Peneliti telah menerbitkan berbagai laporan burung bergiliran bersuara; burung berbicara dengan memberi perhatian penuh pada pembicara dan tidak pernah disuarakan pada saat yang sama, seolah-olah dua memegang percakapan. Para peneliti dan sarjana yang telah mempelajari data pada komunikasi burung hati-hati menulis (a) kode komunikasi burung tersebut memiliki gagak belum rusak dengan cara apapun; (b) mungkin semua burung memiliki kosakata yang lebih luas daripada orang menyadari; dan (c) kompleksitas dan kedalaman yang lebih besar diakui dalam komunikasi burung penelitian berlangsung.
-The Human Nature of Birds, Theodore Barber-
KUNCI
• teknologi utama yang digunakan untuk LAN nirkabel inframerah, spread spectrum, dan narrowband microwave.
• IEEE 802.11 standar mendefinisikan satu set layanan dan pilihan lapisan fisik untuk LAN nirkabel.
• IEEE 802.11 jasa termasuk asosiasi mengelola, memberikan data, dan keamanan.
• IEEE 802.11 lapisan fisik meliputi spektrum inframerah dan menyebar dan mencakup berbagai tarif data.
Hanya dalam beberapa tahun terakhir, LAN nirkabel telah datang untuk menempati niche yang signifikan di pasar jaringan area lokal. Semakin, organisasi menemukan bahwa LAN nirkabel adalah tambahan yang sangat diperlukan untuk LAN kabel tradisional, untuk memenuhi persyaratan untuk mobilitas, relokasi, jaringan ad hoc, dan cakupan lokasi sulit untuk kawat.
Bab ini memberikan sebuah survei dari LAN nirkabel. Kita mulai dengan gambaran yang terlihat pada motivasi untuk menggunakan LAN nirkabel dan meringkas berbagai pendekatan pemakaian. Bagian berikutnya membahas tiga jenis prinsip-prinsip utama LAN nirkabel, diklasifikasikan menurut teknologi transmisi: inframerah, spread spectrum, dan narrowband microwave.
Spesifikasi yang paling menonjol LAN nirkabel dikembangkan oleh IEEE 802.11 bekerja group. Sisa bab ini berfokus pada standar ini.
17.1 GAMBARAN
Seperti namanya, LAN nirkabel adalah salah satu yang menggunakan media penularan nirkabel. Sampai sekarang, LAN nirkabel sedikit untuk digunakan. Ini termasuk harga yang tinggi, kecepatan data rendah, kekhawatiran keselamatan kerja, dan persyaratan perizinan. Seperti masalah ini telah ditangani, popularitas LAN kurang kawat telah berkembang dengan pesat. Pada bagian ini, kita survei area aplikasi kunci LAN nirkabel dan kemudian melihat persyaratan untuk dan keuntungan dari LAN nirkabel.
Aplikasi Wireless LAN
[PAHL95] daftar empat area aplikasi LAN nirkabel: LAN ekstensi, lintas bangunan interkoneksi, akses nomaden, dan jaringan ad hoc. Mari kita pertimbangkan masing-masing pada gilirannya.
LAN Ekstensi produk LAN nirkabel awal, diperkenalkan pada akhir 1980-an, yang dipasarkan sebagai pengganti kabel LANs. Sebuah tradisional LAN nirkabel menghemat biaya instalasi LAN kabel dan memudahkan tugas relokasi dan memodifikasi lain untuk struktur jaringan. Namun, motivasi ini LAN nirkabel disusul oleh peristiwa. Pertama, sebagai kesadaran perlunya LAN menjadi lebih besar, arsitek merancang bangunan baru untuk memasukkan prewiring luas untuk data aplikasi. Kedua, dengan kemajuan teknologi transmisi data, ada ketergantungan meningkat pada pencarian kabel untuk LAN dan, khususnya, Kategori 3 dan berdarah kategori 5 pair. Pada bangunan tua bengkok kabel tidak terlindungi dengan abundansi dari Kategori 3 kabel, dan banyak bangunan baru yang telah dipersiapkan dengan Kategori 5. Dengan demikian, penggunaan LAN nirkabel untuk menggantikan LAN kabel belum terjadi ke sebagian besar.
Namun, di sejumlah lingkungan, ada peran untuk LAN nirkabel sebagai alternatif untuk kabel LAN. Contohnya termasuk bangunan dengan daerah terbuka yang luas, seperti pabrik, lantai perdagangan bursa saham, dan gudang; bangunan dengan cukup pencarian dan di mana lubang bor untuk kabel baru dilarang; dan kantor kecil di mana instalasi dan pemeliharaan LAN kabel tidak ekonomis. Pada semua kasus ini, LAN nirkabel memberikan alternatif yang efektif dan lebih menarik. Dalam kebanyakan kasus, sebuah organisasi juga akan memiliki LAN kabel untuk mendukung server dan beberapa contoh perkantoran. Fasilitas pabrik biasanya memiliki luas kantor yang terpisah dari lantai pabrik tapi itu harus terkait dengan hal itu untuk tujuan jaringan. Oleh karena itu, biasanya, LAN nirkabel akan dihubungkan ke LAN kabel di premises. Pada daerah yang sama, aplikasi ini disebut sebagai ekstensi LAN.
Gambar 17.1 menunjukkan konfigurasi LAN nirkabel sederhana yang khas dari banyak lingkungan. Ada backbone kabel LAN, seperti Ethernet, port yang dukungan server, perkantoran, dan satu atau lebih jembatan atau router untuk menghubungkan dengan jaringan lain. Selain itu, ada modul kontrol (CM) yang bertindak sebagai interface untuk modul kontrol LAN. Nirkabel termasuk baik jembatan atau fungsi router untuk menghubungkan LAN nirkabel ke bagian belakang. Itu termasuk semacam logika kontrol akses, seperti sebuah polling atau skema token-passing, untuk mengatur akses dari sistem-akhir-sistem. Perhatikan bahwa beberapa sistem akhir adalah perangkat mandiri, seperti perkantoran atau server. Hub atau modul pengguna lainnya (UMS) yang mengontrol sejumlah stasiun off kabel LAN juga dapat menjadi bagian dari konfigurasi LAN nirkabel.
Konfigurasi Gambar 17.1 dapat disebut sebagai sel tunggal LAN nirkabel; semua sistem akhir nirkabel berada dalam jangkauan modul kendali tunggal.
Konfigurasi umum lain, disarankan oleh Gambar 17.2, adalah multi-sel LAN nirkabel. Dalam hal ini, ada beberapa modul kontrol dihubungkan oleh LAN kabel. Setiap modul kontrol mendukung sejumlah sistem nirkabel akhir dalam jangkauan transmisi. Misalnya, dengan LAN infrared, transmisi terbatas pada satu kamar; Oleh karena itu, satu sel yang dibutuhkan untuk setiap kamar di gedung perkantoran yang memerlukan dukungan nirkabel.
Cross-Building Interconnect Penggunaan lain dari teknologi LAN nirkabel untuk menghubungkan LAN di gedung-gedung di dekatnya, baik itu kabel atau wireless LAN. Dalam hal ini, link nirkabel point-to-point digunakan antara dua perangkat bangunan. Sehingga terhubung biasanya menjembatani atau routers. Link tunggal point-to-point bukanlah LAN per se, tetapi biasanya untuk menyertakan ini aplikasi di bawah judul LAN nirkabel.
Nomadic Access akses nomaden menyediakan link nirkabel antara hub LAN dan terminal data mobile dilengkapi dengan antena, seperti komputer laptop atau komputer notepad. Salah satu contoh kegunaan koneksi tersebut adalah untuk memungkinkan seorang karyawan kembali dari perjalanan untuk mentransfer data dari komputer portabel pribadi ke server di kantor. Akses nomaden juga berguna dalam lingkungan diperpanjang seperti kampus atau bisnis yang beroperasi dari sekelompok bangunan. Dalam kedua kasus ini, pengguna dapat bergerak dengan komputer portabel mereka dan mungkin ingin akses ke server pada LAN kabel dari berbagai lokasi.
b
Jaringan Ad Hoc Sebuah jaringan ad hoc adalah jaringan peer-to-peer (tidak ada server terwujud tengah-) dibentuk sementara untuk memenuhi beberapa contoh langsung need.For, sekelompok karyawan, masing-masing dengan komputer laptop atau palmtop, mungkin bersidang di ruang konprensi untuk bisnis atau kelas karyawan meeting.The menghubungkan komputer mereka dalam jaringan sementara hanya untuk durasi pertemuan.
Gambar 17.3 menunjukkan perbedaan antara LAN nirkabel yang mendukung LAN ekstensi dan persyaratan akses nomaden dan LAN.In nirkabel ad hoc kasus yang pertama, LAN nirkabel membentuk infrastruktur stasioner yang terdiri dari satu atau lebih sel dengan modul kontrol untuk setiap sel. dalam sel, mungkin ada sejumlah stasioner akhir stasiun systems.Nomadic dapat berpindah dari satu sel ke sel another.In Sebaliknya, tidak ada infrastruktur untuk jaringan ad hoc. Sebaliknya, koleksi rekan stasiun dalam jangkauan satu sama lain dapat dinamis mengkonfigurasi diri ke jaringan sementara.
