Настройка сетей Microsoft дома и в офисе. Учебный курс

Повсеместное распространение беспроводных сетей, развитие инфраструктуры хот-спотов, появление мобильных технологий со встроенными беспроводными решениями привело к тому, что конечные пользователи (не говоря уже о корпоративных клиентах) стали обращать все большее внимание на возможность применения беспроводных сетей. Такие решения рассматриваются прежде всего как средство развертывания мобильных и стационарных беспроводных локальных сетей и средство оперативного доступа в Интернет. Однако конечный пользователь, не являющийся сетевым администратором, как правило, не слишком хорошо разбирается в сетевых технологиях, поэтому ему трудно сделать выбор при покупке беспроводного оборудония, особенно учитывая многообразие предлагаемых сегодня продуктов. Бурное развитие технологии беспроводной связи привело к тому, что пользователи, не успев привыкнуть к одному стандарту, вынуждены переходить на другой, предлагающий еще более высокие скорости передачи.

Семейство стандартов беспроводной связи объединено под общим названием IEEE 802.11 и включает в себя разновидности 802.11, 802.11b, 802.Ub+, 802.11a и 802.11g. Различные типы беспроводных сетей отличаются друг от друга и радиусом действия, и поддерживаемыми скоростями соединения, и технологией шифрования данных. Так, стандарт IEEE 802.11b предусматривает максимальную скорость соединения 11 Мбит/с, стандарт IEEE 802.1 lb+ – 22 Мбит/с, стандарты IEEE 802.11g и 802.11а – 54 Мбит/с.

Блестящие перспективы имеет новый стандарт 802.11g. Основным его преимуществом является полная совместимость со стандартами 802.11b и 802.1 lb+, то есть любое устройство, поддерживающее стандарт 802.11g, будет работать (правда, на меньших скоростях соединения) и в сетях стандарта 802.1 lb/b+, a устройство, поддерживающее стандарт 802.11b/b+ – в сетях стандарта 802.11g.

Совместимость стандартов 802.11g и 802.1 lb/b+ обусловлена тем, что они предполагают использование одного и того же частотного диапазона. Также следует принять во внимание, что все режимы, предусмотренные в стандартах 802.1 lb/b+, реализованы и в стандарте 802.11g. Поэтому стандарт 802.11b/b+ можно рассматривать как подмножество стандарта 802.11g.

А теперь подробнее остановимся на описании физических основ стандарта 802.11.

Стандарт 802.11, как и все остальные стандарты данного семейства, предусматривает использование частотного диапазона от 2400 до 2483,5 МГц, который разбит на несколько каналов.

ПРИМЕЧАНИЕ

Скорость передачи данных в современных радиосетях варьируется от 1 Мбит/с – (базовый стандарт IEEE 802.11) до 100 Мбит/с (стандарт IEEE 802.lin).

В основе всех беспроводных протоколов семейства 802.11 лежит технология рас – пределения спектра (SS, Spread Spectrum). Эта технология позволяет узкополосный информационный сигнал в процессе передачи преобразовать таким образом, что его спектр оказывается значительно шире спектра первоначального сигнала. То есть спектр сигнала «распределяется» по частотному диапазону. Одновременно с распределением спектра сигнала происходит и перераспределение спектральной энергетической плотности сигнала, которая тоже «распределяется» по спектру. В результате максимальная мощность преобразованного сигнала оказывается значительно ниже мощности исходного сигнала. При этом уровень полезного информационного сигнала может критически «проваливаться», теряясь на фоне естественного шума.

Именно в изменении спектральной энергетической плотности сигнала и заключается идея распределения спектра. Дело в том, что если подходить к проблеме передачи данных традиционным способом, когда каждой радиостанции отводится свой диапазон вещания, то мы неизбежно столкнемся с проблемой, что ограниченный радиодиапазон, предназначенный для совместного использования, не может «вместить» всех желающих. Поэтому необходимо найти такой способ передачи информации, при котором пользователи могли бы сосуществовать в одном частотном диапазоне и при этом не мешать друг другу. Именно эту задачу и решает технология распределения спектра.

На практике применяется несколько различных технологий распределения спектра, но в данном случае достаточно ознакомиться лишь с технологией распределения спектра методом прямой последовательности (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum).

В процессе кодирования методом потенциалов биты-носители информации интерпретируются в качестве прямоугольных импульсов напряжения. Прямоугольному импульсу соответствует спектр, ширина которого обратно пропорциональна длительности импульса. Поэтому чем меньше длительность информационного бита, тем больший спектр занимает такой сигнал.

Для распределения спектра изначально узкополосного сигнала в технологии DSSS в каждый передаваемый информационный бит (логический 0 или 1) встраивается последовательность элементарных сигналов (chips). Если информационные биты при кодировании информации методом потенциалов можно представить в виде последовательности прямоугольных импульсов, то каждый отдельный элементарный сигнал представляет собой прямоугольный импульс. Но его длительность в несколько раз меньше длительности информационного бита.

Последовательность чипов является серией прямоугольных импульсов, то есть нулей и единиц. Однако эти нули и единицы не являются информационными. Поскольку длительность одного элементарного импульса в несколько раз меньше длительности информационного бита, то и ширина спектра преобразованного сигнала будет в это же количество раз больше ширины спектра первоначального сигнала. При этом и амплитуда передаваемого сигнала также уменьшится в это количество раз.

Последовательности элементарных сигналов, встраиваемые в информационные биты, называют шумообразными кодами (PN-последовательности), что подчеркивает то обстоятельство, что результирующий сигнал становится шумоподоб-ным и его трудно отличить от естественного шума. Каким образом можно распределить спектр сигнала и сделать его неотличимым от естественного шума? Для этого можно воспользоваться произвольной последовательностью элементарных сигналов.

Однако, необходимо определиться, как такой сигнал принимать. Ведь если он становится шумообразным, то выделить из него полезный информационный сигнал не так-то просто. Оказывается, это вполне возможно, но для этого нужно соответствующим образом подобрать последовательность элементарных сигналов. Используемые для распределения спектра сигнала последовательности элементарных сигналов должны удовлетворять определенным требованиям автокорреляции. Под этим термином в математике подразумевают степень подобия функции самой себе в различные моменты времени.

Если подобрать такую последовательность элементарных сигналов, для которой функция автокорреляции будет иметь резко выраженный пик лишь для одного момента времени, то такой информационный сигнал можно будет выделить на уровне шума. Для этого в приемнике полученный сигнал умножается на ту же последовательность элементарных сигналов, то есть вычисляется автокорреляционная функция сигнала. В результате сигнал повторно становится узкополосным, поэтому снова фильтруется в узкой полосе частот. Любая помеха, попадающая в полосу исходного широкополосного сигнала, после умножения на последовательность элементарных сигналов становится широкополосной и обрезается фильтрами. А в узкую информационную полосу попадает лишь часть помехи, по мощности значительно меньшая, чем помеха, действующая на входе приемника.

Последовательностей элементарных сигналов, отвечающих указанным требованиям автокорреляции, существует достаточно много, но особый интерес представляют коды Баркера, поскольку именно они используются в стандарте 802.11. Коды Баркера обладают наилучшими среди известных псевдослучайных последовательностей свойствами шумоподобности, что и обусловило их широкое применение. В протоколах семейства 802.11 используется код Баркера длиной в 11 элементарных сигналов (11100010010). Для того чтобы передать сигнал, логическая единица передается прямой последовательностью Баркера, а логический нуль – обратной последовательностью.