internetu). Stoga se BSS naziva mreža sa infrastrukturom. Na sl. 6.9 prikazuje tipičnu BSS infrastrukturu.

Rice. 6.9. Bežični LAN sa infrastrukturom

Više BSS infrastruktura može biti povezano preko njihovih uplink interfejsa. Tamo gdje je 802.11 na snazi, sučelje uzlazne veze povezuje BSS sa distributivnim sistemom (DS). Nekoliko BSS-ova međusobno povezanih kroz distributivni sistem formira prošireno područje usluga (ESS). Uplink do distributivnog sistema ne mora koristiti žičanu vezu. Specifikacije standarda 802.11 dozvoljavaju da se ovaj kanal izgradi kao bežični kanal. Ali češće, uzlazne veze do distributivnog sistema su žičane Ethernet veze. Na sl. 6.10 je primjer praktične implementacije ESS-a.

Područje koje pokriva BSS ili ESS sa pristupom Internetu naziva se hot spot. „Vruće tačke“ se stvaraju u hotelima, aerodromima, restoranima, studentskim domovima i samo na ulicama. Krajem 2004. godine u svijetu je radilo oko 50.000 „hot spotova“, a broj korisnika je dostigao
50 miliona ljudi. Brzo širenje WLAN usluga i veliki broj proizvođača hardvera zahtijevaju kompatibilnost hardvera i softvera koje nude različite kompanije. U tu svrhu je 1999. godine stvorena organizacija WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), koja je ubrzo transformirana u Wi-Fi Alliance. Uključuje programere i proizvođače 802.11 opreme, mrežne operatere i stručnjake. Glavni cilj alijanse je sertifikacija proizvedene opreme kako bi se osigurala interakcija Wi-Fi uređaja koje proizvode različite kompanije.

Rice. 6.10. Prošireno područje ESS bežičnog LAN-a

Standard 802.11 ima 3 varijante: 802.11a, b i g. U svim varijantama, informacije se prenose u batch modu, u zasebnim okvirima (paketima).

Standardna oprema 802.11b radi u opsegu od 2,4 ... .2,483 GHz. Kao što je spomenuto, ovaj asortiman je nelicenciran i u njemu rade mnogi drugi sistemi i uređaji. Da bi se smanjio efekat smetnji u 802.11b mrežama, predložene su 2 metode. Prvi je upotreba, kao u Bluetooth standardu, skokovitih frekvencija tokom prenosa svakog sledećeg kadra. Međutim, u praksi se obično koristi druga metoda: direktno širenje spektra popunjavanjem informacijskih simbola kodom za kodiranje.

U klasičnoj verziji 802.11b, informacije se prenose kao simboli brzinom od 1 MSym/s. Sa 2-PSK modulacijom, brzina prijenosa podataka u okviru je 1 Mbps, a sa 4-PSK je 2 Mbps. Kada se koristi direktno širenje spektra, svaki simbol je ispunjen m-čip sekvencom od 11 čipova (Barkerov kod): +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1 . Brzina čipova u radio kanalu je 11 Mchip/s, a širina radio kanala je 22 MHz. U opsegu 2,4 GHz, fiksne su centralne frekvencije 13 radio kanala: 2412, 2417, 2422, 2427, 2432, 2437, 2442, 2447, 2452, 2457, 2462, 247 MHz. Prilikom prijema signal se podvrgava korelacionoj obradi, čime se značajno smanjuje efekat smetnji, kao u standardima ćelijske komunikacije sa kodnom podelom kanala.

Upotreba širokopojasnog kanala omogućava, sa visokim odnosom signal/šum (15 - 17 dB), povećanje brzine prenosa podataka. U ovom slučaju, kodiranje se napušta i podaci se prenose brzinom simbola od 11 MSym/s sa 4-PSK modulacijom. Da bi se poboljšao kvalitet komunikacije tokom prenosa, koristi se redundantno kodiranje sa komplementarnim kodom CCK (Complementary Code Keying). Brzina podataka po kadru može biti 11 ili 5,5 Mbps.

Maksimalna snaga predajnika 802.11b uređaja je 100 mW u Evropi i 1 W u SAD.

802.11a uređaji rade na tri podopsega na 5 GHz. U podopsegu 5,15 .... 5,25 GHz, snaga prenosa je ograničena na 50 mW, u podopsegu 5,25 .... 5,35 GHz - 250 mW, au podopsezima 5,725 .... 5,825 GHz -
1 W. U ovim opsezima je dodijeljeno 12 kanala širine 20 MHz.

