Ұстаз-киелі мамандық

IEEE 802.11 стандарттарының тобы

IEEE 802.11 базалық стандарты. Сымсыз каналды есептеуіш тораптарды (ЛЕТ) жасау 1989 жылы басталды, IEEE 802.11 жұмысының нәтижесінде IEEE 802-нің 11-ші жұмыстық тобының комитеті 1997 жылдың шілдесінде құрылды. Сымсыз локальды тораптың тарату каналдарын бақылау және физикалық деңгейдегі спецификация (Wireless LAN Medium Access Contor and Physical Layer Specifications) стандарттары шығарылды. Ол стандарт бойынша тораптың архитектурасын анықтайды, құрылғылардың байланыс каналына қол жетудегі принциптерін, пакеттің форматы, мәліметтерді қорғау мен аутентификация тәсілдерін белгілейді. Бұл стандарт физикалық деңгейде 3диапазонда жұмыс істейді: екі радиожиілікті және бір оптикалық.. Инфрақызыл диапазонында импульсті-позициондық модуляция 2400-2483,5 Мгц-те секіртпе жиілік әдісімен спектрді кеңейту (FHSS) және тура реттік әдіс (DSSS) модуляциясының режимі қолданылады. Тарату- қабылдау жылдамдығы 1-2 Мбит/с шамасында болады. Бірақ бастапқы IEEE 802.11 спецификациясына сай құрылғылар жасалынып жатқанда сымдық торап Ethernet-тің өткізу мүмкіншілігі көп есе өсе түсті. Баяғы максимальды 2Мбит/с тарату жылдамдығы қолданушыларға қанағаттанарлықсыз болды. Сондықтан қосымша IEEE 802.11b, IEEE 802.11a және IEEE 802.11g шықты. Стандарт IEEE 802.11 базалық немесе негізгі болып келеді және сымсыз локальды тораптардың (WLAN) жұмысын ұйымдастыратын қажет протоколдарды белгілейді. Осы протоколдардың негізгілері: MAC(Medium Access Control), ортасына қол жетуді басқару протоколы және физикалық ортада сигналдарды тарату протоколы PHY. Физикалық орта ретінде радиотолқындар және инфрақызыл сәулелену қолданылады. Ethernet сымды локальды тораптарға қарағанда MAC деңгейлері сымсыз торапта әлде қайда жоғары функцияларды қолданады, ол айта кетсек: фрагментация және пакеттердің ретранеляция процедурасын жасайды. Ортаға қол жету әдістері 802.11 стандартында CSMA/CA (Cartier Sense Multiple Access with Collision Avoidance- тасымалдаушыны табу және коллизияны болдыртпау көптік қол жету) механизмі арқылы іске асырылады.

Сымсыз локальды тораптарда қолданылатын мобильді жұмыс станцияларының энергоресурстарын үнемдеу үшін қуатты аз пайдаланатын пассивті режимге өту қарастырылған.

802.11 стандартының негізіне ұяшық архитектурасы әсер етеді, торап бір немесе бірнеше ұяшықтан (сотадан) тұрады. Әрбір ұяшық өзінің қол жету нүктесі деп аталатын базалық станциясымен басқарылады. (AP-Access Point ), ол өзінің радиусында қолданушылардың жұмыстық мобильді станцияларымен қатар базалық қызмет көрсету зонасын құрайды (BSS-Basic Service Set). Көп ұяшықты қол жету нүктелерінің бір-бірімен әрекеттесуі ( DS-Distribution System) реттеу жүйесімен басқарылады,ол кабельдік локальді тораптардағы магистральдік сегменттің эквиваленті. Осы барлық инфрақұрылым, яғри қол жету нүктелері және реттеу жүйесі қосылып кеңейтілген қызмет көрсету зонасын құрайды ( ESS – Extended Service Set ). 802.11 стандарты бір ұяшықты вариантты қолдайды немесе оның кейбір функцияларын жұмыстық станцияларға жүктеуін қарастырады.