Persyaratan Wireless LAN
Sebuah LAN nirkabel harus memenuhi jenis yang sama persyaratan khas dari setiap LAN, termasuk kapasitas tinggi, kemampuan untuk menutupi jarak pendek, konektivitas yang lengkap antara stasiun terpasang, dan kemampuan siaran. Selain itu, ada sejumlah persyaratan khusus untuk lingkungan LAN nirkabel. Berikut ini adalah salah satu persyaratan yang paling penting untuk LAN nirkabel:
• Throughput: Medium protokol kontrol akses harus memanfaatkan seefisien mungkin dari media nirkabel untuk memaksimalkan kapasitas.
• Jumlah node: Wireless LAN mungkin perlu untuk mendukung ratusan node di beberapa sel.
• Koneksi ke backbone LAN: Dalam kebanyakan kasus, interkoneksi dengan stasiun pada backbone kabel LAN diperlukan. LAN nirkabel infrastruktur, ini mudah dicapai melalui penggunaan modul kontrol yang terhubung ke kedua jenis LAN. Ada juga mungkin perlu akomodasi untuk pengguna ponsel dan jaringan nirkabel ad hoc.
• Area layanan: Sebuah wilayah cakupan khas untuk LAN nirkabel memiliki diameter 100 sampai 300 m.
• konsumsi daya baterai: pekerja Ponsel menggunakan worksta- tions bertenaga baterai yang perlu memiliki baterai yang tahan lama bila digunakan dengan adaptor nirkabel. Hal ini menunjukkan bahwa protokol MAC yang membutuhkan node mobile untuk memantau jalur akses terus-menerus atau terlibat dalam sering jabat tangan dengan base station adalah tidak pantas. Khas implementasi LAN nirkabel memiliki fitur-fitur untuk mengurangi konsumsi daya saat tidak menggunakan jaringan, seperti modus tidur.
• ketahanan Transmisi dan keamanan: Kecuali dirancang dengan baik, LAN nirkabel mungkin rentan terhadap gangguan dan menguping. Desain LAN nirkabel harus mengizinkan transmisi yang handal bahkan di lingkungan yang bising dan harus memberikan beberapa tingkat keamanan dari menguping.
• operasi jaringan Collocated: Sebagai LAN nirkabel menjadi lebih populer, sangat mungkin untuk dua atau lebih LAN nirkabel untuk beroperasi di daerah yang sama atau di beberapa daerah di mana interferensi antara LAN adalah mungkin. Interferensi tersebut dapat menggagalkan operasi normal dari algoritma MAC dan memungkinkan akses tidak sah ke LAN tertentu.
• operasi bebas Lisensi-Pengguna akan lebih memilih untuk membeli dan mengoperasikan produk LAN nirkabel tanpa harus mengamankan lisensi untuk pita frekuensi yang digunakan oleh LAN.
• Handoff / jelajah: Protokol MAC yang digunakan dalam LAN nirkabel harus memungkinkan stasiun mobile untuk berpindah dari satu sel ke sel yang lain.
• Konfigurasi Dinamis: The MAC menangani dan aspek manajemen jaringan LAN harus mengizinkan dinamis dan otomatis penambahan, penghapusan, dan relokasi sistem akhir tanpa gangguan untuk pengguna lain.
c
17.2 TEKNOLOGI WIRELESS LAN
LAN nirkabel umumnya dikategorikan menurut teknik transmisi yang used.All produk LAN nirkabel saat jatuh ke salah satu kategori berikut:
• Infrared (IR) LAN: Sebuah sel individu dari IR LAN terbatas pada satu kamar, karena cahaya inframerah tidak menembus dinding buram.
• LAN Spread spectrum: Jenis LAN menggunakan teknologi spread spectrum misi trans. Dalam kebanyakan kasus, LAN ini beroperasi di ISM (industrial, ilmiah, dan medis) band microwave sehingga tidak ada lisensi Federal Communications Commission (FCC) diperlukan untuk mereka gunakan di Amerika Serikat.
LAN infrared
Komunikasi nirkabel optik di bagian inframerah dari spektrum adalah tersebar di kebanyakan rumah, di mana ia digunakan untuk berbagai perangkat remote control.
Baru-baru ini, perhatian telah beralih ke penggunaan teknologi inframerah untuk membangun LAN nirkabel. Pada bagian ini, kita mulai dengan perbandingan karakteristik LAN inframerah dengan orang-orang dari LAN radio dan kemudian melihat beberapa rincian LAN inframerah.
Kekuatan dan Kelemahan inframerah menawarkan sejumlah keuntungan signifikan atas microwave approaches.The spektrum inframerah untuk hampir tak terbatas, yang menyajikan kemungkinan mencapai kecepatan data yang sangat tinggi. Inframerah alamiah lainnya trum tidak diatur di seluruh dunia, yang tidak benar dari beberapa bagian dari spektrum microwave.
Selain itu, saham inframerah beberapa sifat dari cahaya tampak yang membuatnya atraktif untuk beberapa jenis konfigurasi LAN. Cahaya inframerah difusi tercermin benda berwarna terang; sehingga dimungkinkan untuk menggunakan langit-langit refleksi untuk mencapai cakupan dari seluruh ruangan. Cahaya inframerah tidak menembus dinding atau benda buram lainnya. Ini memiliki dua keuntungan: Pertama, komunikasi inframerah dapat lebih mudah diamankan terhadap menguping dari microwave; dan kedua, instalasi inframerah terpisah dapat dioperasikan di setiap ruangan di sebuah gedung tanpa gangguan, memungkinkan struction con LAN infrared sangat besar.
Kekuatan lain dari inframerah adalah bahwa peralatan yang relatif murah dan sederhana. Transmisi data inframerah biasanya menggunakan modulasi intensitas, sehingga penerima IR perlu mendeteksi hanya amplitudo sinyal optik, sedangkan sebagian besar penerima microwave harus mendeteksi frekuensi atau fase.
Media inframerah juga menunjukkan beberapa kelemahan. Banyak lingkungan dalam ruangan mengalami lebih intens inframerah latar belakang radiasi, dari sinar matahari dan pencahayaan dalam ruangan. Radiasi ambien ini muncul sebagai kebisingan di penerima inframerah, yang membutuhkan penggunaan pemancar dari daya yang lebih tinggi daripada yang akan diperlukan dan juga membatasi jangkauan. Namun, peningkatan daya pemancar dibatasi oleh kekhawatiran keselamatan mata dan konsumsi daya yang berlebihan.
Teknik transmisi Tiga teknik transmisi alternatif umum digunakan untuk transmisi data IR: sinyal yang ditransmisikan dapat difokuskan dan ditujukan (seperti dalam kontrol remote TV); dapat terpancar omnidirectionally; atau dapat tercermin dari langit-langit berwarna terang.
Disutradarai-beam IR dapat digunakan untuk membuat point-to-point. Dalam mode ini, kisaran tergantung pada kekuatan yang dipancarkan dan pada tingkat focusing.A difokuskan data link IR dapat memiliki berbagai rentang kilometers.Such tidak diperlukan untuk membangun LAN nirkabel dalam ruangan. Namun, link IR dapat digunakan untuk cross-bangunan interkoneksi antara jembatan atau router yang terletak di bangunan dalam garis pandang sama lain.
Salah satu penggunaan dalam ruangan dari titik-to-point IR adalah untuk mengatur satu set cincin LAN. Sebuah pengaturan dari IR transceiver dapat diposisikan sehingga data beredar di sekitar mereka dalam ransum cincin gurasi. Setiap transceiver mendukung workstation atau hub stasiun, dengan hub menyediakan fungsi bridging.
Konfigurasi Omnidirectional melibatkan stasiun pangkalan tunggal yang berada dalam garis pandang semua stasiun lain di LAN.Typically, stasiun ini dipasang pada base station ceiling.The bertindak sebagai langit-langit pemancar multiport repeater. Siaran gips sinyal omnidirectional yang dapat diterima oleh semua ceivers trans- IR lain di daerah. Ini transceiver lain mengirimkan sinar directional ditujukan pada unit dasar langit-langit.
Dalam konfigurasi disebarkan, semua pemancar IR terfokus dan ditujukan pada suatu titik pada radiasi ceiling.IR difus mencerminkan mencolok langit-langit yang reradiated omnidirectionally dan dijemput oleh semua penerima di daerah.
Spread Spectrum LAN
Saat ini, jenis yang paling populer dari LAN nirkabel menggunakan teknik spread spectrum.
Konfigurasi Kecuali untuk kantor cukup kecil, spektrum penyebaran LAN nirkabel yang menggunakan pengaturan multi-sel, seperti yang digambarkan dalam sel Gambar 17.2.Adjacent memanfaatkan frekuensi pusat yang berbeda dalam band yang sama untuk menghindari interferensi.
Dalam sel yang diberikan, topologi dapat berupa hub atau peer to peer. Topologi hub ditunjukkan pada Gambar 17.2. Dalam topologi hub, hub biasanya dipasang di langit-langit dan terhubung ke backbone kabel LAN untuk menyediakan konektivitas ke stasiun melekat pada LAN kabel dan stasiun yang merupakan bagian dari LAN nirkabel di hub cells.The lain juga dapat mengontrol akses, seperti dalam IEEE 802.11 titik fungsi koordinasi, dijelaskan hub Setengah antrian. Juga dapat mengontrol akses dengan bertindak sebagai repeater multiport dengan fungsi yang mirip dengan Ethernet multiport repeater. Dalam hal ini, semua stasiun di sel hanya mengirimkan ke hub dan hanya menerima dari hub. Atau, dan terlepas dari mekanisme kontrol akses, setiap stasiun dapat menyiarkan menggunakan antena omnidirectional sehingga semua stasiun lain dalam sel dapat menerima; ini sesuai dengan konfigurasi bus logis.