Prednost standarda 802.11a u odnosu na 802.11b je povećana brzina podataka po kadru: sa 6 na 54 Mbps. Da bi se to postiglo, standard 802.11a koristi OFDM modulaciju: Ortogonalno multipleksiranje s podjelom frekvencije - multipleksiranje s ortogonalnim frekvencijskim podjelom. Ova metoda se koristi za uklanjanje inter-simbolskih smetnji pri visokim brzinama podataka. Uzmimo tipičan primjer.

Neka postoji prijenos preko radio kanala sa simbolnom brzinom od B=40 Msymv/s. Kada se emituje na jednoj frekvenciji nosioca, trajanje simbola je s. Zamislite situaciju odašiljanja takvog signala u velikoj prostoriji (stanica, aerodrom, trgovački centar - slika 6.11).

Sl.6.11. Višeputno širenje signala

Da bi zrake naprijed i nazad stigle sa kašnjenjem od 1 simbola, razlika između njihovih putanja trebala bi biti samo m. Takvo kašnjenje se može primijetiti čak iu prilično velikoj prostoriji. Da biste otklonili problem smetnji među simbolima, trebate povećati dužinu simbola za 10, a još bolje za 100 puta. Tada će inter-simbolske smetnje biti primjetne na razlici putanje od 750 m. Odavde slijedi ideja koja leži u osnovi OFDM-a: podijeliti tok podataka velike brzine na mnogo zasebnih tokova (desetice!), prenijeti svaki od podtokova na svojoj vlastitoj frekvenciji ( podnosač), povećavajući dužinu simbola na jedinice milisekundi.

Generalizirani simbol je zbir simbola koji se prenose na N S podnosioci. Svi podnosioci mogu koristiti različite vrste modulacije: 2-PSK, 4-PSK, 8-PSK, 16-QAM ili 64-QAM. Vremenski dijagram OFDM signala je prikazan na sl. 6.12, gdje je broj i pojedinačni podnosioci su označeni.

Rice. 6.12. Struktura OFDM signala

Simboli su posebno odvojeni jedan od drugog pauzama trajanja T str, tako da u slučaju višeputnog signala, susjedni simboli ne "puze" jedan preko drugog.

Ukupni OFDM signal na može se predstaviti kao:

, (6.1)

gdje je kompleksna amplituda jednog odaslanog signala,

t s- vrijeme početka svakog pojedinačnog znaka,

Ts– trajanje simbola.

Spektralni uzorak OFDM signala je prikazan na sl. 6.13.

Rice. 6.13. Spektar OFDM signala

Da bi se mogli razlikovati signali koji se prenose na susjednim podnosačima pri prijemu, svi signali moraju biti međusobno ortogonalni. Ovaj uvjet je izvodljiv ako je udaljenost između susjednih podnosaca .

U standardu 802.11a, 48 podnosača se koristi za prenos informacija (ukupno 52). Trajanje simbola Ts=3,2 µs, trajanje pauze Tp=0,8 µs. Udaljenost između susjednih frekvencija MHz. Sa 2-PM modulacijom po podnosiocu, brzinom podataka (bez zaštitnog kodiranja)

Prilikom prelaska na metode višepozicijske modulacije

Mbps,

Mbps

U zavisnosti od situacije smetnji, standard 802.11a predviđa upotrebu adaptivne modulacije i šeme kodiranja. Glavne karakteristike standarda date su u tabeli. 6.4.

Tabela 6.4

Brzina prijenosa Mbps	Modulacija	Stopa koda	Broj simbola po podnosiocu	Broj simbola u OFDM simbolu	Broj bitova u OFDM simbolu
	2-FM	1/2
	2-FM	3/4
	4-FM	1/2
	4-FM	3/4
	16-KAM	1/2
	16-KAM	3/4
	64-KAM	2/3
	64-KAM	3/4

Standard 802.11g kombinuje mogućnosti 802.11a i b standarda u opsegu 2,4….2,483 GHz. Glavne karakteristike standarda date su u tabeli. 6.5. Pored CCK i OFDM, standard koristi redundantno binarno konvoluciono kodiranje paketa PBCC (paket binarno konvoluciono kodiranje) na brojnim brzinama.

