ИЕРАРХИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ PAN – Personal Area Network LAN – Local Area Network MAN – Metropolitan Area Network WAN – Wide (World) Area Network
IEEE 802. 16 Wi. MAX World Interoperability for Microwave Access – взаимодействие оборудования доступа на сверхвысоких частотах во всем мире
IEEE 802. 16 Wi. MAX Этапы развития стандарта Wi. MAX Стандарт Принят Полосы частот, ГГц Мобильность Технологии Ширина канала, МГц 802. 16 12. 2001 11 - 66 нет Одна несущая (SC) 20, 25, 28 нет SC или OFDM (256) 1, 75; 3, 5; 7; 14; 1, 25; 5; 10; 15; 8, 75 есть SC или OFDM (256), или SOFDM (128, 512, 1024, 2048) 1, 25; 5; 10; 20 802. 16 -2004 06. 2004 2 - 11 11 - 66 802. 16 е 12. 2005 2 - 11 (фикс. ) 2 - 6 (моб. ) 11 - 66 802. 16 k 2007 2 – 11 (моб. ) есть 802. 16 -2009 Те же есть 802. 16 j 2009 Те же есть 802. 16 m Разработка Ниже 3, 6 есть Те же + 802. 16 i Те же + ретрансляция SOFDMA Та же 1. ‒ 20
IEEE 802. 16 Wi. MAX Сравнительная характеристика Диапазон 2 – 11 ГГц OFDM модуляция Максимальная скорость передачи 37 Мбит/с в полосе 10 МГц Диапазон > 11 ГГц Модуляция на одной частоте Максимальная скорость передачи 110 Мбит/с в полосе 28 МГц Преимущества Прием вне зоны прямой видимости Дешевые абонентские терминалы Достаточное количество каналов Недостатки Не всегда достижимое Qo. S Ограниченное число каналов Дорогие абонентские терминалы Связь по прямой видимости Высокое Qo. S
IEEE 802. 16 Wi. MAX В стандарте 802. 16 используют следующие интерфейсы: 1. Wireless. MAN-SC (10 – 66 ГГц) 2. Wireless. MAN-SCa (2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны) 3. Wireless. MAN-OFDM (2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны), Mesh 4. Wireless. MAN-OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access (2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны) 5. Wireless. HUMAN (2 – 11 ГГц; нелицензионные диапазоны), Mesh
IEEE 802. 16 Wi. MAX Сравнительная характеристика Wi-Fi и Wi. MAX Стандарт 802. 16 а 802. 16 е 802. 11 b 802. 11 a 802. 11 g Принят 12. 2001 06. 2004 01. 2003 12. 2004 12. 2005 09. 1999 06. 2003 Диапазон, ГГЦ 10 - 66 2 - 11 2 - 6 2, 4 - 2, 4835 5 2, 4 - 2, 4835 28 10 (20) 20 20 20 B, Мбит/с 32 -135 до 75 до 15 в полосе 5 МГц до 11 до 54 Мобильность нет есть Полоса, МГц
IEEE 802. 16 Wi. MAX OFDM – мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) с быстрым преобразованием Фурье на 256, 512, 1024 и 2048 точек разложения
IEEE 802. 16 Wi. MAX Скремблер осуществляет рандомизацию (на информационный сигнал накладывают скремблирующий код), чтобы излучаемые сигналы представляли собой шумоподобные последовательности
IEEE 802. 16 Wi. MAX BW – номинальная ширина полосы канала (кратна 1, 75 и 2, 75 МГц) Nused - число используемых поднесущих G - отношение длительности защитного интервала (префикса) к полезному времени. Эта величина может составлять 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Tb 0. 7 – 32 мксек 200 м – 10 км TDD и FDD Полоса, МГц 1, 75 3, 5 7 3 5, 5 10 Tb, мкс 128 64 32 ≈73, 2 ≈40, 8 ≈22, 4
IEEE 802. 16 Wi. MAX непрерывная последовательность кадров:
IEEE 802. 16 Wi. MAX нисходящий канал информацию от базовой станции передают в виде последовательности пакетов (burst). Для каждого пакета можно задавать метод модуляции и схему кодирования данных – т. е. выбирать между скоростью и надежностью передачи. TDM – пакеты передают одновременно для всех абонентских станций, каждая из них принимает весь информационный поток и выбирает «свои» пакеты. Чтобы абонентские станции могли отличить один пакет от другого, в управляющей секции передают карты нисходящего (DL-MAP), и восходящего (UL-MAP) каналов В карте нисходящего канала • длительность кадра, • номер кадра, • число пакетов в нисходящем субкадре • точка начала • тип профиля каждого пакета. Профиль пакета – это список его параметров: • метод модуляции, • тип FEC – кодирования (с параметрами схем кодирования) • диапазон значений отношения сигнал/шум в приемном канале конкретной станции, при котором данный профиль можно применять
IEEE 802. 16 Wi. MAX Скорость передачи Мбит/с Полоса МГц 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
IEEE 802. 16 Wi. MAX 64 -QAM 9, 4 3/4 11, 2 16, 4 3/4 18, 2 2/3 16 -QAM SNR, д. Б 1/2 QPSK Скорость кодирования 1/2 Модуляция 22, 7 3/4 24, 4
IEEE 802. 16 Wi. MAX восходящий канал абонентские станции получают доступ к среде передачи посредством механизма временного разделения каналов TDMA (Time Division Multiple Access). Для АС базовая станция резервирует специальные временные интервалы – слоты. Информация о распределении слотов между АС записана в карте восходящего канала UL-MAP. ИНТЕРВАЛЫ • для первичной регистрации в сети • для запроса изменения полосы пропускания канала (предоставление каналов по требованию DAMA - Demand Assigned Multiple Access). КОЛЛИЗИИ Принцип работы с коллизиями аналогичен используемому в стандарте 802. 11 UL-MAP: сколько слотов в субкадре, точку начала и идентификатор соединения для каждого из них, а также типы профилей всех пакетов
IEEE 802. 16 Wi. MAX Подуровень конвергенции - Упаковка PDU для нижестоящего уровня - Распаковка PDU для вышестоящего уровня Общая часть МАС - Ввод и подавление заголовков - Режим запроса повторной передачи - Фрагментация - Установление соединения/разъединения - Управление качеством (Qo. S) - Многопользовательские услуги - Соединение/разъединение с сетью - Управление предоставляемой полосой частот Подуровень безопасности - Поддержка режима шифрации (AES-CCM) - Обмен данными о переходе к шифрации - Обмен ключом авторизации - Взаимная аутентификация
IEEE 802. 16 Wi. MAX механизм поддержки Qo. S разнообразных сервисов (приложений) верхнего уровня • передача голоса и данных с временным разделением, • соединения по протоколу IP, • пакетная передача речи через IP (Vo. IP) MAС PDU MAC Protocol Data Unit, блоки данных МАС-уровня присоединение в МАС заголовок сведений о типе передаваемого потока: идентификатора потока услуг SFID (Service Flow ID) либо CID – Connection ID
IEEE 802. 16 Wi. MAX CS-подуровень – оптимизация передаваемых потоков данных каждого приложения верхнего уровня с учетом их специфики: АТМ пакетной передачи – пакетов различных форматов: • IP, • РРР • IEEE Std 802. 3 (Ethernet)
IEEE 802. 16 Wi. MAX 4 типа трафика по требованиям к задержкам: UGS – Unsolicited Grant Service – передача в реальном времени сигналов и потоков телефонии (Е 1) и Vo. IP. Допустимая задержка менее 5 – 10 мс в одном направлении при BER = 10 -6… 10 -4. rt. PS – Real Time Polling Service – потоки реального времени с пакетами переменной длины (MPEG видео). nrt. PS – Non-Real-Time Polling Service – поддержка потоков переменной длины при передаче файлов в широкополосном режиме. BE – Best Effort – остальной трафик.