Salah satu fungsi potensial lain dari hub adalah handoff otomatis stasiun bergerak. Setiap saat, sejumlah stasiun secara dinamis ditugaskan untuk hub diberikan berdasarkan proximity. Ketika hub indra sinyal melemah, secara otomatis dapat menyerahkan ke hub yang berdekatan terdekat.
Sebuah topologi peer-to-peer adalah satu di mana tidak ada algoritma hub. Sebuah MAC seperti CSMA digunakan untuk mengontrol topologi access.This sesuai untuk LAN ad hoc.
Masalah transmisi Sebuah keinginan, meskipun tidak diperlukan, karakteristik dari LAN nirkabel adalah bahwa hal itu dapat digunakan tanpa harus melalui prosedur perizinan. Peraturan perizinan berbeda dari satu negara ke negara lain, yang mempersulit tive-tujuan ini. Di Amerika Serikat, FCC telah resmi dua aplikasi tanpa izin dalam band ISM: sistem spread spectrum, yang dapat beroperasi sampai dengan 1 watt, dan sistem daya yang sangat rendah, yang dapat beroperasi sampai dengan 0,5 watt. Karena FCC membuka Band ini, penggunaannya untuk spread spectrum LAN nirkabel telah menjadi populer.
Di Amerika Serikat, tiga band microwave telah disisihkan untuk tanpa izin penggunaan spektrum: 902-928 MHz (915 MHz band), 2,4-2,4835 GHz (2,4-GHz band), dan 5,725-5,825 GHz (5,8-GHz ) .Tentu ini, 2,4 GHz juga digunakan dengan cara ini di Eropa dan Jepang. Tinggi frekuensi, semakin tinggi bandwidth potensial, sehingga tiga band yang meningkatkan urutan tarik dari sudut pandang kapasitas pandang. Selain itu, potensi gangguan harus konsiderasi. Disana sejumlah perangkat yang beroperasi pada sekitar 900 MHz, termasuk telepon nirkabel, telepon nirkabel mikro, dan amatir radio. Perangkat disana yang lebih sedikit beroperasi pada 2,4 GHz; salah satu contoh penting adalah microwave oven, yang cenderung memiliki kebocoran besar radiasi dengan meningkatnya age.At ini ada sedikit kompetisi di 5,8 GHz-band, namun semakin tinggi frekuensi, secara umum lebih mahal peralatan.
Pada tahun 1990, Komite IEEE 802 membentuk kelompok baru kerja, IEEE 802.11, Cally membuat spesifikasi yang ditujukan untuk LAN nirkabel, dengan piagam untuk mengembangkan protokol MAC dan media fisik specification. Minat awal itu dalam mengembangkan wireless LAN beroperasi di ISM (industri, ilmiah, dan medis) Band. Sejak saat itu, permintaan untuk WLAN, pada frekuensi dan kecepatan data yang berbeda, telah meledak. Sejalan dengan permintaan ini, IEEE 802.11 kelompok kerja telah mengeluarkan daftar terus berkembang dari standar (Tabel 17.1) .Table 17,2 sebentar mendefinisikan istilah kunci yang digunakan dalam standar IEEE 802.11.
d
Wi-Fi Alliance
Standar 802.11 pertama yang mendapatkan penerimaan industri yang luas adalah 802.11b. yaitu produk 802.11b semua didasarkan pada standar yang sama, selalu ada kekhawatiran apakah produk dari vendor yang berbeda akan berhasil interoperasi. Untuk memenuhi keprihatinan ini, Ethernet Wireless Compatibility Alliance ( WECA), sebuah industri konsortium, dibentuk pada tahun 1999. Organisasi ini, kemudian berganti nama menjadi Wi-Fi (Wireless Fidelity) Alliance, menciptakan suite tes untuk sertifikasi interoperabilitas untuk jangka 802.11b products. Digunakan untuk produk 802.11b bersertifikat Wifi. Wi-Fi fikasi certi- telah diperpanjang untuk produk 802.11g, an-Fi Alliance Wi juga masih terbelakang proses sertifikasi untuk produk 802.11a, yang disebut Wi-Fi5. Aliansi Wi-Fi yang bersangkutan dengan berbagai bidang pasar untuk WLAN, termasuk perusahaan, rumah, dan hot spot.
IEEE 802.11 Arsitektur
Gambar 17.4 menggambarkan model yang dikembangkan oleh kelompok kerja 802.11. Bangunan terkecil blok dari LAN nirkabel adalah layanan set dasar (BSS), yang con- sists dari beberapa jumlah stasiun mengeksekusi protokol MAC yang sama dan bersaing untuk akses ke media nirkabel yang sama bersama. Sebuah BSS dapat diisolasi atau mungkin terhubung ke sistem distribusi bagian belakang (DS) melalui jalur akses (AP). Fungsi AP sebagai jembatan dan titik relay. Dalam sebuah BSS, stasiun klien tidak berkomunikasi langsung dengan satu sama lain. Sebaliknya, jika salah satu stasiun dalam BSS ingin berkomunikasi dengan stasiun lain di BSS yang sama, frame MAC pertama yang dikirim dari stasiun berasal ke AP, dan kemudian dari AP ke stasiun tujuan. Demikian pula, bingkai MAC dari stasiun di BSS ke stasiun remote dikirim dari stasiun lokal untuk AP dan kemudian diteruskan oleh AP selama DS dalam perjalanan ke stasiun tujuan. BSS umumnya sesuai dengan apa yang disebut sebagai sel dalam literature. DS dapat menjadi switch, jaringan kabel, atau jaringan nirkabel.
Ketika semua stasiun di BSS adalah stasiun bergerak, dengan tidak ada hubungannya dengan BSSs lain, BSS disebut independen BSS (IBSS) .an IBSS biasanya jaringan ad hoc. Dalam IBSS, stasiun semua berkomunikasi secara langsung, dan tidak ada AP yang terlibat.
Sebuah konfigurasi yang sederhana ditunjukkan pada Gambar 17.4, di mana setiap stasiun milik BSS tunggal; yaitu, setiap stasiun berada dalam jangkauan nirkabel hanya dari stasiun lain dalam BSS yang sama. Hal ini juga mungkin untuk dua BSSs tumpang tindih geografis, sehingga stasiun tunggal bisa berpartisipasi dalam lebih dari satu BSS.Further, hubungan antara stasiun dan BSS dinamis. Stasiun dapat mematikan, datang dalam jangkauan, dan pergi keluar dari jangkauan.
Layanan diperpanjang set (ESS) terdiri dari dua atau lebih set layanan dasar antar dihubungkan oleh sistem distribusi. Biasanya, sistem distribusi adalah backbone kabel LAN tetapi dapat berupa komunikasi network.The diperpanjang service set muncul sebagai LAN logis tunggal ke link control logis (LLC) tingkat.
Gambar 17.4 menunjukkan bahwa jalur akses (AP) dilaksanakan sebagai bagian dari station; AP adalah logika dalam stasiun yang menyediakan akses ke DS dengan memberikan layanan DS selain bertindak sebagai station.To mengintegrasikan IEEE 802.11 mendatang arsitektur- dengan LAN kabel tradisional, portal adalah penggunaan. Logika Portal diimplementasikan di perangkat, seperti jembatan atau router, yang merupakan bagian dari LAN kabel dan yang melekat pada DS.
IEEE 802.11 Layanan
IEEE 802.11 mendefinisikan sembilan layanan yang perlu disediakan oleh LAN nirkabel untuk menyediakan fungsionalitas setara dengan yang melekat pada kabel LANs.Table 17,3 daftar layanan dan menunjukkan dua cara mengelompokkan mereka.
e
1. Penyedia layanan dapat berupa stasiun atau DS. Layanan stasiun diimplementasikan di setiap 802.11 stasiun, termasuk stasiun AP. Keburukan distribusi-jasa yang disediakan antara BSSs; layanan ini dapat diimplementasikan dalam sebuah AP atau perangkat khusus-tujuan lain yang melekat pada sistem distribusi.
2.Tiga dari layanan yang digunakan untuk mengontrol IEEE 802.11 LAN akses dan konfidensial. Enam layanan yang digunakan untuk mendukung pengiriman MAC unit layanan data (MSDUs) antara stasiun. The MSDU adalah blok data diturunkan dari pengguna MAC ke lapisan MAC; biasanya ini adalah LLC PDU. Jika MSDU terlalu besar untuk ditransmisikan dalam bingkai MAC tunggal, mungkin fragmen mented dan ditransmisikan dalam serangkaian MAC frames.Fragmentation dibahas dalam Bagian 17.4.
Setelah IEEE 802.11 dokumen, kita selanjutnya membahas layanan dalam urutan yang dirancang untuk memperjelas operasi jaringan ESS IEEE 802.11. Pengiriman MSDU, yang merupakan layanan dasar, telah disebutkan. Layanan yang terkait dengan keamanan dibahas dalam Section17.6.
