Estándar LAN inalámbrica 802.11
※En redes cableadas, la velocidad de transmisión de datos se puede aumentar aumentando el ancho de banda o mejorando el esquema de codificación. Sin embargo, el ancho de banda no se puede aumentar en una red inalámbrica y sólo se puede mejorar cambiando el esquema de codificación. Debido a que una vez enviada la señal inalámbrica, el esquema de codificación es público, por lo que todos pueden recibir la información y conocer el contenido de la información. En este momento, existen riesgos de seguridad, por lo que la codificación de la red inalámbrica debe tener un mecanismo de encriptación. . Incluso si se recibe la señal, el significado de la señal no se puede interpretar
Espectro ensanchado de modulación de frecuencia FHSS
Espectro ensanchado de secuencia directa DSSS
IR infrarrojos
☆Utilizando comunicación inalámbrica 802.11b, bajo la premisa de seguir estas restricciones de seguridad, esta es la interfaz Wifi.
La LAN inalámbrica no puede simplemente copiar el protocolo CSMA/CD por las siguientes razones:
El protocolo CSMA/CD requiere que una estación detecte continuamente el canal mientras envía sus propios datos, pero es demasiado costoso implementar esta función en equipos LAN inalámbricos incluso si se puede implementar la función de detección de colisiones; cuando Si se detecta que el canal está inactivo al enviar datos, aún puede ocurrir una colisión en el extremo receptor
Este problema de no detectar señales que ya existen en los medios se llama problema de la estación oculta
Cuando A y C no pueden detectar señales inalámbricas, ambos piensan que B está inactivo, por lo que ambos envían datos a B, lo que resulta en una colisión
En una red cableada, la señal enviada por cualquier estación Todos los nodos que comparten el medio podrán ver la señal enviada por el remitente. Solo debido a la influencia del retraso de la transmisión, algunos nodos la ven temprano y otros la ven tarde, pero no existe ninguna situación en la que la señal no se pueda ver. La ↑ imagen no será visible
B enviando datos a A no afecta a C enviando datos a D. Este es el problema expuesto de la estación
B envía datos a A y C I Quiero comunicarme con D. C detecta una señal en el medio, por lo que no se atreve a enviar datos a D.
Debido a los problemas de estaciones ocultas y estaciones expuestas, la situación de conflicto se complica. La LAN inalámbrica no puede utilizar CSMA/CD, solo puede utilizar el protocolo CSMA mejorado. El método de mejora consiste en agregar una función para evitar conflictos a CSMA. 802.11 utiliza el protocolo CSMA/CA. Al utilizar CSMA/CA, también se agrega un mecanismo de confirmación.
Si la transmisión confiable no tiene nada que ver con el medio de transmisión. La transmisión de datos en red solo agrega un mecanismo de garantía de confiabilidad debido a una transmisión confiable. El entorno de comunicación del área local inalámbrica es severo, la tasa de error de bits de transmisión del canal en sí es alta y la tasa de error también es alta, lo que resulta en un efecto de transmisión deficiente. Si este servicio lo utiliza directamente la capa superior, la calidad de la comunicación inalámbrica será muy pobre. Sin embargo, a través de la garantía de confiabilidad, si la capa de comunicación inalámbrica o la capa MAC proporciona una transmisión de datos confiable a la capa superior, el impacto de la inestabilidad de la comunicación inalámbrica en la capa superior quedará protegido, haciendo que la aplicación de la capa superior basada en comunicación inalámbrica sea menos costosa. Efectivo Mejor
La capa MAC utiliza la función de coordinación para determinar cuándo la estación móvil en el conjunto de servicios básicos BSS puede enviar o recibir datos
Función de coordinación de punto (sin contención) ¿Servicio? ): La subcapa PCF utiliza un algoritmo de acceso de control centralizado para transferir el derecho a enviar datos a cada estación por turno para evitar colisiones
Función de coordinación distribuida (servicio de contención): ¿La subcapa DCF proporciona los usos del nodo A? el algoritmo de acceso distribuido del mecanismo CSMA, que permite a cada estación obtener el derecho de envío compitiendo por el canal. Por lo tanto DCF brinda servicios de contención hacia arriba.
Cada estación es igual y puede enviar datos en cualquier momento, pero pueden ocurrir conflictos fácilmente.
Una vez que la estación completa el envío, debe esperar un breve período de tiempo (continuar monitoreando) antes de enviar la siguiente trama. . El nombre común para este período de tiempo es espacio entre cuadros (IFS). Esto es para competir por el derecho a usar el canal.