Tabela 6.5

Brzina, Mbps	Metoda kodiranja
Neophodno	Opciono
	Barker sekvenca
	Barker sekvenca
5,5	CCK	PBCC
	OFDM	CCK-OFDM
		OFDM, CCK-OFDM
	CCK	PBCC
	OFDM	CCK-OFDM
		OFDM, CCK-OFDM
		PBCC
	OFDM	CCK-OFDM
		PBCC
		OFDM, CCK-OFDM
		OFDM, CCK-OFDM
		OFDM, CCK-OFDM

Pristup mreži pretplatničkih stanica i mogućnost odašiljanja okvira u 802.11 mrežama vrši se korištenjem koordinatnih funkcija. Koristeći distribuirana koordinatna funkcija DCF (funkcija distribucije koordinacije) sve stanice imaju isti prioritet i zauzimaju kanal na osnovu trka sa rollback tajmerima. Princip rada DCF-a ilustrovan je na Sl. 6.14.

Rice. 6.14. Rad stanica u DCF modu

Radne stanice slušaju radio kanal i čekaju dok se ne oslobodi (prijenos nosioca se zaustavlja). Na sl. 6.14, stanica 3 prva emituje, a stanice 1, 2 i 5 su spremne za prenos.Po završetku kadra stanice 3, slijedi obavezna međuokvirna praznina DIFS (34 ... .50 μs), nakon čega su stanice spremne za prenesu svoje pakete započinju svađu. Svaka od stanica pokreće takmičarski tajmer, gdje se unutar takmičarskog prozora postavljaju nasumični brojevi: 0 ... .. 7, 0 ... 63, a zatim do 127, 255, 511, 1023. Od trenutka takmičenja počinje, očitavanje tajmera počinje brzinom takta od 9 ... 20 μs. Prva stanica koja resetuje tajmer zauzima kanal (stanica 2 na slici 6.14). Ostali pamte sadržaj svojih tajmera (povratak) do sljedećeg meča. Tokom prenosa, kolizije su moguće kada dve stanice istovremeno resetuju svoje tajmere na nulu (stanice 4 i 5 na slici 6.14). Ovo rezultira proširenjem prozora za borbu, nakon čega slijedi ponovni prijenos okvira.

Pravi DCF pristupni algoritam koristi sigurniju proceduru (slika 6.15). Stanica koja pobedi u nadmetanju šalje kratki paket zahteva RTS prijemniku − Zahtjev za slanje, na koji dobija potvrdu o spremnosti primaoca da primi CTS - Očisti za slanje. Nakon toga slijedi prijenos informacijskog okvira. Petlja završava paket potvrde (ili nepotvrde) ACK okvira. Ovako se razmjenjuju datoteke pomoću TCP/IP protokola.

Rice. 6.15. Procedura pristupa mreži zasnovana na DCF-u

U ciklusu prenosa, ramovi RTS - CTS - Podaci - ACK su razdvojeni kratkim interframe intervalima SIFS (10 ... 16 μs). Stanice koje ne učestvuju u razmeni, prema informacijama sadržanim u RTS i CTS ramovima o trajanju ciklusa prenosa, postavljaju svoje NAV vektore (vektor mrežne alokacije). NAV je vrijeme očitavanja tajmera tokom kojeg je stanica u "sleep" modu i ne učestvuje u nadmetanju dok NAV ne postane 0.

Razmatrana metoda pristupa se koristi prilikom čitanja datoteka sa Interneta. Međutim, ne dozvoljava streaming video i, štaviše, IP telefoniju, gdje su dozvoljena kašnjenja signala strogo ograničena. Novi standard IEEE 802.11e pruža podršku za četiri klase saobraćaja u Wi-Fi mrežama, raspoređene po prioritetu:

Glas - telefonija sa kvalitetom prenosa na nivou daljine,

Video - televizijski prenos,

Najbolji napor - čitanje internetskih fajlova,

Pozadina - prijenos datoteka niskog prioriteta.

Ova klasifikacija odgovara klasama usluga mobilnih komunikacijskih mreža 3. generacije, što omogućava organiziranje interakcije mobilnih i Wi-Fi mreža. Implementacija standarda 802.11e moguća je samo u mrežama sa pristupnim tačkama, gde koordinatna funkcija tačke PCF (funkcija koordinacije tačaka). Slika 1 ilustruje princip rada PCF-bazirane mreže. 6.16.