Distribusi Pesan dalam DS Kedua layanan yang terlibat dengan pendistribusian pesan dalam DS adalah distribusi dan integrasi. Distribusi adalah layanan utama yang digunakan oleh stasiun untuk bertukar MAC frame saat frame harus tra- ayat DS untuk mendapatkan dari stasiun dalam satu BSS ke stasiun dalam contoh BSS.For lain, misalkan sebuah frame yang akan dikirim dari stasiun 2 ( STA 2) untuk STA 7 pada Gambar bingkai 17.4.The dikirim dari STA 2 ke STA 1, yang merupakan AP untuk BSS.The AP ini memberikan kerangka untuk DS, yang memiliki tugas mengarahkan frame ke AP terkait dengan STA 5 di target BSS. STA 5 menerima frame dan meneruskannya ke STA 7. Bagaimana pesan diangkut melalui DS adalah di luar lingkup standar IEEE 802.11.
Jika dua stasiun yang berkomunikasi berada dalam BSS yang sama, maka layanan distribusi logis melewati AP tunggal BSS itu.
Layanan integrasi memungkinkan transfer data antara stasiun pada IEEE 802.11 LAN dan stasiun pada terpadu IEEE 802.x LAN. Istilah terintegrasi mengacu pada LAN kabel yang secara fisik terhubung ke DS dan yang stasiun dapat secara logis terhubung ke IEEE 802.11 LAN melalui layanan integrasi integrasi service.The menangani setiap terjemahan alamat dan konversi media logika diperlukan untuk pertukaran data.
Layanan asosiasi-Terkait Tujuan utama dari lapisan MAC adalah untuk mentransfer MSDUs entitas MAC; tujuan ini dipenuhi oleh distribusi layanan.Untuk bahwa layanan untuk fungsi, membutuhkan informasi tentang stasiun dalam ESS yang disediakan oleh layanan-asosiasi terkait. Sebelum wakil distribusi ser dapat memberikan data ke atau menerima data dari stasiun, stasiun yang harus dikaitkan. Sebelum melihat konsep asosiasi, kita perlu menjelaskan konsep standar mobility.The mendefinisikan tiga jenis transisi, berdasarkan mobilitas:
Tidak ada transisi: Sebuah stasiun jenis ini adalah baik diam atau bergerak hanya dalam rentang komunikasi langsung dari stasiun berkomunikasi dari BSS tunggal.
BSS transisi: ini didefinisikan sebagai gerakan stasiun dari satu BSS ke BSS lain dalam ESS yang sama. Dalam hal ini, pengiriman data ke stasiun mengharuskan kemampuan pengalamatan dapat mengenali lokasi baru dari station.
ESS transisi: ini didefinisikan sebagai gerakan stasiun dari BSS dalam satu ESS ke BSS dalam kasus lain ESS.This hanya didukung dalam arti bahwa stasiun bisa bergerak. Pemeliharaan koneksi lapisan atas didukung oleh 802.11 tidak dapat dijamin. Bahkan, gangguan layanan mungkin terjadi.
Untuk menyampaikan pesan dalam DS, layanan distribusi perlu tahu di mana stasiun tujuan adalah located.Specifically, DS perlu mengetahui identitas dari AP ke mana pesan harus disampaikan agar pesan untuk mencapai tujuan station. Untuk memenuhi persyaratan ini, stasiun harus menjaga hubungan dengan AP dalam layanan BSS. Tiga layanan saat ini berhubungan dengan persyaratan ini:
Asosiasi: Menetapkan hubungan awal antara stasiun dan AP.Before stasiun dapat mengirimkan atau menerima frame pada LAN nirkabel, identitas dan alamat harus diketahui. Untuk tujuan ini, stasiun harus membangun hubungan dengan AP dalam BSS tertentu. AP kemudian dapat mengkomunikasikan informasi ini kepada AP lain dalam ESS untuk memfasilitasi routing dan pengiriman frame ditangani.
Reassociation: Memungkinkan sebuah asosiasi yang dibentuk untuk ditransfer dari satu AP ke yang lain, memungkinkan mobile station untuk berpindah dari satu BSS ke yang lain.
Disassociation: Sebuah pemberitahuan baik dari stasiun atau AP bahwa hubungan yang ada adalah stasiun terminated.A harus memberikan pemberitahuan ini sebelum meninggalkan ESS atau mematikan. Namun, fasilitas manajemen MAC melindungi diri terhadap stasiun yang menghilang tanpa pemberitahuan.
17.4 IEEE 802.11 MEDIUM ACCESS CONTROL
IEEE 802.11 lapisan MAC mencakup tiga bidang fungsional: pengiriman data yang dapat diandalkan, kontrol akses, dan bagian security.This meliputi dua topik pertama.
Terpercaya Pengiriman data
Seperti halnya jaringan nirkabel, LAN nirkabel menggunakan IEEE 802.11 lapisan fisik dan MAC dikenakan tidak dapat diandalkan cukup. Kebisingan, gangguan, dan efek propagasi lainnya mengakibatkan hilangnya sejumlah besar frame. Bahkan dengan kode koreksi kesalahan, sejumlah MAC frame mungkin tidak berhasil diterima. Situasi ini dapat ditangani oleh mekanisme kehandalan pada lapisan yang lebih tinggi, seperti TCP. Namun, timer digunakan untuk transmisi ulang pada lapisan yang lebih tinggi biasanya pada urutan detik. Oleh karena itu lebih efisien untuk menangani kesalahan di tingkat MAC. Untuk tujuan ini, IEEE 802.11 meliputi pertukaran bingkai protocol.When stasiun menerima frame data dari stasiun lain, ia mengembalikan pengakuan (ACK) bingkai ke stasiun sumber.
Dengan demikian, mekanisme transfer data dasar dalam IEEE 802.11 melibatkan pertukaran dua frames. Untuk lebih meningkatkan kehandalan, pertukaran empat-frame dapat digunakan.Dalam skema ini, sumber pertama mengeluarkan Permintaan untuk Kirim (RTS) frame tujuan . Tujuan kemudian merespon dengan Hapus untuk Kirim (CTS) .Setelah menerima CTS, sumber mentransmisikan frame data, dan tujuan merespon dengan ACK.The RTS mengingatkan semua stasiun yang berada dalam penerimaan berbagai sumber yang pertukaran adalah sedang berjalan; stasiun ini menahan diri dari transmisi untuk menghindari tabrakan antara dua frame ditransmisikan pada time.Similarly sama, CTS lansiran semua stasiun yang berada dalam penerimaan berbagai tujuan yang pertukaran bawah way.The RTS / CTS bagian dari pertukaran adalah fungsi yang diperlukan dari MAC tapi mungkin dinonaktifkan.
Medium Access Control
802.11 kelompok kerja dianggap dua jenis proposal untuk algoritma MAC: protokol akses didistribusikan, yang, seperti Ethernet, mendistribusikan keputusan untuk mengirimkan lebih dari semua node menggunakan mekanisme rasa pembawa; dan protokol akses terpusat, yang melibatkan regulasi transmisi oleh keputusan terpusat maker.A bagikan usikan protokol akses masuk akal untuk jaringan ad hoc workstation rekan (typi- Cally sebuah IBSS) dan mungkin juga menarik dalam konfigurasi LAN nirkabel lain yang terutama terdiri dari traffic.A bursty protokol akses terpusat alami untuk urations config di mana sejumlah stasiun nirkabel saling berhubungan satu sama lain dan semacam base station yang melekat pada tulang punggung kabel LAN, itu sangat berguna jika beberapa data waktu prioritas sensitif atau tinggi.
Hasil akhirnya untuk 802.11 adalah algoritma MAC disebut DFWMAC (foundation didistribusikan nirkabel MAC) yang menyediakan mekanisme kontrol akses terdistribusi dengan kontrol terpusat opsional dibangun di atas itu. Gambar 17.5 menggambarkan arsitektur. Sublayer bawah dari lapisan MAC adalah fungsi koordinasi didistribusikan (DCF). DCF menggunakan algoritma contention untuk menyediakan akses ke semua lalu lintas. Lalu lintas asynchronous biasa langsung menggunakan DCF. Fungsi koordinasi titik (PCF) adalah algoritma MAC terpusat digunakan untuk menyediakan contention-free service.PCF dibangun di atas DCF dan eksploitasi fitur DCF untuk menjamin akses bagi yang users. Mari kita mempertimbangkan dua sublayer pada gilirannya.
f
Didistribusikan Koordinasi Fungsi DCF sublayer membuat penggunaan ple CSMA (carrier sense multiple access) algoritma sim-. Jika stasiun memiliki frame MAC untuk mengirimkan data, ia mendengarkan media. Jika medium idle, stasiun dapat mengirimkan; jika stasiun harus menunggu sampai transmisi saat selesai sebelum transmisi. DCF tidak termasuk fungsi deteksi tabrakan (yaitu, CSMA / CD) karena tabrakan tidak praktis pada network.The dynamic range wireless dari sinyal pada media sangat besar, sehingga station transmisi tidak dapat secara efektif membedakan sinyal lemah masuk dari kebisingan dan efek penularan sendiri.
Untuk memastikan kelancaran fungsi dan adil dari algoritma ini, DCF mencakup seperangkat penundaan yang berjumlah skema prioritas. Mari kita mulai dengan mempertimbangkan penundaan tunggal yang dikenal sebagai ruang interframe (IFS). Bahkan, ada tiga IFS berbeda-nilai-nilai, tetapi algoritma yang terbaik adalah dijelaskan oleh awalnya mengabaikan ini detail.Using sebuah IFS, aturan untuk akses CSMA adalah sebagai berikut (Gambar 17.6):
Sebuah stasiun dengan bingkai untuk mengirimkan indra medium. Jika medium idle, menunggu untuk melihat apakah medium masih menganggur untuk waktu yang sama dengan IFS.If demikian, stasiun dapat mengirimkan langsung.