Общий МАС заголовок Поле данных Контрольна я сумма CRC IEEE 802. 16 Wi. MAX
IEEE 802. 16 Wi. MAX Системная конфигурация ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ пятью параметрами: конфигурация МАС, конфигурация PHY, конфигурация RF, выбор дуплексной работы класс мощности SDR – soft defined radio – программируемое радио
IEEE 802. 16 Wi. MAX Prof. M 3_РМР. prof. P 3_10. prof. R 10_1. TDD. prof. C 3_17
IEEE 802. 16 Wi. MAX
ИЕРАРХИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ PAN – Personal Area Network LAN – Local Area Network MAN – Metropolitan Area Network WAN – Wide (World) Area Network
Стандарт IEEE 802. 15. 1 В 1994 г. отделение компании Эрикссон — Ericsson Mobile Communications AB в г. Лунд, Швеция — начало исследования для изучения возможностей реализации неэнергоемкого, экономичного радио интерфейса между мобильными телефонами и аксессуарами для них. • Система должна работать в любой точке мира • Соединение должно поддерживать передачу как голоса, так и данных, — например, для мультимедийных приложений • Радиопередатчики должны быть компактными и потреблять малую мощность; то есть они должны помещаться в небольших портативных устройствах, таких как мобильные телефоны, гарнитуры и персональные цифровые ассистенты (PDA).
Стандарт IEEE 802. 15. 1 РЕЗУЛЬТАТ : Универсальный радио интерфейс, обеспечивающий связь нескольких электронных устройств на малых расстояниях для временного соединения между компьютером (в т. ч. , мобильным терминалом) и периферийными устройствами, несколькими компьютерами, включая управляющие и исполнительные устройства Аппаратура Bluetooth работает в нелицензируемом диапазоне 2, 4…. 2, 483 ГГц, где выделено 79 каналов шириной 1 МГц ! Сравни: IEEE 802. 11 интерфейс FH-SS Каналы пронумерованы: k = 0…. 78, центральные частоты каналов определяют по формуле fk = 2402 + k (МГц) Сквозная скорость в радиотракте 1 Мбит/с При передаче по радиоканалу используют Гауссову ЧММС
Стандарт IEEE 802. 15. 1 Соединения и пикосети Bluetooth построены по иерархическому принципу. В каждой сети есть ведущее устройство – мастер, и одно или несколько ведомых (slave), рис. 4. 5 Пикосети с соединением точка-точка (a), точкамноготочие (б) и пример организации распределенной сети (в) Каждое устройство на малом расстоянии во временно организуемых (эпизодических) сетях может одновременно работать с семью другими устройствами (в терминологии Bluetooth — пикосети), каждое устройство может одновременно входить в несколько пикосетей. Канал связи определяется последовательностью переключений частоты (порядком перебора частот) и фазой в этой последовательности. Последовательность определяется идентификатором ведущего устройства пикосети (Master). Фаза — системным таймером Master. Интервал повторения последовательности скачкообразного переключения частоты – более 23 часов.
Стандарт IEEE 802. 15. 1 (Bluetooth) – радио интерфейс FH-SS/TDD Передача информации производится во время временных интервалов по 625 мксек, называемых слотами, причем в каждом слоте используются различные частоты. Таким образом, скачкообразная перестройка частоты происходит 1600 раз в секунду Параметры Значения Модуляция GMSK (Гауссова ЧММС) Максимальная скорость передачи данных 1 Мбит/с Полоса частот канала связи 220 к. Гц (-3 d. B), 1 МГц (-20 d. B) РЧ диапазон 2, 4 ГГц, ISM-диапазон Число несущих 23/79 Интервал между несущими 1 МГц Пиковая мощность передачи 20 d. Bm