Мобильді жұмыстық станциялардың көп ұяшықты жүйеде бір нүктелік зонадан екіншісіне өткенде арнайы процедуралар - сканерлеу (активті және пассивті эфирді тыңдау) және қосылу (Association) орындалады, бірақ роумингті іске асыру 802.11 стандарт спецификациясында қатаң қарастырылмаған.

IEEE 802.11 стандартымен WLAN-ды қорғау үшін WEP (WEP - Wired Equivalent Privacy)деп аталатын ақпаратты таратудың кешенді қауіпсіздігі қарастырылған. Ол торапқа рұқсат етілмеген қолжетуді (аутентификация процедураларын механизмі) және ақпаратты тартып алуды (шифлеуді) болдырмау үшін қолданылады.

IEEE 802.11а стандарты. 802.11 стандарт тобындағы бұл стандарт өте кең жолақты, мәліметтерді тарату жылдамдығы 54 Мбит/с аспайды. IEEE 802.11а-да әрбір пакет 52 ортогоналды тасымалдаушы жиіліктерде таратылады, әрқайсы реттік жолақ кеңдігі 300 кГц ( 20МГц/64), бір каналдың кеңдігі 20 МГц. Тасымалдаушылар BPSK, QPSK, 16 және 64 позиционды квадраттық амплитудалық модуляциясынан өтеді. Әр түрлі кодтау (жасыру) жылдамдықтарында (1/2 және 3/4, 64-QAM-ға 2/3 және 3/4) сәйкесінше 6,9,12,18,24,36,48,54 Мбит/с болады.

Базалық стандарт 2,4 ГГц диапазонда істеуге арналған болса, 802.11а спецификациясы 5ГГц-ке негізделген. Мұнда сигналды модуляциялау әдісінің орнына ортоганальды жиіліктік мультиплексирлеу әдісі (OFDM) қолданылады. OFDM- нің FHSS/DSSS айырмашылығы - пайдалы сигналды паралельді бірнеше диапазон жиіліктерінде жіберуге және спектрді кеңейту технологиясында тізбектей пайдалы сигналдарды беруге болады. Соның әсерінен өткізу мүмкіндігі артып, сигналдың сапасы жақсарады.

5,1-5,9 ГГц диапазонында байланыс жүйесін кең жолақты етіп табу оңай болып келеді. АҚШ-та лицензиялы емес жұмыс диапазоны 5,15-5,35 және 5,725-5,825 ГГц жолақтары байланысқа берілген, 2,4 ГГц-диапазонындағы 83 МГц-пен салыстырғанда бар болғаны 300МцГ сәйкес келеді. 2,4Ггц диапазонындағы қиылыспайтын 3 канал орнына IEEE 802.11b стандартында тек төменгі деңгейлі 5,15-5,35 ГГц диапазонындағы қиылыспайтын 8 канал сәйкес келеді.Еуропа мен Ресей елдерінде(бірақ бізбің елде де лицензиялы емес диапазондар жоқ) барлық жиілік диапазондары лицензиялы, 2,4Ггц диапазоны алдыннан операторлар жағынан иеленіп алынған, 5-ГГцтен артық жиіліктерде бос орындар дерлік жоқ, олар енді жаңадан қолданысқа еніп келе жатыр.

802.11а стандартының кемшіліктері радиотаратқыштың энергияны басқаларынан қарағанда көп қолдануы, жұмыс істеу радиусының аздығы (2,4ГГц жиілікке 300м, 5ГГц жиілікке 100м).

802.11b стандарты. Тарату жылдамдығы 11Мбит/с-қа дейін жетіп қалады, кәдімгі сымдық локальды торап Ethernet-тен кем түспейді, 2,4 ГГц диапазонын жаулап алған, құрылғы өңдірушілер арасында да өте танымал.