Jika medium sibuk (baik karena stasiun awalnya menemukan media sibuk atau karena media menjadi sibuk selama IFS waktu idle), stasiun menunda transmisi dan terus memantau menengah sampai misi trans saat ini lebih.
Setelah transmisi saat ini lebih, stasiun penundaan lain IFS. Jika medium masih menganggur selama periode ini, maka stasiun mundur jumlah acak waktu dan lagi indra medium. Jika medium masih menganggur, stasiun mungkin transmit.During waktu backoff, jika media menjadi sibuk, timer backoff dihentikan dan dilanjutkan bila medium menjadi idle.
Jika transmisi tidak berhasil, yang ditentukan oleh adanya pengakuan, maka diasumsikan bahwa tabrakan telah terjadi.
g
Untuk memastikan bahwa backoff memelihara stabilitas, binary exponential backoff, dijelaskan dalam Bab 16, yang digunakan. Biner backoff eksponensial menyediakan sarana penanganan beban berat. Diulang usaha yang gagal untuk mengirimkan hasil di masa backoff lagi dan lagi, yang membantu untuk kelancaran keluar beban. Tanpa backoff seperti itu, situasi berikut dapat terjadi: Dua atau lebih stasiun mencoba untuk mengirimkan pada saat yang sama, menyebabkan tabrakan. Stasiun-stasiun ini kemudian segera mencoba untuk retrans- mit, menyebabkan tabrakan baru.
Sebelumnya skema disempurnakan untuk DCF untuk menyediakan akses berdasarkan prioritas oleh bijaksana sederhana menggunakan tiga nilai untuk IFS:
SIFS (IFS pendek): The IFS terpendek, digunakan untuk semua tindakan tanggapan langsung, seperti yang dijelaskan dalam pembahasan berikut
PIFs (titik fungsi koordinasi IFS): Sebuah IFS midlength, yang digunakan oleh controller terwujud tengah-dalam skema PCF saat menerbitkan jajak pendapat
DIFS (fungsi koordinasi didistribusikan IFS): The IFS terpanjang, digunakan sebagai penundaan Imum min untuk frame asynchronous bersaing untuk akses
Gambar 17.7a menggambarkan penggunaan nilai-nilai waktu tersebut. Pertimbangkan pertama SIFS. Setiap stasiun menggunakan SIFS untuk menentukan peluang transmisi memiliki, pada dasarnya, prioritas tertinggi, karena akan selalu mendapatkan akses dalam preferensi untuk stasiun menunggu jumlah waktu yang sama untuk PIFs atau DIFS.The SIFS digunakan dalam keadaan-keadaan berikut:
i
Pengakuan (ACK): Ketika stasiun menerima sebuah frame hanya ditujukan kepada dirinya sendiri (tidak multicast atau broadcast), merespon dengan frame ACK setelah menunggu-ing hanya untuk SIFS gap.This telah dua efek yang diinginkan. Pertama, karena tabrakan tidak digunakan, kemungkinan tabrakan lebih besar dari dengan CSMA / CD, dan ACK MAC-tingkat menyediakan untuk pemulihan tabrakan efisien. Kedua, SIFS dapat digunakan untuk menyediakan pengiriman yang efisien dari suatu unit data LLC protocol (PDU) yang membutuhkan beberapa MAC frames.In kasus ini, berikut skenario stasiun occurs.A dengan multiframe LLC PDU untuk mengirimkan mengirimkan MAC frame satu pada suatu waktu. Setiap frame diakui oleh penerima setelah SIFS. Ketika sumber menerima ACK, segera (setelah SIFS) mengirimkan frame berikutnya dalam hasil sequence.The adalah bahwa setelah stasiun memiliki con cenderung untuk saluran, akan mempertahankan kontrol saluran sampai telah mengirim semua fragmen dari sebuah LLC PDU.
Hapus untuk Kirim (CTS): stasiun A dapat memastikan bahwa data frame yang akan melewati dengan terlebih dahulu mengeluarkan Permintaan kecil untuk Kirim (RTS) stasiun frame.The yang frame ini ditujukan harus segera merespon dengan bingkai CTS jika siap untuk receive.All stasiun lain menerima RTS dan menunda menggunakan medium.
Tanggapan Poll: Hal ini dijelaskan dalam pembahasan berikut PCF.
Interval IFS terpanjang berikutnya adalah PIFS.This digunakan oleh troller con terpusat dalam mengeluarkan jajak pendapat dan diutamakan atas lalu lintas pertengkaran normal. Akan tetapi, mereka frame dikirim menggunakan SIFS didahului dengan sebuah jajak pendapat PCF.
Akhirnya, interval DIFS digunakan untuk semua lalu lintas asynchronous biasa.
Titik Koordinasi Fungsi PCF adalah metode akses alternatif diimplementasikan di atas operasi DCF.The terdiri dari polling oleh master polling terpusat (koordinator titik). Koordinator titik memanfaatkan PIFs saat menerbitkan polls.Because PIFs lebih kecil dari DIFS, koordinator titik dapat merebut menengah dan mengunci semua lalu lintas asynchronous sementara itu mengeluarkan jajak pendapat dan menerima tanggapan.
Sebagai ekstrim, pertimbangkan hal berikut mungkin scenario.Sebuah jaringan nirkabel dikonfigurasi sehingga sejumlah stasiun dengan lalu lintas yang sensitif terhadap waktu dikendalikan oleh koordinator titik sementara lalu lintas tetap berpendapat untuk akses menggunakan CSMA. Koordinator titik bisa mengeluarkan jajak pendapat secara round-robin untuk semua stasiun dikonfigurasi untuk pemungutan suara. Ketika polling dikeluarkan, stasiun yang disurvei dapat merespon menggunakan SIFS. Jika koordinator titik menerima jawaban, itu masalah jajak pendapat lain menggunakan PIFS.If tidak ada respon yang diterima selama waktu penyelesaian yang diharapkan, koordinator mengeluarkan polling.
Jika disiplin paragraf sebelumnya dilaksanakan, titik dinator laya- nan akan mengunci semua lalu lintas asynchronous dengan berulang kali mengeluarkan jajak pendapat. Untuk mencegah agar ini, selang waktu yang dikenal sebagai superframe yang defined.During bagian pertama dari interval ini, jajak pendapat masalah koordinator titik secara round-robin untuk semua stasiun dikonfigurasi untuk pemungutan suara. Koordinator titik kemudian idles untuk sisa superframe, memungkinkan periode contention untuk akses asynchronous.
Gambar 17.7b menggambarkan penggunaan superframe.At awal frame super, koordinator titik mungkin opsional menguasai dan mengeluarkan jajak pendapat untuk jangka waktu tertentu. Interval ini bervariasi karena ukuran frame variabel yang dikeluarkan oleh stasiun merespons. Sisa dari superframe yang tersedia untuk contention- berdasarkan access.At akhir interval superframe, koordinator titik berpendapat
j
untuk akses ke media menggunakan PIFs. Jika medium idle, keuntungan koordinator jalur akses langsung dan jangka superframe penuh berikut. Namun, media mungkin sibuk di akhir superframe.In kasus ini, koordinator titik harus menunggu sampai medium idle untuk mendapatkan akses; hasil ini dalam jangka waktu superframe foreshortened untuk siklus berikutnya.
MAC Bingkai
Gambar 17.8 menunjukkan format.This bingkai 802.11 Format umum digunakan untuk semua data dan frame kontrol, tetapi tidak semua bidang yang digunakan dalam semua konteks. Bidang yang terendah sebagai fol-:
Bingkai Control: Menunjukkan jenis bingkai (kontrol, manajemen, atau data) dan menyediakan informasi kontrol. Informasi kontrol termasuk apakah frame adalah ke atau dari DS, informasi fragmentasi, dan informasi privasi.
Durasi / Connection ID: Jika digunakan sebagai lapangan durasi, menunjukkan waktu (dalam mikrodetik) saluran akan dialokasikan untuk transmisi sukses dari frame MAC. Dalam beberapa frame kontrol, bidang ini berisi sebuah asosiasi, atau connection, identifier.
Alamat: Jumlah dan makna dari bidang alamat 48-bit tergantung pada alamat pemancar context.The dan alamat penerima yang alamat MAC dari stasiun bergabung ke BSS yang transmisi dan menerima frame atas layanan LAN.The nirkabel set ID ( SSID) mengidentifikasi LAN nirkabel di mana frame ditransmisikan. Untuk IBSS, SSID adalah nomor acak gender erated pada saat jaringan terbentuk. Untuk LAN nirkabel yang merupakan bagian dari konfigurasi yang lebih besar SSID mengidentifikasi BSS di mana frame adalah dipancarkan; khusus, SSID adalah alamat MAC-tingkat AP untuk BSS ini (Gambar 17.4) .Akhirnya alamat sumber dan alamat tujuan yang alamat MAC dari stasiun, nirkabel atau sebaliknya, yang merupakan sumber utama dan tujuan dari frame ini. alamat sumber mungkin identik dengan alamat ditransmisikan ter dan alamat tujuan mungkin identik dengan alamat penerima.
Urutan Control: Berisi 4-bit nomor fragmen subbidang, digunakan untuk fragmentasi dan reassembly, dan nomor urut 12-bit yang digunakan untuk nomor frame yang dikirim antara pemancar dan penerima diberikan.