Гауссова ЧММС I F – F 1 I = 0, 5 FT 0 Практическая схема ЧММС Аналоговая ЧМ с индексом 0, 5
Стандарт IEEE 802. 15. 1 По мощности передатчиков устройства Bluetooth делят на 3 класса Максимальная выходная мощность Минимальная выходная мощность Класс мощности Дальность связи, м м. Вт д. Бм 1 100 20 1 0 100 2 2, 5 4 0, 25 -6 10 3 1 0 - - 1 В устройствах 1 -го класса предусмотрена обязательная регулировка уровня мощности от 20 до 4 д. Бм. Чувствительность приемника не хуже -70 д. Бм
Стандарт IEEE 802. 15. 1 Интерфейс Bluetooth поддерживает 2 типа соединений: синхронное, ориентированное на соединение, обозначаемое SCO (Synchronous Connection. Oriented), Синхронный с установлением соединения (SCO) ü симметричное, двустороннее соединение с коммутацией каналов (для передачи речи) ü резервирования пар следующих друг за другом слотов (прямой и обратный слоты) с фиксированным интервалом ü типы пакетов (одно-слотовых, для передачи речи со скоростью 64 кбит/с): • без помехоустойчивого кодирования • скорость кодирования 2/3 • или 1/3
Стандарт IEEE 802. 15. 1 Интерфейс Bluetooth поддерживает 2 типа соединений: асинхронное, не ориентированное на соединение, обозначаемое ACL (Asynchronous Connection-Less) ü Асинхронный без установления соединения (ACL) симметричное или асимметричное соединение типа «точка— множество точек» с коммутацией пакетов (для передачи данных) ü ведущее устройство использует опрашивающий механизм. ü типы пакетов: • занимающие 1, 3 и 5 слотов • как без помехоустойчивого кодирования, так и с кодированием со скоростью 2/3 (максимальная скорость передачи данных — 721 кбит/с в одном направлении и 57, 6 кбит/с в обратном — достигается при отсутствии помехоустойчивого кодирования 5 -слотовыми пакетами)
Стандарт IEEE 802. 15. 1 Характеристики синхронного соединения Тип пакета Информационная нагрузка в пакете, байт Rкода Макс. скорость в симм. канале, кбит/с HV 1 HV 2 HV 3 EV 4 EV 5 10 20 30 1 - 120 1 - 180 1/3 2/3 1 1 2/3 1 64 64 64 96 192 288 Характеристики асинхронных соединений Тип пакета Информ. нагрузка в пакете, байт Rкода Симм. макс. скорость, кбит/с DM 1 DH 1 DM 3 DH 3 DM 5 DH 5 0 - 17 0 - 27 0 - 121 0 - 183 0 - 224 0 - 339 2/3 1 108, 8 172, 8 258, 1 390, 4 286, 7 433, 9 Асимметр. макс. скорость, кбит/с Прямой Обратный 108, 8 172, 8 387, 2 585, 6 477, 8 723, 2 108, 8 172, 8 54, 4 86, 4 36, 3 57, 6
Стандарт IEEE 802. 15. 1 ФОРМАТ ПАКЕТА FEC 1/3. 72 -разрядный код доступа, который вырабатывается на основе идентификатора ведущего устройства и уникален для канала. Все пакеты, которые передаются в канале, начинаются этим кодом доступа. Заголовок: qадрес управления доступом (MAC-адрес), qтип пакета, qбиты управления потоком, qразряды управления схемой автоматического запроса повторной передачи (ARQ), qполе коррекции ошибок в заголовке (НЕС) Многослотовые пакеты - один, три или пять слотов. При передаче многослотовых пакетов используется несущая первого слота. После передачи многослотового пакета работа канала продолжается на той несущей, которая определяется таймером ведущего устройства. Например, рассмотрим четыре слота: k, k+1, k+2 и k+3. Обычно при этом используются несущие fk, fk+1, fk+2 и fk+3. Однако для передачи всего трехслотового пакета, начавшегося в слоте k, используется fk. Передача следующего пакета начинается в слоте k+3 на несущей fk+3.
