Лекция 2. Стандарты беспроводных сетей

Стандарт сети WLAN IEEE 802.11 определяет, каким образом радиочастоты в нелицензируемых частотных полосах промышленного, научного и медицинского диапазонов используются для физического уровня и подуровня MAC беспроводных каналов.

За прошедшие годы разработан ряд реализаций стандарта IEEE 802.11. Ниже рассмотрим эти стандарты подробнее.

· 802.11.Разработан в 1997 году, теперь считается устаревшим. Это исходная спецификация сети WLAN, которая работает в частотной полосе 2,4 ГГц и обеспечивает скорости до 2 Мбит/с. На момент создания этого стандарта проводные сети LAN обеспечивали скорости на уровне 10 Мбит/с, поэтому новые беспроводные технологии не получили признания на начальном этапе. Беспроводные устройства оснащены одной антенной для передачи и приема беспроводных сигналов.

· IEEE 802.11a.Разработан в 1999 году. Работает в менее загруженной частотной полосе 5 ГГц и обеспечивает скорости до 54 Мбит/с. Поскольку этот стандарт работает на более высоких частотах, он имеет меньшую зону покрытия и менее эффективен внутри зданий. Беспроводные устройства оснащены одной антенной для передачи и приема беспроводных сигналов. Устройства, работающие в соответствии с данным стандартом, несовместимы со стандартами 802.11b и 802.11g.

· IEEE 802.11b.Разработан в 1999 году. Работает в частотной полосе 2,4 ГГц и обеспечивает скорости до 11 Мбит/с. Устройства, работающие в соответствии с этими стандартами, имеют больший диапазон и демонстрируют более высокую эффективность при использовании внутри зданий по сравнению с устройствами стандарта 802.11a. Беспроводные устройства оснащены одной антенной для передачи и приема беспроводных сигналов.

· IEEE 802.11g.Разработан в 2003 году. Работает в частотной полосе 2,4 ГГц и обеспечивает скорости до 54 Мбит/с. Устройства, работающие в соответствии с этим стандартом, работают с той же радиочастотой и диапазоном, что и устройства со стандартом 802.11b, но имеют пропускную способность стандарта 802.11a. Беспроводные устройства оснащены одной антенной для передачи и приема беспроводных сигналов. Этот стандарт совместим со стандартом 802.11b. Однако при работе с клиентами стандарта 802.11b общая пропускная способность снижается.

· IEEE 802.11n.Разработан в 2009 году. Работает в частотных полосах 2,4 ГГц и 5 ГГц, известен как двухполосное устройство. Стандартные скорости передачи данных — 150–600 Мбит/с; диапазон действия — до 70 м. Тем не менее, чтобы обеспечить более высокие скорости, точкам доступа и беспроводным клиентам требуется несколько антенн, использующих технологию многоканального входа — многоканального выхода (MIMO). Технология MIMO использует несколько антенн в качестве передатчика и приемника, что позволяет повысить производительность обмена данными. Технология поддерживает до четырех антенн. Стандарт 802.11n поддерживает обратную совместимость с устройствами 802.11a/b/g. Однако поддержка смешанной среды ограничивает скорость передачи данных.

· IEEE 802.11ac.Разработан в 2013 году, работает в частотной полосе 5 ГГц, обеспечивая скорость передачи данных в диапазоне от 450 Мбит/с до 1,3 Гбит/с (1300 Мбит/с). Данный стандарт использует технологию MIMO для повышения производительности обмена данными. Для данного стандарта поддерживается до восьми антенн. Стандарт 802.11ac поддерживает обратную совместимость с устройствами 802.11a/n, но поддержка смешанных сред ограничивает предполагаемую скорость передачи данных.

· IEEE 802.11ad.Выпуск запланирован на 2014 год. Этот стандарт также называют WiGig. Он использует решение для трехполосного Wi-Fi, в котором задействованы частотные полосы 2,4 ГГц, 5 ГГц и 60 ГГц. Стандарт теоретически обеспечивает скорость передачи данных до 7 Гбит/с. Тем не менее, полоса 60 ГГц — это технология, для работы которой требуется прямая видимость, следовательно, проходить сквозь стены сигнал не сможет. В роуминге устройства пользователей коммутируются на полосы 2,4 ГГц и 5 ГГц с более низкой частотой. Стандарт поддерживает обратную совместимость с существующими устройствами Wi-Fi. Однако поддержка смешанной среды ограничивает скорость передачи данных.

На рисунке представлено краткое описание каждого из стандартов 802.11.

Сертификация Wi-Fi

Данные стандарты обеспечивают совместимость устройств, изготовленных различными производителями. Существуют три международные организации, определяющие стандарты сетей WLAN:

· Сектор радиосвязи ITU-Rрегулирует распределение спектра радиочастот и спутниковых орбит.

· IEEEопределяет, каким образом радиочастоты модулируются для переноса данных. Эта организация обслуживает стандарты локальных и городских сетей (MAN), относящихся к группе стандартов сетей LAN/MAN IEEE 802. Стандарты 802.3 Ethernet и 802.11 WLAN являются основными в группе стандартов IEEE 802. Хотя IEEE определяет стандарты для устройств радиочастотной модуляции, эта организация не определяет стандарты производства. Следовательно, интерпретации стандартов 802.11 различными поставщиками могут препятствовать совместимости устройств.

· Wi-Fi Alliance. Wi-Fi Alliance® (http://www.wi-fi.org) является глобальной некоммерческой ассоциацией промышленной торговли, задача которой — способствовать развитию и внедрению сетей WLAN. В эту ассоциацию вошли поставщики, ориентированные на повышение совместимости продуктов стандарта 802.11 путем сертификации поставщиков на соответствие отраслевым нормам и стандартам.

Wi-Fi Alliance сертифицирует сети Wi-Fi и следующие виды совместимости:

· Совместимость с IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ad

· Безопасное использование WPA2™ и расширяемого протокола аутентификации (EAP)в рамках IEEE 802.11i

· Функция Wi-Fi Protected Setup (WPS), которая упрощает соединения устройств

· Wi-Fi Direct для совместного использования среды устройствами

· Wi-Fi Passpoint для обеспечения более простого и безопасного подключения к сети точек доступа Wi-Fi

· Wi-Fi Miracast для передачи и отображения видео между устройствами без проблем