Bingkai tubuh: Berisi MSDU atau fragmen dari sebuah MSDU.The MSDU adalah data unit LLC protocol atau kontrol MAC informasi.
Bingkai Check Sequence: A 32-bit redundansi siklik cek.
Kita sekarang melihat tiga jenis bingkai MAC.
Kendali Frames kontrol frame membantu dalam pengiriman yang dapat diandalkan frame data. Ada enam subtipe bingkai kontrol:
Power Save-Poll (PS-Poll): Frame ini dikirim oleh setiap stasiun ke stasiun yang mencakup AP (access point) .Yang tujuan adalah untuk meminta bahwa AP mengirimkan frame yang telah buffered untuk stasiun ini sementara stasiun berada di mode hemat daya-.
Permintaan untuk Kirim (RTS): ini adalah frame pertama dalam pertukaran bingkai empat arah dibahas di bawah ayat pengiriman data yang dapat dipercaya pada awal Bagian 17.3. Stasiun mengirim pesan ini memperingatkan sebuah destination potensial, dan semua stasiun lainnya dalam jangkauan penerimaan, bahwa mereka berniat untuk mengirim frame data ke tujuan itu.
Hapus untuk Kirim (CTS): ini adalah frame kedua di bursa empat arah. Hal ini dikirim oleh stasiun tujuan ke stasiun sumber untuk memberikan izin untuk mengirim data frame.
Pengakuan: Menyediakan pengakuan dari tujuan ke sumber bahwa data segera sebelumnya, manajemen, atau bingkai PS-Poll diterima dengan benar.
-Pertarungan Gratis (CF) -end: Mengumumkan akhir periode contention-free yang merupakan bagian dari fungsi koordinasi titik.
Mengakui CF-end. Frame ini mengakhiri con periode tention bebas dan melepaskan stasiun dari pembatasan terkait dengan periode itu.
Data Frames Ada delapan subtipe frame data, dibagi dalam dua kelompok. Pertama empat subtipe menentukan frame yang membawa data tingkat atas dari stasiun sumber ke tujuan Station.The empat frame data yang membawa adalah sebagai berikut:
Data: ini adalah data frame paling sederhana. Ini dapat digunakan di kedua periode contention dan periode contention-free.
data + CF-Ack Mungkin hanya dikirim selama periode contention-free. Selain harus melakukan membawa data, frame ini mengakui sebelumnya menerima data.
data + CF-Poll Digunakan oleh koordinator titik untuk memberikan data ke station mobile dan juga untuk meminta mobile station mengirim frame data yang mungkin telah buffer.
data + CF-Ack + CF-Poll Menggabungkan fungsi dan menjadi satu frame.
Sisa empat subtipe dari frame data tidak sebenarnya membawa data pengguna. The Null bingkai Fungsi Data tidak membawa data, jajak pendapat, atau pengakuan. Hal ini digunakan hanya untuk membawa sedikit manajemen daya di bidang bingkai kontrol ke AP, untuk menunjukkan bahwa stasiun berubah ke status pengoperasian berdaya rendah. Tiga frame yang tersisa (CF-Ack, CF-Poll, CF-Ack + CF-Poll) memiliki fungsi yang sama dengan subtipe frame data yang sesuai dalam daftar sebelumnya (data + CF-Ack, data + CF-Poll, data + CF -Ack, data + CF-Poll) tapi tanpa data.
Frame manajemen Frames manajemen yang digunakan untuk mengelola tions komunikasi antara stasiun dan AP. Fungsi yang dibahas meliputi pengelolaan asosiasi-asosiasi (permintaan, respon, reassociation, disosiasi, dan otentikasi).
17.5 IEEE 802.11 LAPIS FISIK
Lapisan fisik untuk IEEE 802.11 telah diterbitkan dalam empat stages.The bagian pertama, lapis sim- disebut IEEE 802.11, termasuk lapisan MAC dan tiga lapisan tions spesifikasi yang fisik, dua di band 2,4 GHz (ISM) dan satu di inframerah, semua beroperasi pada 1 dan 2 Mbps. IEEE 802.11a beroperasi di band 5 GHz pada kecepatan data hingga 54 Mbps. IEEE 802.11b beroperasi di band 2,4 GHz sebesar 5,5 dan 11 Mbps. IEEE 802.11g juga beroperasi di pita 2,4 GHz, pada kecepatan data hingga 54 Mbps.Table 17,4 menyediakan beberapa details.We melihat masing-masing pada gilirannya.
Asli IEEE 802.11 Physical Layer
Tiga media fisik didefinisikan dalam standar 802.11 yang asli:
Direct sequence spread spectrum (DSSS) yang beroperasi di 2,4 GHz ISM band, pada tingkat data 1 Mbps dan 2 Mbps. Di Amerika Serikat, FCC (Komisi Komunikasi Federal) tidak memerlukan lisensi untuk penggunaan pita ini. Jumlah saluran yang tersedia tergantung pada bandwidth yang dialokasikan oleh berbagai badan pengatur nasional. Ini berkisar dari 13 di sebagian besar negara-negara Eropa untuk hanya satu tersedia saluran di Jepang.
Frekuensi-hopping spread spectrum (FHSS) yang beroperasi di 2,4 GHz ISM band, pada tingkat data 1 Mbps dan 2 Mbps. Jumlah saluran berkisar tersedia dari 23 di Jepang untuk 70 di Amerika Serikat.
Inframerah pada 1 Mbps dan 2 Mbps beroperasi pada panjang gelombang antara 850 dan 950 nm
j
Sfd
Direct Sequence Spread Spectrum Hingga tiga saluran nonoverlapping, masing-masing dengan data rate dari 1 Mbps atau 2 Mbps, dapat digunakan dalam skema DSSS. Setiap saluran memiliki bandwidth 5 MHz. Skema pengkodean yang digunakan adalah DBPSK (diferensial fase biner shift keying) untuk tingkat 1-Mbps dan DQPSK untuk tingkat 2-Mbps.
Ingat dari Bab 9 bahwa sistem DSSS yang menggunakan kode chipping, atau urutan pseudonoise, untuk menyebarkan data rate dan karenanya bandwidth dari sinyal yang menyatakan. Untuk IEEE 802.11, urutan Barker digunakan.
Urutan Barker adalah urutan biner dengan panjang n dengan properti yang nilai autokorelasi yang memuaskan untuk semua Autokorelasi didefinisikan oleh rumus berikut: di mana adalah bit sequence.1 yang lebih lanjut, properti Barker yang diawetkan di bawah
transformasi berikut:
serta di bawah komposisi dari transformasi ini. Hanya urutan Barker berikut diketahui:
k
IEEE 802.11 DSSS menggunakan 11-chip Barker sequence. Setiap data biner 1 dipetakan ke urutan dan setiap biner 0 dipetakan ke urutan
Karakteristik penting dari urutan Barker adalah ketahanan mereka terhadap gangguan dan ketidakpekaan mereka untuk propagasi multipath.
Frekuensi-Hopping Spread Spectrum Ingat dari Bab 9 bahwa sistem FHSS membuat penggunaan beberapa saluran, dengan sinyal melompat dari satu saluran yang lain berdasarkan urutan pseudonoise. Dalam kasus IEEE 802.11 skema, saluran 1-MHz digunakan.
Rincian skema hopping yang dapat disesuaikan. Sebagai contoh, tingkat hop minimum untuk Amerika Serikat adalah 2,5 hop per detik. Jarak hop minimum di frekuensi 6 MHz di Amerika Utara dan sebagian besar Eropa dan 5 MHz di Jepang.
Untuk modulasi, skema FHSS menggunakan dua tingkat Gaussian FSK untuk sistem 1-Mbps. Bit nol dan satu dikodekan sebagai penyimpangan dari frekuensi pembawa arus. Untuk 2 Mbps, skema GFSK empat tingkat digunakan, di mana empat penyimpangan yang berbeda dari frekuensi pusat menentukan empat kombinasi 2-bit.
Inframerah IEEE 802.11 skema inframerah adalah omnidireksional daripada titik untuk point. Sebuah jarak hingga 20 m adalah skema modulasi possible.The untuk data rate 1 Mbps dikenal sebagai 16-PPM (modulasi posisi pulsa). Dalam posisi pulsa modulasi (PPM), nilai input menentukan posisi pulsa relatif sempit untuk keuntungan ketepatan waktu. Dari PPM adalah bahwa itu mengurangi daya output yang dibutuhkan dari inframerah source.For 16-PPM, setiap kelompok 4 bit data dipetakan ke salah satu simbol 16-PPM; setiap simbol adalah string 16 posisi pulsa. Setiap string 16-pulsa terdiri dari lima belas 0s dan satu biner 1. Untuk data rate 2 Mbps, masing-masing kelompok 2 bit data dipetakan ke salah satu dari empat urutan sequences.Each 4-pulsa-posisi sists con tiga 0s dan satu biner 1. transmisi yang sebenarnya menggunakan skema modulasi intensitas, di mana kehadiran sinyal sesuai dengan biner 1 dan tidak adanya sinyal sesuai dengan biner 0.
