Личен блог на Георги Христов

Интерфейс към терзанията на един гийк

Безжични мрежи и стандарти

На практика безжичните технологии се използват във всички възможни периферни устройства поради удобството от липсата на кабели и все по-ниските цени. Освен това безжичните комуникации по никакъв начин не променят начина на използване на устройствата и начинът им на функциониране.

Основно се използват 3 стандарта за безжични комуникации: WI-FI, Bluetooth (блутут) и Infrared (инфраред). Исторически погледнато най-стар е инфраред, следван от блутут и накрая WI-FI.

За да комуникират 2 инфраред устройства използват инфрачервено излъчване (инфрачервена светлина), представляваща електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 770 nm до 1 mm, тоест, по-голяма от тази на видимата светлина, но по-малка от тази на микровълновото излъчване. Спецификацията на инфраред се състои от 9 стандарта: IrPHY, IrLAP, IrLMP, IrCOMM, Tiny TP, IrOBEX, IrLAN, IrSimple и IrFM.

  • IrPHY – това е най-ниското ниво от всички спецификации. Най важните негови спецификации са:

      • обхват до 1 м., при енергоспестяващи режими може да падне до 0.2 м.;

      • ъгъл до 15 градуса;

      • скорост на предаване на данни: 2.4 kbit/s до16 Mbit/s

  • IrLAP – е второто ниво. Репрезентира каналния слой от ISO/OSI референтния модел. Най-важни спецификации:

      • контрол на достъпа;

      • откриване на потенциални устройства за комуникация;

      • предоставяне на QoS;

      • определя основно и подчинено устройство;

  • IrLMP – трето ниво. Може да се раздели на 2 поднива LM-MUX и LM-IAS. Най-важни спецификации:

      • предоставя множество логически канали;

      • позволява разменяне на функциите на основното и подчиненото устройство;

  • Tiny TP – не е задължително това ниво. Предоставя:

      • контрол на трафика чрез даване на кредити на всеки логически канал;

  • IrCOMM – също незадължително ниво. Предоставя:

      • серийно или паралелно предаване на данните;

  • IrOBEX – отново опционално ниво. Предоставя:

      • размяна на обектни данни;

  • IrLAN – опционално ниво. Предоставя достъп до локални мрежи тип LAN. Възможни са 3 метода на достъп:

      • Точка на достъп;

      • Равен до равен;

      • Множествен;

  • IrSimple – протокол за увеличаване на скоростта на пренос на данните до 10 пъти.

  • IrSimpleShot – специално разработен за предаване на изображения.

Инфраред има много недостатъци. На първо място е малкото разстояние, на което трябва да бъдат разположени двете устройства, за да може да се осъществи връзката между тях. Второ, устройствата трябва да бъдат насочени едно срещу друго. Именно тези две особености правят инфраред неизползваем в някои ситуации.

Предаването на информацията при инфраред е възможно само между две устройства, т.е. ако изпращате информация между телефон и лаптоп, няма да можете едновременно да я предавате и към друго устройство, например PDA. Ограниченията обаче играят и положителна роля в известен смисъл. Спазването на изискването за директна видимост води до липса на каквито и да е смущения по време на предаване на информацията.

Технологията блутут преодолява споменатите ограничения на инфраред. Наречена е на името на краля на Дания и Норвегия от края на 10-ти век Харалд Синия зъб, който е известен с това, че успял да обедини воюващи дотогава племена от Дания (включваща днес шведската област Скания, където е била създадена технологията Bluetooth), и от Норвегия. По подобен начин блутут е предназначен да „обедини” (да направи съвместими) различни технологии, каквито са например тези на компютрите и мобилните устройства.

Първоначално блутут е замислен от Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba. От 14 юни 2002 година е IEEE 802.15 стандарт.

