1 / 26

Nivelul Fizic in retele 802.11

Nivelul Fizic in retele 802.11. Arhitectura nivelului fizic Nivele fizice 802.11 Spectrul radio Canale Spread Spectrum FHSS, DSSS, HR/DSSS, OFDM, MIMO Comparatie intre standardele 802.11 Performanta comunicatiei Viteze, pierderi pe legatura si distante Interferenta multipath

asta
Download Presentation

Nivelul Fizic in retele 802.11

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nivelul Fizic in retele 802.11 Arhitectura nivelului fizic Nivele fizice 802.11 Spectrul radio Canale Spread Spectrum FHSS, DSSS, HR/DSSS, OFDM, MIMO Comparatie intre standardele 802.11 Performanta comunicatiei Viteze, pierderi pe legatura si distante Interferenta multipath Antene, Amplificatoare

  2. Arhitectura nivelului fizic • Physical layer (PHY) • Doua subnivele • Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) • Antet propriu • Physical Medium Dependent (PMD) • Transmite folosind antena bitii primiti de la PLCP • Functie clear channel assessment (CCA) • Indica MAC-ului detectia unui semnal

  3. Nivele fizice 802.11 • Frequency-hopping (FH) spread-spectrum radio PHY • Direct-sequence (DS) spread-spectrum radio PHY • Infrared light (IR) PHY • 802.11a Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) PHY • 802.11b High-Rate Direct Sequence (HR/DS sau HR/DSSS) PHY • 802.11g Extended Rate PHY (ERP) • 802.11n Multiple Input/Multiple Output (MIMO) PHY sau High-Throughput PHY

  4. Spectrul radio • Spectrul radio este alocat in benzi de frecventa • Banda de frecventa defineste frecventele care pot fi folosite de catre o anumita aplicatie • Banda de frecventa include benzi de garda reprezentand portiuni nefolosite de frecventa • Dispozitivele wireless opereaza in gama undelor radio a spectrului electromagnetic • ITU-R International Telecommunication Union - Radiocommunication Sector • ITU-R reglementeaza alocarea spectrului de frecventa radio (radio frequency – RF) • Benzile de frecventa sunt alocate pentru diferite scopuri

  5. Unele benzi sunt puternic reglementate si sunt folosite pentru aplicatii cum ar fi controlul traficului aerian, alte benzi sunt fara licenta • Mai multe benzi sunt rezervate pentru “unlicensed use” • ISM – Industrial, Scientific and Medical • UNII – Unlicensed National Information Infrastructure • Benzi ISM • 900MHz, 2.4GHz, 5GHz • Banda ISM 2.4GHz • 802.11 • Bluetooth • In gama de 5GHz exista mai multe benzi rezervate pentru “unlicensed use” in Europa, Statele Unite si Japonia

  6. Gama undelor radio este subdivizata in sectiunea frecventelor radio si sectiunea frecventelor microunde • Comunicatiile WLAN, Bluetooth, celular and satelite opereaza in sectiunea frecventelor microunde • Sectiunea frecventelor microunde este impartita in: • Ultra High Frequency • Super High Frequency • Extremely High Frequency • Urmatoarele benzi de frecventa sunt alocate retelelor WLAN 802.11: • 2.4 GHz (UHF) - 802.11b/g/n/ad • 5 GHz (SHF) - 802.11a/n/ac/ad • 60 GHz(EHF) - 802.11ad

  7. Canale • Stabilite prin standardul 802.11 • 2.4GHz • 11 canale in America de Nord • 13 canale in Europa • 22MHz frecventa ocupata (latimea de banda a canalului) • 5MHz separare intre frecventele centrale ale canalelor • Energia RF maxima este la frecventa centrala

  8. In cazul WLAN-urilor care necesita mai multe AP-uri este recomandata folosirea canalelor care nu se suprapun

  9. Spread Spectrum • Foloseste functii matematice pentru a difuza puterea semnalului peste o gama larga de frecvente • Receptorul executa functia inversa • FCC impune limitarea puterii transmisiilor spread spectrum • Puterea de iesire a transmitatorului max. 1W • Effective radiated power max. 4W • Tipuri • Frequency hopping (FH sau FHSS) • Direct sequence (DS sau DSSS) • Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

  10. FHSS • Sare de la o frecventa la alta intr-un model aleator transmitand o rafala scurta la fiecare subcanal • 79 subcanale, fiecare de 1MHZ, in banda de 2.4GHz ISM • Generatorul de numere pseudoaleator produce secventa de frecvente • Statiile sar simultan la aceleasi frecvente • Durata petrecuta pe fiecare frecventa • Timp de locuire • Parametru ajustabil • Mai mic de 400ms

  11. Avantaje • Alocare eficienta a spectrului in banda ISM • Securitate • Secventa de salt • Timpul de locuire • Rezistenta buna in ceea ce priveste atenuarea la transmisia pe mai multe cai • Putin sensibil la interferenta radio • Dezavantaj • Latime de banda redusa • 2Mbps FH PHY