Proces prijenosa određuje AP. Vrijeme prijenosa je podijeljeno na superfrejmove, čije trajanje prilagođava AP i može se mijenjati tokom prijenosa. Na početku svakog superframe-a, AP prenosi okvir signala. Postavlja trajanje superfrejma, maksimalnu veličinu okvira informacija i period bez sukoba. U ovom trenutku, razmjena informacija između pristupne tačke i stanica se odvija samo prozivanjem AP-a (sama stanica ne može zauzeti kanal). Istovremeno sa slanjem okvira za anketiranje, AP može poslati i informacijski okvir stanici. Kraj perioda bez sukoba označava AP slanjem okvira CF-End. Nakon toga, stanice, uključujući pristupne tačke, zauzimaju kanal na osnovu svađe. Ova metoda pristupa vam omogućava da organizirate prijenos paketa podataka konstantnom brzinom, što je neophodno za telefonski i striming saobraćaja.

Rice. 6.16. Prijenos podataka baziran na PCF-u

Mora se reći da funkcija koordinata PCF tačke ne pruža u potpunosti QoS parametre. Kako bi se podržao traženi kvalitet usluge, razvijen je poseban standard 802.11e. Uvodi koncept AC pristupnih kategorija, koje su izvedene iz grupe standarda 802.1D i definišu nivoe prioriteta. Ukupno postoje 4 kategorije pristupa (Tabela 6.6): glas (Glas), video (Video), najbolji pokušaj (Najbolji napor) i pozadina (Pozadina). Svaka kategorija je povezana s odgovarajućim tipom podataka.

Tabela 6.6

Kategorija pristupa	Opis	802.1D usklađenost
Glas	Najviši prioritet. Omogućava vam VoIP pozive sa malim kašnjenjem.	7, 6
Video	Daje prioritet u odnosu na prenos podataka. Jedan 802.11a ili 802.11g kanal može podržati jedan HDTV stream ili 4 SDTV streama. Kašnjenja su mala i stalna	5, 4
Best Effort	Saobraćaj aplikacije koji ne podržava QoS. Velika kašnjenja	0, 3
Pozadina	Saobraćaj niskog prioriteta za prijenos datoteka, poslove ispisa pisača i druge procese koji ne zahtijevaju posebne zahtjeve za kašnjenje ili propusnost	2, 1

Standard 802.11e definiše novu vrstu pristupa medijima za kvalitet usluge − hibridna koordinatna funkcija (hibridna koordinacijska funkcija, HCF). HCF definira dva mehanizma pristupa medijima:

· Pristup kanalu l zasnovan na sadržaju;

· Kontrolisani pristup kanalu.

Pristup kanalu zasnovan na sadržaju odgovara proširenom distribuiranom pristupu kanalu ( poboljšani distribuirani pristup kanalu, EDCA) i kontrolirani pristup kanalu odgovara HCF kontroliranom pristupu kanalu ( HCF kontrolirani pristup kanalu, HCCA). U 802.11e još uvijek postoje dvije faze rada unutar superokvira, periodi sukoba (CP) i periodi bez sukoba (CFP). EDCA se koristi samo u CP, a HCCA se koristi u oba perioda. HCF kombinuje PCF i DCF metode, zbog čega se naziva hibridnim. Rezultat transformacije MAC arhitekture prikazan je na sl. 6.17.

Rice. 6.17 MAC arhitektura

Stanica koja djeluje kao centralni koordinator za sve stanice unutar osnovnog skupa usluga koji podržava QoS ( QoS podržava BSS, QBSS), naziva se hibridni koordinator ( hibridni koordinator). On se, kao i koordinator tačke, nalazi unutar pristupne tačke. Klijentske stanice koje podržavaju QoS nazivaju se QSTA.

802.11e stanica kojoj je odobren pristup mediju neće koristiti radio resurse duže od onih navedenih u standardu. Ovaj novi uvod se zove prenosivost ( mogućnost prijenosa, TXOP). TXOP je interval tokom kojeg je stanici dozvoljeno da prenosi pakete. Definisano je vremenom početka i trajanjem. TXOP koji postoji u pristupu medijima zasnovanom na sukobima naziva se EDCA-TXOP. Slično, TXOP koji postoji u kontrolisanom pristupu medijima naziva se HCCA-TXOP. Trajanje EDCA-TXOP ograničeno je parametrom TXOPlimit, čija se vrijednost kontinuirano prenosi kroz određeni informacioni element polja beacon okvira.