IEEE 802.11a Saluran Struktur IEEE 802.11a yang menggunakan pita frekuensi disebut Infrastruktur Universal Jaringan Informasi (Unni), yang terbagi menjadi tiga bagian. The Unni-1 band (5,15-5,25 GHz) dimaksudkan untuk penggunaan dalam ruangan; yang Unni-2 band (5,25-5,35 GHz) dapat digunakan baik dalam maupun luar ruangan, dan Unni-3 band (5,725-5,825 GHz) adalah untuk penggunaan outdoor. IEEE 80211.a memiliki beberapa keunggulan dibandingkan IEEE 802.11b / g:
IEEE 802.11a menggunakan bandwidth yang lebih tersedia daripada 802.11b / g. Setiap band Unni menyediakan empat saluran nonoverlapping untuk total 12 di seluruh allo- berdedikasi spektrum.
IEEE 802.11a memberikan kecepatan data yang jauh lebih tinggi daripada 802.11b dan data rate maksimum sama dengan 802.11g.
IEEE 802.11a menggunakan yang berbeda, spektrum frekuensi relatif rapi (5 GHz).
Coding dan Modulation Berbeda dengan spesifikasi 2.4-GHz, IEEE 802.11 tidak menggunakan skema spread spectrum melainkan menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Ingat dari Bagian 11.2 yang OFDM, juga disebut modulasi carrier multicar-, menggunakan beberapa sinyal pembawa pada frekuensi yang berbeda, mengirimkan beberapa bit pada setiap channel.This mirip dengan FDM. Namun, dalam kasus OFDM, semua sub-kanal yang didedikasikan untuk sumber data tunggal.
Untuk melengkapi OFDM, spesifikasi mendukung penggunaan berbagai modulasi dan coding system alternatives.The menggunakan hingga 48 subcarrier yang dimodulasi menggunakan BPSK, QPSK, 16-QAM, atau 64-QAM. frekuensi subcarrier
l
spasi adalah 0,3125 MHz., dan masing-masing subcarrier mentransmisikan pada tingkat 250 kbaud. Sebuah kode konvolusi pada tingkat 1/2, 2/3, atau 3/4 memberikan koreksi kesalahan ke depan. Kombinasi teknik modulasi dan coding tingkat menentukan tingkat data.
Fisik-Layer Bingkai Struktur Tujuan utama dari lapisan fisik adalah untuk mengirimkan kontrol akses media (MAC) unit data protokol (MPDUs) seperti yang diarahkan oleh 802,11 lapisan MAC. Sublayer PLCP menyediakan framing dan sinyal bit yang diperlukan untuk transmisi OFDM dan sublayer PDM melakukan encoding dan transmisi operasi aktual.
Gambar 17.9a menggambarkan format lapisan bingkai fisik. The PLCP Pembukaan lapangan memungkinkan penerima untuk memperoleh sinyal OFDM masuk dan mensinkronkan demodulator. Berikutnya adalah bidang Signal, yang terdiri dari 24 bit dikodekan sebagai simbol OFDM tunggal. Pembukaan dan Signal bidang ditularkan pada 6 Mbps menggunakan lapangan sinyal BPSK.The terdiri dari subbidang berikut:
Penilaian: Menentukan data rate di mana bagian bidang data frame ditransmisikan
r: disediakan untuk penggunaan di masa depan
Panjang: Jumlah oktet dalam PDU MAC
P: Sebuah bahkan paritas bit untuk 17 bit dalam Rate, r, dan Panjang subbidang
Tail: Terdiri dari 6 bit nol ditambahkan ke simbol untuk membawa convolutional encoder ke nol negara
Bidang data terdiri dari sejumlah variabel dari simbol OFDM ditransmisikan pada data rate yang ditentukan dalam subbidang Rate. Sebelum transmisi, semua bit dari bidang Data-arik (lihat Lampiran 16C untuk pembahasan berebut) bidang .suatu data terdiri dari empat subbidang:
Service: Terdiri dari 16 bit, dengan yang pertama 7 bit diatur ke nol untuk menyinkronkan descrambler di penerima, dan sisanya 9 bit (semua nol) disediakan untuk penggunaan masa depan.
MAC PDU: Diturunkan dari format MAC layer.The ditunjukkan pada Gambar 17,8.
Tail: Diproduksi dengan mengganti enam bit bergegas menyusul MPDU berakhir dengan 6 bit dari semua nol; digunakan untuk reinitialize convolutional encoder.
Pad: Jumlah bit yang diperlukan untuk membuat bidang data kelipatan dari jumlah bit dalam sebuah simbol OFDM (48, 96, 192, atau 288).
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b merupakan perpanjangan dari IEEE 802.11 skema DSSS, menyediakan kecepatan data 5,5 Mbps dan 11 di band ISM. Tingkat chipping adalah 11 MHz, yang sama dengan skema DSSS asli, sehingga memberikan band- diduduki sama width.To mencapai tingkat data yang lebih tinggi dalam bandwidth yang sama pada tingkat chipping sama, skema modulasi yang dikenal sebagai kode pelengkap keying (CCK) digunakan.
Skema modulasi CCK cukup kompleks dan tidak diperiksa secara rinci di sini. Gambar 17.10 memberikan gambaran skema untuk tingkat 11-Mbps. Input data dirawat di blok 8 bit pada tingkat 1,375 MHz Enam bit ini dipetakan ke salah satu dari 64 kode urutan berasal dari 64 matriks dikenal sebagai Walsh matriks * 64 18 bit / simbol * 1,375 MHz = 11 Mbps2.
m
(dibahas dalam [STAL05]). Output dari pemetaan, ditambah dua bit tambahan, menjadi masukan untuk modulator QPSK. Sebuah alternatif opsional untuk CCK dikenal sebagai paket biner ing cod- convolutional (PBCC). PBCC menyediakan untuk transmisi berpotensi lebih efisien pada biaya meningkat perhitungan pada penerima. PBCC dimasukkan ke 802.11b dalam mengantisipasi kebutuhan untuk kecepatan data yang lebih tinggi untuk peningkatan masa depan dengan dard-standar.
Fisik-Layer Bingkai Struktur IEEE 802.11b mendefinisikan dua format bingkai fisik-lapisan, yang berbeda hanya dalam panjang mukadimah panjang preamble.The dari 144 bit adalah sama seperti yang digunakan dalam asli 802.11 skema DSSS dan memungkinkan erability interop- dengan lainnya warisan systems.The pembukaan pendek dari 72 bit menyediakan efisiensi throughput yang lebih baik. Gambar 17.9b mengilustrasikan format lapisan bingkai fisik dengan pembukaan pendek. The PLCP Pembukaan lapangan memungkinkan penerima untuk memperoleh sinyal masuk dan sinkronisasi demodulator. Ini terdiri dari dua subbidang: 56-bit bidang Sync untuk sinkronisasi, dan 16-bit start-of-frame pembatas (SFD). Pembukaan ditransmisikan pada 1 Mbps menggunakan diferensial BPSK dan kode Barker menyebar.
Berikut pembukaan adalah PLCP Header, yang ditularkan pada 2 Mbps menggunakan DQPSK. Ini terdiri dari subbidang berikut:
Sinyal: Menentukan data rate di mana bagian MPDU frame ditransmisikan.
Service: Hanya 3 bit bidang 8-bit ini digunakan dalam 802.11b. Satu bit menunjukkan apakah frekuensi transmit dan simbol jam menggunakan oscillator lokal yang sama tor.Another sedikit menunjukkan apakah CCK atau PBCC encoding adalah used.A bertindak sedikit ketiga sebagai perpanjangan ke subbidang Panjang.
Panjang: Menunjukkan panjang bidang MPDU dengan menentukan jumlah mikrodetik yang diperlukan untuk mengirimkan MPDU.Given data rate, panjang MPDU di oktet dapat dihitung. Untuk setiap data rate lebih dari 8 Mbps, sedikit ekstensi panjang dari field Layanan diperlukan untuk menyelesaikan ambiguitas pembulatan.
CRC: A 16-bit kode kesalahan deteksi digunakan untuk melindungi bidang Signal, Service, dan Panjang.
The MPDU lapangan terdiri dari sejumlah variabel bit ditransmisikan pada data rate yang ditentukan dalam subbidang Signal. Sebelum transmisi, semua bit dari lapisan PDU fisik arik (lihat Lampiran 16C untuk diskusi berebut).
IEEE 802.11g
IEEE 802.11g meluas 802.11b untuk tarif data di atas 20 Mbps, hingga 54 Mbps. Seperti 802.11b, 802.11g beroperasi pada kisaran 2,4 GHz dan dengan demikian keduanya kompatibel. Standar ini dirancang agar perangkat 802.11b akan bekerja ketika terhubung ke AP 802.11g, dan perangkat 802.11g akan bekerja ketika terhubung ke AP 802.11b, dalam kedua kasus menggunakan data rate yang lebih rendah 802.11b.
n
IEEE 802.11g menawarkan array yang lebih luas dari data rate dan skema modulasi options.IEEE 802.11g menyediakan kompatibilitas dengan 802.11 dan 802.11b dengan menentukan modulasi yang sama dan membingkai skema sebagai standar tersebut selama 1, 2, 5,5, dan 11 Mbps. Pada kecepatan data dari 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, dan 54 Mbps, 802.11g mengadopsi skema 802.11a OFDM, disesuaikan untuk tingkat 2,4 GHz; ini disebut sebagai ERP- OFDM, dengan ERP berdiri untuk tingkat diperpanjang lapisan fisik. Selain skema, dan ERP- PBCC digunakan untuk memberikan kecepatan data dari 22 dan 33 Mbps.