Версии:

  • Bluetooth 1.0 и 1.0B

  • Bluetooth 1.1

  • Bluetooth 1.2

  • Bluetooth 2.0

  • Bluetooth 2.1

  • Bluetooth 3

Първите версии на блутут стандарта 1.0 и 1.0В, обявен още през 1994 година от Ericsson, са доста проблемни. Още по-неприятното е, че блутут са несъвместими с другия основен безжичен стандарт за връзка – WI-FI.

Това налага подобрения и се пуска обновена версия – 1.1. Малко по-късно и версия 1.2 с подобрения в скоростите на обмен на данни и откриване на устройства.

През 2001 е обявена версия 2, но реално официално спецификациите са публикувани в края на 2004 година. Поддържа старите версии. Отново са вдигнати максималните скорости на трансфер.

През 2007 е анонсирана версия 2.1 с малки подобрения и пълна обратна съвместимост.

На 21 април 2009 година – версия – 3.0. Най-важното подобрение е добавената съвместимост с WI-FI. Максималните скорости на трансфер отново са подобрени.

Блутут комуникациите се осъществяват в честотния диапазон 2400 – 2483.5 MHz. Скоростите на трансфер във версии 1.х на теория могат да достигнат до 1Mbit/s, версия 2 – 3 Mbit/s, версия 3 – 24 Mbit/s. Данните се изпращат под формата на пакети, контролирани от специални блокове. В зависимост от състоянието на трафика, предаващите и получаващите устройства могат да сменят честотните канали до 1600 пъти в секунда. Освен адреса на получателя, контролните блокове съдържат и честотата на следващия пакет. Нуждата от постоянен канал обяснява разликите от теоритическите скорости и действителните.

Блутут мрежите са проектирани за максимален брой 8 устройства едновременно. Такава мрежа се нарича пиконет. На всяко устройство се присвоява статус управляващо или подчинено. Управляващите са отговорни за организирането и управлението на комуникациите, включително тези между подчинените устройства. Едно управляващо устройство също така може да участва едновременно в две пиконет мрежи и да поддържа до десет свързани пиконета. Така че теоритично могат да се свържат до 72 устройства.

Освен всичко казано дотук, съществуват и 20 различни профила и три типа връзки, което допринася за високата цена на устройствата, които поддържат по-голямата част от тях. Профилите контролират поведението на блутут устройствата, а връзките определят режимите на предаване между комуникиращите модули. Всъщност само 13 от тях са утвърдени от групата сертифицираща стандарта. Някои от тях са общи и позволяват на устройствата да се засичат и разпознават едно друго. Други се използват за специфични цели и са само опция. Например профилът за звукова комуникация е задължителен за един мобилен телефон, но е абсолютно излишен в една клавиатура например.

Ако си представим нещата в най-добра светлина, то тогава би трябвало всички устройства да поддържат всички профили, така че всяко да може да комуникира с всяко без проблеми. За съжаление колкото повече слоеве са реализирани в един продукт, толкова по-висока е цената му. По принцип всички блутут модули имат специален профил, който представлява най-ниския слой и позволява на устройствата да се откриват и свързват едно с друго. Принтерите с блутут поддръжка имат профил, който автоматично установява кое устройство е клиент и кое е сървър. Ако два компютъра са свързани в мрежа или използват Интернет през някое мобилно устройство също има специални профили.

Изборът на тип връзка зависи от типа на обменяните данни. При синхронните връзки двете устройства си споделят скоростите по равно. В повечето случаи обаче се използват асинхронни връзки, при които информацията в едната посока се предава със скорост от 57Kbit/s, а в другата – с останалия капацитет. Това е много подходящ например за принтерите, където почти всички данни се прехвърлят към печатащите устройства, а те изпращат обратно само малко количество информация. Асинхронния трансфер обаче също не винаги се оказва подходящо решение, защото не гарантира непрекъсната скорост на предаване. Така например този тип връзка не е подходяща за предаване на звук. За тази цел съществува специален трити вид двупосочна връзка, чиято скорост не надвишава 64 Kbit/s за всяко страна. Тази скорост е напълно приемлива при предаване и приемане на гласови и звукови файлове в реално време.