Još jedno poboljšanje standarda je da nijedna stanica ne može emitovati kada je vrijeme za prijenos okvira signala. Ovo smanjuje očekivano kašnjenje beacona, što hibridnom koordinatoru daje bolju kontrolu nad okruženjem, posebno kada se opcioni CFP koristi nakon okvira beacona.

U novom standardu, stanica može slati pakete direktno drugoj stanici u QBSS-u bez komunikacije sa pristupnom tačkom. U starom standardu, u okviru mreže sa infrastrukturom, svi paketi razmene podataka između stanica išli su samo preko pristupne tačke.

Podrška za QoS u EDCA-i omogućava korištenje koncepata kao što su kategorije pristupa i skup nezavisnih objekata vraćanja ( backoff entiteti). Svaka 802.11e stanica može imati više istovremenih rezervnih objekata, s tim objektima dodijeljenim različitim prioritetima prema skupu parametara specifične kategorije pristupa ( EDCA skup parametara). Kao što je gore pomenuto, postoje četiri kategorije pristupa, odnosno u svakoj stanici postoje četiri objekta vraćanja (Sl. 6.18). EDCA skup parametara daje prioritet pristupu medijima definiranjem pojedinačnih među-okvirnih praznina, prozora sukoba i drugih parametara.

Rice. 6.18. Četiri kategorije pristupa u jednoj stanici

Svaka kategorija pristupa ima svoje interframe intervale ( arbitražni međuokvirni prostor, AIFS), slično DIFS-u, ali različitog trajanja. Osim toga, veličina prozora za borbu se mijenja ovisno o prioritetu prometa.

6. 5. IEEE 802.16 - WiMAX

WiMAX-Interoperabilnost širom svijeta za pristup mikrovalnoj pećnici

Tabela 6.7

Glavne karakteristike WiMAX standarda

Tabela 6.8

Neprofitna organizacija WiMAX (World Interoperability for Microwave Access - interakcija opreme za pristup mreži na mikrotalasnim frekvencijama širom svijeta) osnovana je kako bi promovirala razvoj bežične opreme za pristup širokopojasnim mrežama na osnovu IEEE 802.16 specifikacije za bežične mreže, certifikaciju takve opreme za kompatibilnost i interoperabilnost, te ubrzati njeno izlazak na tržište.

Standard 802.16 omogućava rad u opsegu od 2 ... 11 GHz i 10-66 GHz (slika 6.1). U opsegu od 10-66 GHz, radio komunikacija je moguća samo u slučaju direktne vidljivosti između tačaka. U ovom opsegu se koristi direktna modulacija nosioca (režim jednog nosioca).

U opsegu od 2…11 GHz, specifikacije radio interfejsa omogućavaju rešavanje problema radio komunikacije u višeputnim uslovima iu odsustvu vidnog polja (NLOS - Non-Line-Of-Sight). WMAN-SC2 zračni interfejs koristi modulaciju jednog nosioca, WMAN zračni interfejs - OFDM - ortogonalnu frekvencijsku modulaciju (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sa brzom Fourierovom transformacijom od 256 tačaka i do 2048 tačaka. Certificirani frekventni opsezi za fiksne i mobilne WiMAX profile prikazani su na Sl.1.

Fiksni WiMAX profili– 3,5 GHz (FDD): 3,5; 7; (256)

3,5 GHz (TDD): 3,5; 7; (256)

5,8 GHz (TDD): 10 (256)

Mobilni WiMAX profili- 2,3 - 2,4 GHz: 5 (512); 10 (1024); 8,75(1024);

svi TDD-ovi 2,305 - 2,320 GHz: 3,5 (512); 5 (512)

2,345 - 2,360 GHz: 10 (1024)

2,496 - 2,69 GHz: 5 (512); 10 (1024)

3,3 - 3,4 GHz: 5 (512); 7 (1024); 10 (1024)

3,4 - 3,8 GHz: 5 (512)

3,4 - 3,6 GHz: 7 (1024)

3,6 - 3,8 GHz: 10 (1024)

Pored navedenih, moguće je dodijeliti kanale u opsezima od 5,7 GHz,
1,710 - 1,755: 2,110 - 2,155 GHz.