  12. DSSS • Imprastie puterea peste o banda de frecventa mai mare folosind functii de codificare matematice • Fiecare bit este transmis ca o secventa de 11 fragmente folosindu-se secventa Barker • 2Mbps DS PHY

  13. HR/DSSS • 2.4GHz ISM • 11 milioane fragmente/secunda, 11Mbps • 802.11b HR/DSSS PHY • 1, 2, 5.5, 11Mbps • 1, 2Mbps, 1Mbaud cu 1 si respectiv 2 biti per baud, modularea schimbarii de faza, compatibil cu DSSS • 5.5, 11Mbps, 1.375Mbaud cu 4 si respectiv 8 biti per baud, codurile Walsh/Haramard

  14. OFDM • Divide canalul in mai multe subcanale si codifica o portiune de semnal peste fiecare subcanal in paralel • 5GHz ISM, 2.4GHz ISM • 52 frecvente • 48 pentru date • 4 pentru sincronizare • Codificare • Modularea schimbarii de faza pentru viteze de pana la 10Mbps • QAM pentru viteze mai mari de 10Mbps • La 54Mbps 216 biti de date sunt codificati in simboluri de 288 biti

  15. Avantaje • Imunitate mai buna la interferenta de banda ingusta • Posibilitatea utilizarii benzilor care nu sunt contigue • Eficienta buna a spectrului in termeni de biti/Hz • Imunitate buna in fata atenuarii la transmisia pe mai multe cai • 802.11a OFDM PHY (5GHz ISM) • 802.11g ERP PHY (2.4GHz ISM)

  16. MIMO • Imparte sirul de date in mai multe siruri si le transmite simultan folosind antenele disponibile • 2 siruri permit o viteza maxima teoretica de 248Mbps • Viteze cuprinse intre 150Mbps si 600Mbps

  17. Comparatie intre standardele 802.11

  18. Performanta comunicatiei • Signal-to-noise ratio (SNR) – factor determinant al performantei comunicatiei • Capacitatea unui canal de comunicatii este data de teorema Shannon-Hartley • Puterea amplificatorului masurata in decibeli (dB)

  19. Limita Shannon sau capacitatea Shannon • C – capacitatea maxima exprimata in bps • W – latimea de banda exprimata in Hz • S/N ca si raport de putere • SNR ca si dB

  20. Viteze, pierderi pe legatura si distante • Modulatiile de viteza mai mare impacheteaza mai multi biti intr-un interval de timp dat si necesita un SNR mai mare • Nivelul semnalului si SNR scade cu distanta de la AP • Viteza comunicatiei depinde de distanta

  21. Free-space path loss (FSPL) – pierderea puterii semnalului rezultata dintr-o cale dreapta prin spatiu liber, fara obstacole care sa cauzeze reflexie sau difractie • f – frecventa (MHz) • d – distanta (km) • Obstacolele reduc puterea semnalului • Calculul distantelor poate include un factor numit link margin pentru pierderi neprevazute • Pierderea_totala=puterea_TX+castigul_antenei_TX-FSPL-pierderea_pe_obstacole-link_margin+castigul_antenei_RX

  22. Interferenta multipath • Multipath fading sau multipath interference • Undele se adauga prin superpozitie • Unda totala reprezinta suma undelor care converg intr-un punct

  23. Unda totala la receptor este suma undelor rezultate din transmisia semnalului pe mai multe cai • De cele mai multe ori solutia este schimbarea orientarii sau pozitiei receptorului

  24. Antene • Convertesc semnalele electrice in unde radio si vice versa • Fabricate din material conductor • Undele radio determina miscarea electronilor in conductor si creaza un curent electric • Curentul electric in conductor creaza un camp electric, variatia curentului determina variatia campului fapt ce cauzeaza un camp magnetic • Dimensiunile antenelor depind de frecventa: • Dimensiunea scade cu cresterea frecventei • Antene simple, dimensiunea este ½ lungimea de unda

  25. Clasificare dupa directie • Antenele nu maresc puterea semnalului; redirectioneaza energia primita de la transmitator • Omnidirectionale: transmit si receptioneaza semnale din orice directie • Directionale: transmit si receptioneaza pe o portiune de camp mai ingusta, furnizeaza putere mai mare semnalului intr-o directie si putere mai putina semnalului in celelalte directii • Yagi: tip de antena directionala, poate fi folosita pentru distante lungi, folosite de obicei pentru a extinde aria de acoperire in afara cladirilor sau pentru a conecta o alta cladire • Linia de transmisie dintre transceiver si antena prezinta uzual o impedanta de 50Ω

  26. Amplificatoare • Maresc puterea semnalului • Amplificarea (castigul) se masoara in dB • Clasificare • Zgomot redus • Low-noise amplifier (LNA) • Amplifica semnalul receptionat • Putere mare • High-power amplifier (HPA) • Amplifica semnalul de transmis

More Related