Wi-Fi е технология на безжичната локална мрежа (WLAN) базирана на спецификациите от серията IEEE 802.11. Първоначално тя е лицензирана от Wi-Fi Alliance. Била е разработена, за да бъде използвана от преносимите изчислителни устройства, като преносими компютри, в локални мрежи (LAN), но сега все повече се използва и за други услуги, включително. Wi-Fi и Wi-Fi CERTIFIED логата са регистрирани търговски марки на Wi-Fi Alliance – търговската организация, която тества и сертифицира оборудването съгласно стандартите от серията 802.11.

Типичната Wi-Fi среда съдържа една или повече безжични точки за достъп (ТД) (Wireless access point, Access Point (APs) ) и един или повече клиенти. Една ТД излъчва своето SSID (Service Set Identifier, “Network name”, “Име на мрежа”) чрез пакети, които се наричат маяци (beacons), които обикновено се излъчват всеки 100ms. Маяците се излъчват на 1 Mbit/s, и са относително къси като продължителност и затова те нямат значителен ефект над производителността. Понеже 1 Mbit/s е най-ниската скорост на Wi-Fi това означава, че клиентът, който получава маяка, може да комуникира на поне 1 Mbit/s. Основавайки се на настройките (например на SSID), клиентът може да реши дали да се свърже с ТД. Ако две ТД имат еднакъв SSID и са в обсега на клиента, клиентският фърмуеър може да използва силата на сигнала, за да реши към коя ТД да се свърже. Wi-Fi критерии за стандартни нива връзка и роуминг са напълно отворени за клиента. Това е силата на Wi-Fi, но също означава, че един безжичен адаптер може да предава по-добре от друг. Понеже Wi-Fi предава във въздуха, той има същите настройки, както и несуичнатите Ethernet мрежи и затова е възможно да се получат колизии. За разлика от кабелния Ethernet и подобно на повечето пакетни радиа, Wi-Fi не може да разграничи колизиите, вместо това използва пакетна размяна (RTS/CTS се използва за Collision Avoidance или CA), за да избегне колизиите.

С изключение на 802.11a, който работи на 5 GHz, Wi-Fi използва спектъра около 2.4 GHz, която е стандартизирана като нелицензирана според международно съглашение, въпреки че определянето на точната честота варира слабо в различните части на света, като максимално разрешена мощност. Както и да е стандартизиран броя на каналите по света, така одобрените честоти могат да се определят от броя на каналите.

Честотата за 802.11 b/g е от 2.400 GHz до 2.487 GHz. Всеки канал е 22 MHz широк, като съществува 5 MHz стъпка до следващият по-висок канал.

Максималният брой налични канали за Wi-Fi са:

* 13 за Европа

* 11 за Северна Америка

* 14 за Япония [1]

В Северна Америка, е препоръчително да се използват само канали 1, 6, и 11 за 802.11b/g, за да се минимизира интерференцията от близко стоящите канали.

Серията 802.11 в момента включва шест техники за модулация във въздушна среда, всички които използват един и същ протокол. Най-популярните техники са тези определени от 802.11b, 802.11a, и 802.11g; сигурността е била първоначално включена и по-късно разширена чрез подобрението 802.11i. 802.11n е друга модулационна техника, която е наскоро разработена; Другите стандарти от фамилията (c–f, h, j) са сервизни разширения или поправки на предишни спецификации. 802.11b бе първият широко приет мрежов стандарт, последван от 802.11a и 802.11g.

таблица wifi 802.11

Подобни публикации:

  1. Софтуерът RIOT следи хората в социалните мрежи

Публикувано на | July 23, 2009 | Към момента няма коментари по публикацията


Категории: мрежи

Мнения и коментари

  • Добавете ме в Google+

  • Последни публикации

  • Последни коментари