La duración del intervalo entre cuadros depende del tipo de cuadro que la estación desea enviar. Los cuadros de alta prioridad deben esperar un tiempo más corto. Si la trama de baja prioridad no ha tenido tiempo de enviarse pero la trama de alta prioridad de otras estaciones se ha enviado al medio, la trama de baja prioridad solo se puede enviar más tarde para reducir la posibilidad de conflicto
Tres tipos de IFS:
?Espaciamiento entre cuadros corto SIFS, la longitud es de 28 microsegundos
?Espaciamiento entre cuadros de la función de coordinación de puntos PIFS, la longitud es de 78 microsegundos
? DIFS, función de coordinación de distribución, espaciado entre cuadros, la longitud es de 128 microsegundos
La estación para enviar datos primero detecta el canal. El estándar 802.11 estipula la monitorización de la portadora de la capa física en la interfaz aérea de la capa física. Al enviar datos, se puede determinar si hay otras estaciones móviles en el canal en función de si la intensidad relativa de la señal recibida excede un cierto valor umbral. Cuando la estación de origen envía su primera trama de datos MAC, si detecta que el canal está inactivo, puede enviarlo después de esperar un período de DIFS (propósito: permitir que posibles tramas de alta prioridad se envíen primero). La estación de origen envía su propia trama de datos. Si la estación de destino recibe la trama correctamente, enviará una trama de confirmación ACK a la estación de origen después del intervalo de tiempo SIFS. Si la estación de origen no recibe la trama de confirmación ACK dentro del tiempo especificado (este período está controlado por el temporizador de retransmisión), debe retransmitir la trama hasta que reciba la confirmación, o abandonar después de varias retransmisiones fallidas. Es un tipo de transmisión confiable (la transmisión confiable o no confiable no significa si los datos se transmitirán exitosamente o fallarán, pero el remitente sabrá el resultado independientemente del éxito o el fracaso. Esta es una transmisión confiable)
Sitio de origen El segundo campo en el encabezado de la trama MAC notifica a todas las demás estaciones el tiempo que ocupará el canal (incluido el tiempo requerido para que la estación de destino envíe una trama de confirmación), de modo que todas las demás estaciones dejen de enviar datos durante este período. Reduce en gran medida la posibilidad de conflicto.
"Monitoreo de operador virtual" significa que otras estaciones en realidad no monitorean físicamente el canal, pero no envían datos porque han recibido la "notificación de la estación de origen"
Cuando una estación detecta el campo "duración" en el encabezado de una trama MAC que se transmite en el canal, ajusta su propio vector de asignación de red NAV (Network Allocation Vector). NAV señala cuánto tiempo debe pasar para que la otra estación complete la transmisión de la trama de datos antes de que el canal pueda entrar en estado inactivo.
Cuando el canal cambia de ocupado a inactivo, cualquier estación quiere enviar un marco de datos, no solo debe esperar un intervalo DIFS, sino también ingresar a la ventana de contienda y calcular un tiempo de espera aleatorio para volver a intentar acceder al canal.
Cuando el canal cambia de ocupado a inactivo, cada estación debe realizar un algoritmo de retroceso, reduciendo así la probabilidad de colisión
802.11 utiliza un algoritmo de retroceso exponencial binario:
i-ésimo tiempo de retroceso es seleccionar aleatoriamente uno de los 2 intervalos de tiempo 2 i
El primer retroceso es seleccionar aleatoriamente uno de los 8 intervalos de tiempo (en lugar de 2)
El segundo retroceso es seleccionar aleatoriamente uno de los 8 intervalos de tiempo (en lugar de 2) El retroceso secundario es seleccionar aleatoriamente uno de los 16 intervalos de tiempo (en lugar de 4)
La estación de origen A envía una breve trama de control antes de enviar la trama de datos, llamada Solicitud Para enviar (RTS), que incluye la dirección de origen, la dirección de destino y la duración requerida para esta comunicación (incluido el marco de confirmación correspondiente)
Si el medio está inactivo, la estación de destino B envía un marco de control correspondiente. , llamado Permitir enviar CTS (Borrar para enviar). Después de que A recibe la trama CTS, puede enviar su trama de datos
El intervalo de trama interno durante la misma sesión de datos es el intervalo de trama corto (SIFS)
Después de que la estación de origen espera el tiempo DIFS, aún debería tener que esperar una ventana de contienda. Aquí se supone que la ventana de contienda es 0
Cubriendo algunas áreas de la ciudad, la extensión de la red es grande. Existen requisitos más altos para la energía de la estación base y la seguridad de la red
La cantidad de usuarios por unidad es superior a IEEE 802.11. Requiere un mayor ancho de banda, lo que se denomina estándar de red inalámbrica de banda ancha
El entorno de trabajo IEEE802.16 suele ser al aire libre y es susceptible a interferencias climáticas y otros factores
El objetivo del diseño es Ser capaz de soportar aplicaciones de streaming en tiempo real. Requisitos de calidad del servicio. IEEE 802.11 solo proporciona un cierto grado de soporte
La red inalámbrica de banda estrecha 802.11 se utiliza principalmente en interiores, también llamada Wifi