dr inż. Krzysztof Hodyr Sieci Bezprzewodowe Część 4 Topologie sieci WLAN sieć tymczasowa (ad-hoc) sieć stacjonarna (infractructure) Topologie sieci WLAN Standard WiFi IEEE 802.11 Sieć tymczasowa (ad-hoc) Współdzielenie zasobów swoich komputerów w trybie peer-to-peer. Wzajemny dostęp do swoich zasobów, ale brak dostępu do zasobów sieci przewodowej np. do Internetu czy poczty elektronicznej. Sieć stacjonarna (infractructure) Zapewnia komputerom wyposażonym w bezprzewodowe karty sieciowe dostęp do sieci przewodowej oraz wzajemny ich dostęp do siebie. Do magistrali przewodowej sieci stacjonarnej dołączony jest jeden lub więcej punktów dostępu (Access Point). Stanowią one węzły pośredniczące w transmisji między siecią bezprzewodową a przewodową. Wyróżniamy kilka istotnie się różniących trybów pracy punktów dostępowych. IBSS - Independent Basic Service Set Access Point Punkt dostępowy zapewnia komunikację z siecią przewodową terminalom wyposażonym w bezprzewodowe karty sieciowe Access Point Możliwość poruszania się w zasięgu zespołu punktów dostępowych nazywamy roamingiem w sieci WLAN BSS - Basic Service Set ESS Extended Service Set (ESSID) 1
Access Point Client Pozwala podłączyć odległą sieć LAN do głównej sieci bezprzewodowej. Nie ma możliwości obsługi ruchu terminali bezprzewodowych znajdujących się w jego zasięgu. Jest klientem w stosunku do innego punktu dostępowego, który obsługuje zarówno jego jak i inne terminale bezprzewodowe. Wireless Bridge Point-to-Point Pozwala uzyskać połączenie z innym punktem pracującym w tym samym trybie lub w trybie Point-to-Multipoint. Tworzy most umożliwiający łączenie odległych segmentów sieci lokalnej Uniemożliwia wykorzystanie dowolnego z punktów dostępowych łącza do jednoczesnej obsługi bezprzewodowych terminali klienckich Wireless Bridge Point-to-Multipoint Zapewnia połączenie z innymi punktami w tym samym trybie lub w trybie Point-to-Point, pracującymi na tym samym kanale. Umożliwia łączenie odległych segmentów sieci lokalnej topologii wielobocznej Repeater Zapewnia przekazywanie połączeń od bezprzewodowych terminali klienckich do punktu dostępowego położonego poza zasięgiem bezpośredniej komunikacji Uwaga Wykorzystanie punktu dostępowego w trybach: - Access Point Client - Wireless Bridge - Repeater wymaga wpisania do tabeli autoryzacji adresów sprzętowych MAC odpowiednich punktów dostępowych IEEE 802.11 powstał w 1997 roku przepływność do 2 Mb/s trzy rodzaje mediów transmisyjnych: - fale radiowe zakresu 2,4 GHz, rozpraszanie widma DSSS, BPSK dla 1 Mb/s, QPSK dla 2 Mb/s, 12 kanałów o szerokości 5 MHz w paśmie 2,4 2,4835 GHz - fale radiowe zakresu 2,4 GHz, rozpraszanie widma FHSS, 2-GFSK 1Mb/s, 4-GFSK dla 2 Mb/s, 79 kanałów o szerokości 1 MHz i 78 wzorców przeskoków częstotliwości w paśmie 2,4 2,4835 GHz - fale optyczne z zakresu 850-950 nm, modulacja położenia impulsów 4-PPM dla 1Mb/s, 16-PPM dla 2 Mb/s 2
IEEE 802.11 Najbardziej rozpowszechnione dziś standardy IEEE 802.11: - w paśmie 5,8 GHz - w paśmie 2,4 GHz: 802.11a 802.11b 802.11g Europejskie standardy ETS 300 328, ETS 300 339 IEEE 802.11b warstwa fizyczna powstał w 1999 roku przepływność do 11 Mb/s (802.11b+ do 22 Mb/s) fale radiowe zakresu 2,4 2,4835 GHz, rozpraszanie widma DSSS BPSK dla 1 Mb/s, QPSK dla 2 Mb/s 11-elementowy rozpraszający kod Barkera (10110111000) BPSK/CCK dla 5,5 Mb/s, QPSK/CCK dla 11 Mb/s kod rozpraszający CCK (Complementary Code Keying), opracowany przez Lucent Technologies oraz Harris Semiconductor w 1998 roku Europa 13 kanałów o szerokości 22 MHz z rastrem 5 MHz EIRP max +20 dbm (100mW) IEEE 802.11b warstwa fizyczna IEEE 802.11b kanały w sieci IEEE 802.11b kanały w sieci IEEE 802.11b protokół DFWMAC Tryby pracy sieci: - tryb z rozproszoną funkcją koordynacji DCF (ang. Distributed Coordination Function) - algorytm podstawowy - tryb z punktową funkcją koordynacji PCF (ang. Point Coordination Function), przeznaczony wyłącznie dla sieci stacjonarnych, wyposażonych w punkty dostępowe spełniające wymagania QoS (np. synchroniczna transmisja pakietów audio/wideo) 3