Standard 802.16 koristi sljedeća sučelja:

1. WirelessMAN-SC (10 - 66 GHz)

2. WirelessMAN-SCa (2 - 11 GHz; licencirani opsezi)

3. WirelessMAN-OFDM (2 - 11 GHz; licencirani opsezi)

6. WirelessMAN-OFDMA - Ortogonalna frekvencijska podjela višestruki pristup

(2 - 11 GHz; licencirani opsezi)

5. WirelessHUMAN (2 - 11 GHz; nelicencirani opsezi)

Interfejsi 3 i 5 pružaju Mesh mogućnosti - umrežavanje sa punom topologijom za ubrzanje prijenosa prometa.

Inverzna Fourierova transformacija određuje OFDM talasni oblik. Korisno trajanje simbola je Tb. Poslednji deo Tg perioda simbola, koji se naziva zaštitni interval, koristi se da eliminiše efekat višeputnog širenja ortogonalnih komponenti signala (slika 6.19).

Rice. 6.19. Format simbola na jednoj frekvenciji

U frekvencijskom domenu, signal je karakteriziran spektralnim karakteristikama (slika 6.20). Sadrži podnosače za prenos podataka, pilot signale i zaštitne intervale koji se nalaze na rubovima opsega.

Rice. 6.20. Opis signala u frekvencijskom domenu

OFDM simbol karakteriziraju sljedeći parametri:

BW je nominalni propusni opseg kanala.

Nused - broj korištenih podnosača.

N je stopa uzorkovanja. Ovaj parametar, u kombinaciji sa BW i Nused, određuje razmak podnosača i trajanje simbola. Potrebne vrijednosti ovog parametra definirane su u tabeli 6.6.

G je omjer trajanja zaštitnog intervala (prefiksa) i korisnog vremena. Ova vrijednost može biti 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Tb.

NFFT: broj tačaka Fourierove transformacije,

Brza brzina: Fs=pod (n*BW/0,008)*0,008 (BW- propusni opseg u MHz),

-∆f: razmak podnosača, definisan kao: Fs/NFFT,

Tb= 1/∆f – trajanje konverzije simbola,

Tg=G*Tb – trajanje zaštitnog intervala (CP),

Ts=Tb+Tg – trajanje OFDM simbola,

Ts/ NFFT - interval uzorkovanja.

Glavni parametri OFDM kanala standarda 802.16a dati su u tabeli. 6.9.

Tabela 6.9.

Trajanje simbola u zavisnosti od propusnog opsega kanala dato je u tabeli. 6.10.

Tabela 6.10

Šeme modulacije i kodiranja za standard 802.16-2004 su sažete u tabeli. 6.11.

Tabela 6.11

Vrijednosti prijenosnih brzina ovisno o vrsti modulacije i kodnoj brzini date su u tabeli. 6.12, i zahtjevi za odnos signal-šum na ulazu prijemnika za različite šeme modulacije i kodiranja u tabeli. 6.13.

Tabela 6.12

MHz opseg	Brzina prijenosa Mbps
QPSK, 1/2	QPSK, 3/4	16-QAM, 1/2	16-QAM, 3/4	64-QAM, 2/3	64-QAM, 3/4
1,75	1,04	2,18	2,91	4,36	5,94	6,55
3,5	2,08	4,37	5,82	8,73	11,88	13,09
7,0	4,15	8,73	11,64	17,45	23,75	26,18
10,0	8,31	12,47	16,63	24,94	33,25	37,4
20,0	16,62	24,94	33,25	49,87	66,49	74,81

Tabela 6.13

Podaci fizičkog sloja se prenose kao kontinuirani niz okvira. Svaki okvir ima fiksno trajanje (2 (2,5) ... 20 ms), tako da njegov informacioni kapacitet zavisi od brzine simbola i metode modulacije. Okvir se sastoji od preambule, kontrolne sekcije i niza paketa podataka. IEEE 802.16 mreže su dupleks. Moguće je i frekvencijsko FDD i vremensko TDD razdvajanje uzlazne i silazne veze.