Кесте 5

802.11b стандартындағы мәліметтерді тарату жылдамдығы

Тарату стандарты	Мәліметтерді тарату жылдамдығы	Модуляция түрі
IEEE 802.11	1 Мбит/с	DBPSK
IEEE 802.11	2 Мбит/с	DQPSK
IEEE 802.11b	5,5 Мбит/с	CCK
IEEE 802.11b	11 Мбит/с	CCK

802.11b стандартының соңғы редакциясында 1999 жылы Wi-Fi (Wireless fidelity) аты берілген. Базалық радиотехнологиясы 8-разрядты Уолш тізбегінің DSSS әдісіне негізделген.

Максималды 11 Мбит/с жылдамдықта, оның жұмыс істеу радиусы кіші болады, аз жылдамдықта керісінше ұлғаяды. Сондықтан сигналдың сапасы жаман болғанда автоматты түрде тарату жылдамдығы төмендейді. 802.11b стандартының қол жеткізу нүктесінің орташа әсер ету радиусы 6 кестеде корсетілген.

Кесте 6

802.11b стандарты қол жеткізу нүктесіндегі орташа әсер ету радиусы

Көрсетілген әсер ету радиустары 802.11b стандартының қол жеткізу нүктелерінің орташа мәнін көрсетеді. Жергілікті жердің шарттарына байланысты(қалың қабырғалар мен бетонның көп болуына қарай) әсер ету радиусы кішірейуі мүмкін.

802.11базалық стандарты сияқты роумингтің нақты механизмдері 802.11b спецификациясымен анықталмаған.

IEEE 802.11 стандарттар тобы (жалғасы)

802.11d спецификациясы. 802.11 стандарт тораптарының географиялық кеңейтілуі үшін 802.11физикалық деңгейдегі универсалды талаптар қойылады (каналдар процедураларын қалыптастыру, MIB үшін қосымша параметрлер, жиіліктің кездейсоқ қайталануы).

IEEE 802.11e спецификациясы. Корпоративті және индивидуальды қолданушыларға бағытталған сымсыз локальды тораптардың мультисервистік қызмет көрсетуі. Әр түрлі корпаративті және индивидуальды қолданушылар категориясына сымсыз ЛТ мультисервистік ережелерін жасау спецификация болып келеді. Сонымен бірге 802.11а және b стандарттарымен сәйкестендірілген. Оның функциональдығы мультимедия және мәліметтер ағынына қызмет сапасының гарантиясын (кепілдігін) (QоS) береді.

IEEE 802.11f спецификациясы. Үлестірілген сымсыз мәлімет тарату тораптарын құрастыру үшін қажет, бірнеше қол жету нүктелерімен қызметтік ақпарат алмасу протоколы 802.11f спецификациясында сипатталған. (Inter- Access Point Protocol, IAPP).

IEEE 802.11g спецификациясы. сигналдардың эффективті модуляциясын қолдану арқылы сымсыз тораптарда мәліметтерді тарату жылдамдығын 11-54 Мбит/с үлкейтуге мүмкіншілік пайда болды, 802.11b стандартының дамытылған түрі. (кесте 7)

Кесте 7

802.11g стандартында мәліметтерді тарату жылдамдығы

802.11b және 802.11g стандарт жүйелеріне олардың сезгіштік сараптамасын жасасақ, осындай 2 қорытындыға келеміз (сурет 6):

1. Максимальды жылдамдықпен (54 Мбит/с) мәліметтерді таратқанда, оның жұмыс істеу радиусы 802.11b стандартының шамамен үштен біріне тең болады, жуықтап алғанда 14 метр.

2. 802.11 g стандарты төмен қарай шекараға дейін өте жақсы масштабталады, неге десек «өтпелі диапазонда» оның таралу жылдамдығы 54 тен 11/12 Мбит/c –ке дейін салыстырмалы үздіксіз баяу өзгереді.