IEEE 802.11 standar tidak menyertakan spesifikasi kecepatan dibandingkan dis vendor dikan objectives.Different akan memberikan nilai yang berbeda, tergantung pada pemerintah lingkungan. Tabel 17.5, berdasarkan [LAYL04] memberikan nilai estimasi untuk lingkungan kantor khas.
17.6 IEEE 802.11 PERTIMBANGAN KEAMANAN
Ada dua karakteristik dari LAN kabel yang tidak melekat dalam LAN nirkabel.
Dalam rangka untuk mengirimkan melalui LAN kabel, stasiun harus secara fisik dihubungkan ke LAN. Di sisi lain, dengan LAN nirkabel, setiap stasiun dalam jangkauan radio dari perangkat lain di LAN dapat mengirimkan. Dalam arti, ada bentuk otentikasi dengan LAN kabel, dalam hal ini memerlukan beberapa tindakan positif dan mungkin diamati untuk menghubungkan stasiun ke LAN kabel.
Demikian pula, untuk menerima transmisi dari stasiun yang merupakan bagian dari LAN kabel, stasiun penerima juga harus melekat pada LAN kabel. Di sisi lain, dengan LAN nirkabel, setiap stasiun dalam jangkauan radio bisa receive.Thus, LAN kabel menyediakan tingkat privasi, membatasi penerimaan data ke stasiun terhubung ke LAN.
Akses dan Privasi Layanan
IEEE 802.11 mendefinisikan tiga layanan yang menyediakan LAN nirkabel dengan dua ciri-ini-ciri:
Authentication: Digunakan untuk menentukan identitas stasiun satu sama lain. Dalam kabel LAN, umumnya diasumsikan bahwa akses ke koneksi con otoritas Veys fisik untuk terhubung ke LAN.This bukan asumsi berlaku untuk kawat-kurang LAN, di mana konektivitas dicapai hanya dengan memiliki antena terpasang yang benar disetel. Layanan otentikasi digunakan oleh stasiun untuk membangun identitas mereka dengan stasiun mereka ingin berkomunikasi dengan. IEEE 802.11 mendukung beberapa skema otentikasi dan memungkinkan untuk perluasan fungsi standar schemes.The ini tidak mandat skema otentikasi ular tertentu-, yang bisa berkisar dari tangan-relatif aman gemetar untuk skema enkripsi kunci publik. Namun, IEEE 802.11 membutuhkan diterima bersama, otentikasi sukses sebelum stasiun dapat membangun sebuah asosiasi dengan AP.
Deauthentication: Layanan ini dipanggil setiap kali otentikasi yang ada harus dihentikan.
Privasi: Digunakan untuk mencegah isi pesan dari yang dibaca oleh selain penerima yang dimaksud. Standar menyediakan untuk penggunaan opsional enkripsi untuk menjamin privasi.
Standar Keamanan LAN nirkabel
Asli 802.11 spesifikasi termasuk serangkaian fitur keamanan untuk privasi dan otentikasi yang, sayangnya, yang cukup lemah. Untuk privasi, 802.11 mendefinisikan Wired Equivalent Privacy (WEP) algorithm.The bagian privasi 802.11 dard-standar yang terdapat kelemahan utama. Setelah pengembangan WEP, kelompok tugas 802.11i telah mengembangkan satu set kemampuan untuk mengatasi masalah keamanan WLAN. Dalam rangka untuk mempercepat pengenalan keamanan yang kuat ke WLAN, Aliansi Wi-Fi diumumkan Wi-Fi Protected Access (WPA) sebagai standar Wi-Fi. WPA adalah seperangkat mekanisme keamanan yang menghilangkan masalah keamanan yang paling 802.11 dan didasarkan pada keadaan saat ini standard.As 802.11i 802.11i berkembang,
WPA akan berkembang untuk mempertahankan kompatibilitas. WPA diperiksa dalam Bab 21.
17.7 MEMBACA DAN SITUS WEB DIREKOMENDASIKAN
[PAHL95] dan [BANT94] rinci artikel survei pada LAN nirkabel. [KAHN97] menyediakan cakupan yang baik dari LAN inframerah.
[ROSH04] menyediakan up-to-date pengobatan teknis yang baik dari IEEE 802.11. Buku lain yang berguna adalah [BING02]. [OHAR99] adalah pengobatan teknis yang sangat baik dari IEEE 802.11. Pengobatan lain yang baik adalah [LARO02]. [CROW97] adalah artikel survei yang baik pada 802.11 standar tetapi tidak mencakup IEEE 802.11a dan IEEE 802.11bA survei singkat tapi berguna dari 802.11 adalah [MCFA03]. [GEIE01] memiliki diskusi yang baik dari IEEE 802.11a. [PETR00] summa- Rizes IEEE 802.11b. [SHOE02] memberikan gambaran IEEE 802.11g. [XIAO04] membahas 802.11e.
p
Rekomendasi situs Web:
Asosiasi LAN nirkabel: Memberikan pengantar teknologi, termasuk diskusi pertimbangan pelaksanaan dan studi kasus dari pengguna. Link ke situs terkait.
IEEE 802.11 Kelompok Kerja LAN Nirkabel: Kelompok Berisi bekerja-dokumen KASIH ditambah arsip diskusi.
Wi-Fi Alliance: Sebuah kelompok industri mempromosikan interoperabilitas 802.11 produk dengan satu sama lain dan dengan Ethernet.
q
17.8 ISTILAH KUNCI, PERTANYAAN REVIEW, DAN MASALAH
Pertanyaan Ulasan
17.1. Daftar dan secara singkat mendefinisikan empat area aplikasi LAN nirkabel.
17.2. Daftar dan sebentar mendefinisikan persyaratan utama untuk LAN nirkabel.
17.3. Apa perbedaan antara sel tunggal dan multi-periode di mana CF-End disiarkan dari AP. Tampilkan periode transmisi dan kesenjangan.
17,2 Cari autokorelasi untuk 11-bit Barker urutan sebagai fungsi
17.3 a. Untuk skema 16-PPM digunakan untuk 1-Mbps IEEE 802.11 inframerah standar, a1. Apa periode transmisi (waktu antara bit)? Untuk transmisi pulsa inframerah yang sesuai, a2. Apa waktu rata-rata antara pulsa (1 nilai) dan tingkat rata-rata yang sesuai transmisi pulsa? a3. Apa waktu minimum antara pulsa yang berdekatan? a4. Apa waktu maksimum antara pulsa? b. Ulangi (a) untuk skema 4-PPM digunakan untuk standar inframerah 2-Mbps.
17.4 Untuk IEEE 802.11a, menunjukkan bagaimana teknik modulasi dan coding tingkat menentukan tingkat data. 17,5 The 802.11a dan 802.11b lapisan fisik menggunakan data berebut (lihat Lampiran 16C). 802.11, persamaan berebut adalah
Dalam hal ini register geser terdiri dari tujuh elemen, yang digunakan dalam cara yang sama seperti register lima elemen pada Gambar 16,17. Untuk 802.11 pengacak dan descrambler, a. Tampilkan ekspresi dengan eksklusif-atau operator yang sesuai dengan definisi mial polyno-. b. Menggambar sosok yang mirip dengan Gambar 16,17. ple-sel LAN nirkabel?
17.4. Apa adalah beberapa keuntungan utama dari LAN inframerah?
17,5. Apa adalah beberapa kelemahan utama dari LAN inframerah?
17,6. Daftar dan sebentar mendefinisikan tiga teknik transmisi LAN infrared.
17,7. Apa perbedaan antara jalur akses dan portal?
17,8. Adalah sistem distribusi jaringan nirkabel?
17,9. Daftar dan sebentar mendefinisikan IEEE 802.11 jasa.
17.10. Bagaimana konsep asosiasi yang terkait dengan mobilitas?
Masalah
17.1 Pertimbangkan urutan tindakan dalam BSS digambarkan pada Gambar 17.11.Draw garis waktu-, dimulai dengan periode di mana media sibuk dan berakhir dengan periode dimana CF-End disiarkan dari AP. Tampilkan periode transmisi dan kesenjangan.
17,2 Cari autokorelasi untuk 11-bit Barker urutan sebagai fungsi
17.3 a. Untuk skema 16-PPM digunakan untuk 1-Mbps IEEE 802.11 standar inframerah,
a1. Apa periode transmisi (waktu antara bit)? Untuk transmisi pulsa inframerah yang sesuai,
a2. Apa waktu rata-rata antara pulsa (1 nilai) dan tingkat rata-rata yang sesuai transmisi pulsa?
a3. Apa waktu minimum antara pulsa yang berdekatan?
a4. Apa waktu maksimum antara pulsa?
Ulangi (a) untuk skema 4-PPM digunakan untuk standar inframerah 2-Mbps.
17.4 Untuk IEEE 802.11a, menunjukkan bagaimana teknik modulasi dan coding tingkat menentukan tingkat data. 17,5 The 802.11a dan 802.11b lapisan fisik menggunakan data berebut (lihat Lampiran 16C). 802.11, persamaan berebut adalah
Dalam hal ini register geser terdiri dari tujuh elemen, yang digunakan dalam cara yang sama seperti register lima elemen pada Gambar 16,17. Untuk 802.11 pengacak dan descrambler,
Sebuah. Tampilkan ekspresi dengan eksklusif-atau operator yang sesuai dengan definisi mial polyno-.
Menggambar sosok mirip dengan Gambar 16,17
