Документ посвящен беспроводным локальным сетям (WLAN) и стандарту Wi-Fi (IEEE 802.11), охватывая их историю, применение, преимущества и недостатки. Описываются различные типы оборудования, технологии передачи данных, методы модуляции, а также вопросы безопасности сети. Также приводится информация о производителях оборудования и стандартах, охватывающих разные диапазоны частот и скорости передачи данных.

1. Телекоммуникационные
технологии
Тема 26. Беспроводные локальные
сети (Wireless LAN).
Wi-Fi (IEEE 802.11)

2. Wi-Fi & IEEE 802.11
Стандартизация
IEEE 802.11 (1997 - )
Wireless Fidelity
Wi-Fi Alliance – тестирование на совместимость
оборудования
Беспроводные локальные сети
Использование нелицензируемых диапазонов
частот
Группа технологий ~ уровни MAC и PHY OSI
Другие WLAN
WaveLAN (Bell Labs, 1990)
HIPERLAN (ETSI, 1991- 2000)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 2

3. Wireless LAN – область
применения
Развертывание локальных вычислительных
сетей со скоростями до 600Мбит/с для
поддержки мобильных пользователей и/или
в связи с невозможностью прокладки
кабелей
Организация сетей доступа для поддержки
мобильных гостевых пользователей
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 3

4. Wi-Fi – достоинства и
недостатки
+
Легкость и быстрота развертывания и расширения
Обеспечение мобильности пользователей
Обеспечение доступа в общественных местах
-
Проблемы с распространением радиосигнала
Сложность расчета числа/местоположения WAP
Помехи для/от других устройств
Проблемы с безопасностью
Сравнительно невысокие фактические скорости
передачи данных
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 4

5. Wi-Fi & Нелицензируемые
диапазоны частот
ISM (Industrial, Scientific & Medical)
Диапазоны UHF, SHF (30см – 2см)
Полосы 900MHz, 1.8GHz, 2.4GHz, 5.8GHz < 1W
В разных странах – разные правила
лицензирования/диапазоны
2.4GHz band
2.412-2.484 GHz
Много устройств в том же диапазоне
Проще с регулированием
5GHz band
4.92-5.825 GHz
Проще с другими устройствами
Сложнее с регулированием
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 5

6. Wi-Fi –типы оборудования
Точка доступа (Wireless Access Point)
Маршрутизатор (Wireless Router)
Мост (Wireless Ethernet Bridge)
Усилитель (Range Extender)
Антенна (Antenna)
Клиентский сетевой адаптер (Wireless
Adapter)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 6

7. Wi-Fi – производители
оборудования
3Com Extreme
Apple Foundry
Avaya HP
Buffalo Netgear
Cisco SMC
D-Link Symbol
Enterasys Trapeze
Zyxel
...
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 7

8. Wi-Fi – производители
микросхем
Agere
Atheros
Broadcom
Conexant
Intel
Marvell
Texas Instruments
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 8

9. Wi-Fi - топологии
Точка-точка (Point-to-Point)
Два клиента напрямую, без базовых станций
С базовыми станциями (Access Points)
Наиболее типичная топология
Ячеистая (mesh)
802.11s (август 2011)
Поддержка маршрутизации (HWMP)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 9

10. Wi-Fi – типичная сеть
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 10

11. Wi-Fi – разделение среды
CSMA/CD использовать нельзя
Сложность с выявлением коллизии (свой сигнал
подавляет приходящий сигнал)
Проблема «скрытого терминала»
Разделение среды
PCF (Point Coordination Function)
Работа по опросу
Нужен центральный узел – арбитр (обычно WAP)
DCF (Distributed Coordination Function)
CSMA/CA
RTS + CTS
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 11

12. Wi-Fi - безопасность
Общая среда
необходимость организации защиты от перехвата трафика
(sniffing) /ограничения доступа
WEP (802.11 clause 8, 1999) - Wired Equivalent Privacy
Легко взламывается, WEP-атаки (код RC-4 , 40/104/232-
битные ключи, ключ инициализации 24bit)
WPA - Wi-Fi Protected Access (802.11i, 2003)
Ключ инициализации 48bit
RC4 + TKIP (Temporary Key Integrity Protocol)
WPA2 -Wi-Fi Protected Access version 2 (802.11i, 2006)
AES + TKIP
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 12

13. IEEE 802.11 – стек
протоколов
(IP)
LLC – IEEE 802.2
MAC – PCF / DCF + WEP/WPA
PHY (11, 11a, 11b, 11g, 11n)
IEEE 802.11-2007 — включил в себя все, что было до этого
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 13

14. IEEE 802.11 – Wireless LAN
MAC & PHY
1997- 1999
Радиопередача
Диапазон 2.4ГГц
Методы модуляции
FHSS + BPSK / QPSK (каналы по 1Мгц)
DSSS (код Баркера) + BPSK / QPSK
Инфракрасная передача
BPSK / QPSK
Скорости передачи
1Мбит/с, 2МБит/с
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 14

15. IEEE 802.11a –
High Speed PHY at 5GHz band
1999
Радиопередача
Диапазон 5ГГц – 12 частотных каналов по 20Мгц
Методы модуляции
OFDM (52 несущие, из них 48 для передачи данных) +
BPSK / QPSK / 16QAM / 64QAM – на каждой несущей
Скорости передачи
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 15

16. IEEE 802.11b –
High Speed PHY at 2.4 GHz band
1999
Радиопередача
Диапазон 2.4ГГц
Методы модуляции
DSSS + BPSK/QPSK
DSSS + CCK (Complementary Code Keying)
Скорости передачи
1, 2, 5.5, 11 Мбит/с
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 16

17. IEEE 802.11g – Further High Data
Rate Extension in the 2.4GHz band
2003
Радиопередача
Диапазон 2.4ГГц
Методы модуляции
DSSS + BPSK/QPSK
DSSS + CCK
OFDM
Скорости передачи
1, 2, 5.5, 11 Мбит/с
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Mбит/с
Обратная совместимость с 802.11b
Снижение скорости работы сети при наличии 802.11b
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 17

18. Нестандартные расширения
802.11g
Super G
Atheros
2канала * 54Мбит/с = 108Мбит/с
125 High Speed Mode
Broadcomm
125Мбит/с
Nitro
Conexant
140Мбит/с
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 18

19. IEEE 802.11n – High
Throughput
Published – 29.10.2009 (final)
Радиопередача
Диапазоны 2.4ГГц и 5ГГц
Каналы по 20 или 40MHz
Методы модуляции
OFDM + MIMO (Multiple Input – Multiple Output)
Использование нескольких антенн (до 4)
Скорости передачи
До 600 Мбит/с
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 19

20. IEEE 802.11a..
802.11ac
Very High Througput at 6GHz
Декабрь 2013?
Радиопередача
Диапазон 6ГГц
Каналы по 80 или 160MHz
Методы модуляции
OFDM + MIMO (Multiple Input – Multiple Output)
Использование нескольких антенн (до 8)
Модуляция до QAM-256
Скорости передачи
До 6.9Гбит/с
802.11ad
Very High Througput at 60GHz (WiGig)
Декабрь 2012?
До 7Гбит/с (без MIMO)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 20

21. Wi-Fi – IEEE 802.11x
Стандарт 802.11 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
/ хар-ка
Band 2.4 5 2.4 2.4 2.4 / 5
(Ghz)
Max speed 2 54 11 54 600
(Mbit/s)
Range 50м 30м 50м 50м 100м
Modulation FHSS / OFDM DSSS DSSS / MIMO /
DSSS OFDM OFDM
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 21

22. ?
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 22