Sa vremenskim dupleksiranjem kanala, okvir je podijeljen na nizvodni i uzvodni podokvir (njihov omjer se može fleksibilno mijenjati tokom rada u zavisnosti od potreba za širinom pojasa za uzvodne i nizvodne kanale), odvojene posebnim zaštitnim intervalom. Sa frekvencijskim dupleksom, uplink i downlink se prenose na dva nosioca (slika 6.21)

Rice. 6.21. Struktura okvira za TDD i FDD

U silaznoj vezi, informacije sa bazne stanice se prenose kao niz paketa. Za svaki paket možete odrediti metodu modulacije i šemu kodiranja podataka – tj. birati između brzine prenosa i pouzdanosti. TDM - paketi se prenose istovremeno za sve pretplatničke stanice, svaka od njih prima cijeli tok informacija i bira "svoje" pakete. Da bi pretplatničke stanice mogle da razlikuju jedan paket od drugog, mape kanala downlink (DL-MAP) i uplink (UL-MAP) se prenose u kontrolnoj sekciji (slika 6.22).

Sl.6.22. downlink struktura.

Mapa downlink-a pokazuje trajanje okvira, broj okvira, broj paketa u podokviru downlink-a i početnu tačku i tip profila svakog paketa. Početna tačka se računa u takozvanim fizičkim slotovima, svaki fizički slot jednak je četiri modulaciona simbola.

Profil paketa je lista njegovih parametara, uključujući metodu modulacije, tip FEC kodiranja (sa parametrima šema kodiranja), kao i raspon vrijednosti omjera signal-šum u prijemnom kanalu određene stanice, u kojoj se ovaj profil može primijeniti. Bazna stanica periodično emituje listu profila u obliku posebnih kontrolnih poruka (DCD/UCD downlink i uplink deskriptori), pri čemu je svakom profilu dodijeljen broj, koji se koristi u mapi downlink-a.

Pretplatničke stanice dobijaju pristup mediju za prenos putem mehanizma vremenskih kanala TDMA (Time Division Multiple Access). Da bi se to uradilo, u rastućem podokviru za AU, bazna stanica rezerviše posebne vremenske intervale - slotove (slika 6.23). Informacije o distribuciji slotova između zvučnika se snimaju u mapu uplink UL-MAP, emituju se u svakom kadru. UL-MAP - funkcionalno sličan DL-MAP - govori koliko slotova ima u podokviru, početnu tačku i ID veze za svaki od njih, kao i tipove profila svih paketa. UL-MAP poruka trenutnog okvira može se odnositi ili na ovaj okvir ili na sljedeći. Brzina modulacije (brzina simbola) u uzlaznoj vezi mora biti ista kao i u downlink-u. Imajte na umu da, za razliku od downlink TDM paketa, svaki paket u uzlaznoj vezi počinje preambulom - sekvencom sinhronizacije od 16 ili 32 QPSK karaktera.

Rice. 6.23. Uplink struktura

Primjeri strukture okvira sa TDD prikazani su na sl. 6.24.

Rice. 6.24. Primjer strukture OFDM okvira sa TDD

U uzlaznoj vezi, pored slotova koje je BS dodijelio određenim SS-ovima, postoje intervali tokom kojih SS može poslati poruku za početnu registraciju u mreži ili zatražiti promjenu propusnog opsega kanala (pružanje kanala na zahtjev od DAMA-e - Zahtjev dodijeljen višestruki pristup).

Fizički sloj standarda IEEE 802.16 omogućava direktnu isporuku tokova podataka između BS-a i SS-a. Svi zadaci vezani za formiranje ovih struktura podataka, kao i upravljanje radom sistema, rješavaju se na MAC (Medium Access Control) nivou. Standardna oprema IEEE 802.16 formira transportno okruženje za različite aplikacije (usluge).

WiMAX mreže podržavaju 4 vrste saobraćaja sa različitim zahtjevima za pouzdanost i kašnjenja:

UGS - Unsolicited Grant Service - prijenos signala i tokova telefonije (E1) i VoIP u realnom vremenu. Dozvoljeno kašnjenje je manje od 5 - 10 ms u jednom smjeru pri BER = 10 -6 ... 10 -6 .

rtPS - Real Time Polling Service - streamovi u realnom vremenu sa paketima promenljive dužine (MPEG video).

nrtPS - Usluga anketiranja koja nije u realnom vremenu - podrška za tokove promjenjive dužine prilikom prijenosa datoteka u širokopojasnom načinu rada.

BE - Najbolji napor - ostatak prometa.