IEEE 802.11b protokół DFWMAC - nagłówek MAC: pole sterujące, informacja o czasie zajętości kanału (lub identyfikator ID stacji pracującej w trybie oszczędzania energii), dane adresowe źródła i stacji docelowej (lub adres stacji nadającej i odbierającej ramki), numer kolejny ramki w ciągu pozwalający na odtworzenie kolejności przekazu ramek i sterowanie ich przepływem - treść ramki: od 0 do 2312 bajtów, zależna od typu ramki - 4-bajtowy ciąg kontrolny CRC Pola adresowe o numerach 2, 3, 4, oraz numer kolejny ramki i treść ramki są elementami opcjonalnymi, pojawiającymi się nie we wszystkich rodzajach ramek MAC Szczególnie istotna jest rola 16-bitowego pola sterującego ramki MAC Bity pola sterującego: - wersja protokołu numer wersji protokołu, w bieżących realizacjach ustawiona na "00" - typ ramki jeden z trzech typów ramek (danych, sterująca, zarządzająca) - podtyp ramki np. RTS, CTS, ACK w przypadku ramki sterującej - To DS do systemu dystrybucji stan "1" oznacza, że wysyłana ramka jest adresowana do punktu dostępowego - From DS z systemu dystrybucji stan "1" sygnalizuje, że odbierana ramka pochodzi z punktu dostępowego - fragmentacja stan "1" oznacza, że odebrana ramka jest fragmentem większej wiadomości - retransmisja stan "1" sygnalizuje ponowne przesłanie ramki np. po kolizji ramki potwierdzającej poprawne odebranie danych ACK - zarządzanie energią tryb pracy, do którego przechodzi stacja po udanym zakończeniu wymiany ramek - dane buforowane pole informujące stację, pracującą w trybie oszczędnym o przeznaczonych dla niej ramkach buforowanych w punkcie dostępu; w celu przyspieszenia wymiany danych, stacja może wtedy zmienić tryb pracy z oszczędzaniem energii na aktywny, - WEP szyfrowanie zawartości ramki, stan 1 wskazuje na użycie algorytmu WEP - kolejność stan 1 zezwala na realizację procedur gwarantujących sekwencyjność w przekazie ramek IEEE 802.11g warstwa fizyczna zatwierdzony w 2003 roku przepływność do 54 Mb/s (802.11g+ do 108 Mb/s) fale radiowe zakresu 2,4 2,4835 GHz, rozpraszanie widma DSSS oraz OFDM 52 niezależnie modulowane podnośne (4 piloty dla BPSK, 48 modulowanych z wykorzystaniem metod: BPSK, QPSK, 16-QAM i 64-QAM, w zależności od przepływności łącza) Odstęp między podnośnymi 312,5 khz, czas trwania każdego symbolu (stanu podnośnej) wynosi 4 µs modulacja PBCC (Packet Binary Convolutional Code) pozwala uzyskać większe przepływności, zapewniając jednocześnie wsteczną zgodność systemu Europa 13 kanałów o szerokości 20 MHz z rastrem 5 MHz 4
IEEE 802.11g warstwa fizyczna IEEE 802.11 inne rozszerzenia 802.11a 1999r, 6 do 54 Mb/s, EIRP max +30 dbm (1000 mw) 802.11c udoskonalone procedury zestawiania mostów bezprzewodowych między punktami dostępowymi 1998r 802.11d regionalne dopasowanie kanałów częstotliwości 802.11e transmisja o podwyższonej jakości usług QoS 802.11f roaming stacji między punktami dostępowymi (certyfikat Wi-Fi tj. Wireless Fidelity) 802.11h zarządzanie warstwą fizyczną w 802.11a zwane Spectrum Managed 802.11a - dynamiczny wybór kanału (DCS - dynamic channel selection) oraz regulacja mocy nadajnika (TPC - transmit power control) 802.11i - pewniejszy mechanizm autoryzacji, oparty na 802.1x, wykorzystuje EAP (Extensible Authentication Protocol), zamiast WEP 802.11j wersja 802.11a dla w Japonii, zakres 4,9 5 GHz 802.11n 100 do 300 Mb/s w paśmie 5,2 GHz 5