Стандарт IEEE 802. 15. 1 Bluetooth 2 GMSK-модуляция – теоретически до 1 Mбит/с Enhanced Data Rate (EDR) использует как GMSK, так и PSK в двух вариантах: π/4 -DQPSK 8 DPSK Теоретически скорость передачи данных увеличивается до 3 Mбит/с практически — до 2. 1 Mбит/с
ИЕРАРХИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ PAN – Personal Area Network LAN – Local Area Network MAN – Metropolitan Area Network WAN – Wide (World) Area Network
Сети Wi-Fi (IEEE 802. 11) ü 2 широкополосных радиочастотных метода с ШПС в ISM диапазоне 2, 4 ГГц (в полосе 83 МГц – 2, 400 … 2, 4835 ГГц FHSS (79 каналов по 1 МГц – 22 схемы переключения) с Гауссовой ЧММС 2 -го уровня - 1 Мбит/с 4 -го уровня - 2 Мбит/с ? ! DSSS (14/11 каналов по 25 МГц, расширение – 11 -ти битная последовательность Баркера) ОФМ - 1 Мбит/с ДОФМ - 2 Мбит/с Frequency Hopping Direct Sequence Spread Spectrum
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi) – физический и канальный слой ISO/OSI Протоколы и технологии радио интерфейса БЛС IEEE 802. 11 802. 15 802. 16 Сеансовый Процедуры протокола БЛС Среда передачи Канальный
ЛВС (LAN) – cтандарты IEEE 802. 3, Ethernet (эфирная сеть) Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы Xerox PARC о потенциале технологии Ethernet. Впервые стандарт Ethernet (DIX), разработанный компаниями 3 Com, DEC, Intel и Xerox, был опубликован 30 сентября 1980 года и вскоре победил другие две крупные запатентованные технологии: Token Ring и ARCNET. Шина: Оптоволокно Коаксиал Витая пара Механизм доступа к среде: ALOHA, Token Ring, FDDI, … CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection)
ЛВС (LAN) – MAC и LLC Пакет вышестоящего слоя Формирование пакета LLC – logical link control – управление логическим каналом jam – затор (>= 32 бит) IPG - interpacket gap межпакетный интервал (>= 9, 6 мксек) MAC – управление доступом к среде
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi) Стандарт IEEE 802. 11 Ø 1990 – июнь 1997 ØВсеобщий стандарт для радиооборудования и сетей Ø 2, 4 ГГц (ISM диапазон) Ø 1 и 2 Мбит/с ! ! Расширение спектра (нелицензируемый ISM диапазон) Полносвязная топология без схемы дуплекса
Функция распределенной координации DCF (distributed coordination function) межкадровый промежуток (34…. 50 мкс) коллизия случайные числа внутри окна состязаний 0…. . 7 0… 15 ……… 0… 256
Многопозиционная модуляция Винф = Всимв×log 2(M) Винф = Всимв (Мсимв/с) ≤ П (МГц) Винф Всимв Винф = Всимв×log 2(M) Винф = Всимв× 2
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi) – топологии независимые базовые зоны обслуживания (independent basic sets, IBSSs), расширенные зоны обслуживания (extended service sets, ESSs). базовые зоны обслуживания (basic service sets, BSSs)
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi) – физический слой ü 2 широкополосных радиочастотных метода с ШПС в ISM диапазоне 2, 4 ГГц (в полосе 83 МГц – 2, 400 … 2, 483 ГГц FHSS (79 каналов по 1 МГц – 22 схемы переключения) с Гауссовой ЧММС 2 -го уровня - 1 Мбит/с 4 -го уровня - 2 Мбит/с ? ! DSSS (13/11 каналов по 22 МГц), • расширение – 11 -ти битная последовательность Баркера: +1, -1, +1, +1, -1, -1. ОФМ - 1 Мбит/с ДОФМ - 2 Мбит/с ü 1 – в инфракрасном диапазоне (радиус – 10 м) 2412, 2417, 2422, 2427, 2432, 2437, 2442, 2447, 2452, 2457, 2462, 2467 и 2472 МГц.
Канальный (Data Link) уровень 802. 11 üLLC – Logical Link Control (48 -битовая адресация - сети 802) üMAC – Media Access Control Коллизии: CSMA/CD CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) бит/с 1) ACK 2) Channel Clearance Algorithm, CCA бит/с PCF (Point Coordination Function) DCF (Distributed Coordination Function)
Скрытая точка RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send) – проблема «скрытой точки»
Функция распределенной координации DCF (distributed coordination function) 10…. 16 мкс network allocation vector
Функция координации точкой (доступа) PCF (point coordination function).
54 Мбит/сек м
V / N V (б/с) f f
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi) – OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi)
Стандарт IEEE 802. 11_ (Wi-Fi)
0, 8 3, 2 мксек
360 м 540 м 300 м м
ИЕРАРХИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ PAN – Personal Area Network LAN – Local Area Network MAN – Metropolitan Area Network WAN – Wide (World) Area Network
Скачать презентацию ИЕРАРХИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ PAN Personal Area Network
Дрочь про вай фай и прочую хуйню.pptx