Сур.6. OFDM модуляциясындағы 2,4 ГГц (802.11g) жиілік диапазонындағы әсер ету радиусы

6 суретте өту сатылары сызбаша көрсетілген. 54 Мбит/с тарату жылдамдығы ашық офистік ортада 14м қашықтыққа дейін жүзеге асады. Тарату жолында бөгде заттар болғанда, одан өту үшін жылдамдық азайтылады. Қол жету нүктелерінің арасындағы қашықтық 40 м болғанда, 11 Мбит/c (CCK/ 802.11b модуляция жағдайы) және 12 Мбит/с (OFDM / 802.11g жағдайы) тарату жылдамдығының сезгіштіктері бірдей болады.

IEEE 802.11h спецификациясы. IEEE 802.11h жұмыстық тобында қосымша 802.11-ге МАС және 802.11а-ға PHY деңгейінде, офистік және көшелік сымсыз тораптарға жиілікті эффективті таңдау алгоритмін жүргізеді, сонымен бірге қолданылатын спектрді басқарады, сәулеленетін қуатты және есеп беретін генерацияны бақылайды. Осы талаптарды шешу үшін DFS (Dinamic Frequence Selection) және TPC (Transmit Protocol Control) протоколдары қолданылады.

Бұл ұсыныстар ETSI Европалық телекомуникация стандарттары институты тұрғысынан алынған. Осы көрсетілген протоколдар сымсыз тораптарды қолданатын клиенттердің радиосигналдар интерференциясы кезінде олардың басқа каналға көшу, қуатын азайту немесе екеуін қолдану арқылы динамикалық әрекет етуге арналған процедуларын жасауға керек болады.

IEEE 802.11i спецификациясы. 802.11 –ді қолданатын сымсыз тораптарда ақпаратты қорғау ортасының стандартизациясы 2001 жылдың шілдесіне дейін IEEE 802.11е жұмыстық тобына жүктелген болатын. Одан кейін осы мәселемен айналысуға басқа бөлім ашылды. 802.11 жетілдірілген стандарттық міндеті 802.1X-дегі МАС деңгейін кеңейту, оған жаңа мүмкіншіліктер беру, оның ішінде берілетін мәліметтерді шифрлеу,, қолданушылар мен жұмыстық станциялардың орталықтандырылған аутентификациясын жасау болып келеді. Нәтижесінде сымсыз локальды торапты 100 немесе 1000 жұмыстық станциялармен кеңейтіп үлкейтуге болады.

802.1X негізінде PPP базасының аутентификация протоколы (EAP) Extensible Authentication Protocol жатыр. Осы аутентификация процедурасында үш жақ қатысады-шақырушы (клиент), шақырылған (қол жету нүктесі) және аутентификация сервері (сервер RADIUS). Жаңа стандарт өндірушілеріне кілттерді басқару алгоритмін жасауға ұсынады.

Мәліметтерді қорғауды сымсыз тораптарда ғана емес, кәдімгі Ethernet және Token Ring локальды тораптарда іске асыруға болады. Келешектегі болатын стандарттың IEEE 802.1X деп аталғаны сондықтан, оны жасау IEEE 802.11i тобы және IEEE 802.1 комитетімен бірге жүреді.

IEEE 802.11j спецификациясы. 802.11j спецификациясы өте жаңа, өзінің жұмыстық тобын әлі ұйымдастырған жоқ. Бұл стандартта бір диапазонда 802.11а торабы және HiperLAN2 қатысатын болады.

IEEE 802.11n спецификациясы. 802.11n спецификациясы WLAN торабында 54 Мбит/с «g» және «a»-ға қарағанда екі есе үлкен 100Мбит/с жылдамдықта жұмыс істейді. Жаңа стандарт сымды және сымсыз тораптарды теңестіреді, корпоративті клиенттерге ешқандай шектеусіз үлкен жылдамдықпен ақпаратты таратып қабылдауға мүмкіншілік береді.

Жылдамдық сипаттамасы «n» стандарты "g" немесе "b" стандарттарына қараганда нақты болады. Файл мен ағындарды тарату аз деңгейлі молшердегі трафикте емес, факт бойынша жүргізіледі. Жылдамдықты жеделдету, эффективті қолдану, CMOS - технологиясын және WLAN адаптерін бір чипке кіргізумен іске асырылады.