Что такое WLAN?

В целом беспроводная локальная сеть (WLAN) относится к беспроводной компьютерной сети. Чаще всего WLAN приравнивается с реализацией, заданной IEEE^® 802.11™ ^{[] 1} ^{[] 2}группа стандартов, и выпускался под брендом как Wi-Fi^® Союзом Wi-Fi. Союз Wi-Fi сертифицирует функциональную совместимость между устройствами IEEE 802.11 от различных производителей. Функциональность WLAN Toolbox™ включает, вы к модели IEEE 802.11 стандартизировали реализации физического уровня WLAN (PHY). Это также позволяет вам исследовать изменения на реализациях для будущей эволюции стандарта.

Сетевая архитектура
Стек протокола WLAN
Слои протокола WLAN
Эволюция физического уровня

Сетевая архитектура

IEEE 802.11 задает сетевую архитектуру. В IEEE 802.11 группа станций (STAs) в заданной зоне охвата и с соответствующей ассоциацией друг другу формирует основную услугу установлена (BSS). BSS является основой для 802,11 сетевой архитектуры. Область основной услуги (BSA) задает область, содержащую STAs в BSS. STAs может быть сопоставлен в наложении BSSs. С точки зрения мобильности, STAs или фиксируются, портативные, или мобильные. Любой совместимый STA может служить точкой доступа (AP).

Фигура изображает компоненты WLAN и сетевую архитектуру, созданную от BSSs.

Независимый BSS (IBSS) описывает STAs, связывающийся непосредственно друг с другом оперативным способом. IBSS не имеет никакой связи с соединенной проводом сетью.
BSS инфраструктуры описывает STAs, сопоставленный с центральным STA, который управляет BSS. Центральный STA упоминается как точка доступа (AP). Это развертывание обычно используется в доме, офисе и сетевых установках горячей точки. Вообще говоря, AP соединяется с помощью беспроводных технологий со связанным STAs и соединен проводом к Интернету. Эта связь позволяет сопоставленному STAs связаться вне локального BSS. APS также с помощью беспроводных технологий служит STAs в BSA, обеспечивая интернет-соединение для тех STAs.
Распределенные системы (DS) соединяют инфраструктуру BSSs через их APS. Обычно магистраль DS является 802,3 LAN Ethernet.
Продленное обслуживание установлено (ESS) описывает набор инфраструктуры BSSs, соединенный DS. В ESS APS связывается между собой, чтобы передать трафик от одного BSS до другого и упростить перемещение мобильной станции от одного BSS до другого.

Стек протокола WLAN

Взаимодействующая эталонная модель, показанная здесь, включает подмножество сетевых компонентов, сопоставленных со слоем канала передачи данных (DLL) и физическим уровнем (PHY). Станд. IEEE 802.11-2012 [3], Раздел 4.9.2 описывает взаимодействующую эталонную модель для 802,11. среднее управление доступом (MAC) является подуровнем DLL.

Эти 802,11 стандарта фокусируются на MAC и PHY в целом. PHY WLAN Toolbox моделирование функциональности фокусируется на физическом среднем зависимом (PMD) и подуровнях процедуры сходимости физического уровня (PLCP) PHY и их интерфейсах.

Слои протокола WLAN

Данными и сообщениями управляющей информации обмениваются между слоями стека протокола в отдельном STA и между равноправными слоями в передаче STAs.

Данными и управляющей информацией, которой обмениваются между равноправными слоями STA, является protocol information transfers. См. MPDU и PPDU в фигуре.
Данными и управляющей информацией, которой обмениваются между слоями в STA, является service information transfers. См. MSDU и PSDU в фигуре.

Функциональность WLAN Toolbox фокусируется на реализациях PHY и обмене PPDUs между коллегами PHY. Сообщения, которыми обмениваются между слоями стека протокола, кратко описаны здесь. Для получения дополнительной информации об этих сообщениях смотрите Станд. IEEE 802.11-2012 [3].

Сообщение	Описание
MSDU — Модуль эксплуатационных данных MAC	Сообщения, что информация о передаче между слоем управления логической ссылкой (LLC) и слоем MAC в STA
MPDU — Модуль данных о протоколе MAC	Сообщения, что информация о передаче между слоем MAC взаимодействует в передаче STAs
PSDU — Модуль эксплуатационных данных PLCP	Сообщения, что информация о передаче между слоями MAC и PHY в STA
PPDU — Модуль данных о протоколе PLCP	Сообщения, что информация о передаче между слоем PHY взаимодействует в передаче STAs

Эти данные показывают различие между этими модулями данных о сообщении WLAN для неагрегированного кадра MAC.

Примечание

В отношении PSDU SDU PLCP условий и SDU PHY появляются в 802,11 стандартах. PLCP является подуровнем процедуры сходимости физического уровня PHY. Никакое различие не сделано, когда термины используются между слоями.

Эволюция физического уровня

Стандартизированная реализация IEEE 802.11 WLAN развилась начиная с ее первого релиза в 1 997. Сегодня, это развертывается во всем мире в нелицензированных областях спектра радиочастоты. Начиная с первого релиза 802,11 стандарта прогрессировали, чтобы включать несколько реализаций физического уровня и гарантировали обратную совместимость существующими версиями. В зависимости от времени максимальная достижимая скорость передачи данных передачи выросла с 1 Мбит/с почти до 7 Гбит/с.

WLAN Toolbox оказывает нативную поддержку для различных 802,11 стандартных версий, перечисленных здесь. Тулбокс фокусируется на физическом уровне и позволяет адаптации стандартизированной функциональности исследовать пользовательские реализации.

Стандарт	Выпустите год	Модуляция	Основная частота (GHz)	Пропускная способность (МГц)	Максимальная пропускная способность (Мбит/с)	Схема антенны	Формат PPDU
802.11	1997	DSSS	2.4	11	2	SISO	non-HT
802.11b™	1999	HR/DSSS/CCK	2.4	11	11	SISO	non-HT
802.11a™	1999	OFDM	5	5, 10, 20	54	SISO	non-HT
802.11g™	2003	802.11b и 802.11a 2,4 ГГц
802.11j™	2004	OFDM	4.9 и 5	10, 20	27	SISO	non-HT
802.11n™	2009	OFDM	2.4 и 5	20, 40	< 600	MIMO, до четырех потоков	HT
802.11p™	2010	OFDM	5	5, 10	27	SISO	non-HT
802.11ad™	2012	SC/OFDM	60 ГГц	1760 (SC), 2640 (OFDM)	< 7000	Единый поток MIMO с beamforming	DMG
802.11ac™	2013	OFDM	5	20, 40, 80, 160, 80+8	< 7000	DL MU-MIMO до восьми потоков	VHT
802.11ah™	2016	OFDM	< 1	1, 2, 4, 8, 16	346	DL MU-MIMO до четырех потоков	S1G
802.11ax™	2019 (ожидаемый)	OFDMA	2.4 и 5	20, 40, 80, 160, 80+8	< 10,000	UL и DL MU-MIMO до восьми потоков	HE

Развертывание и коммерческое внедрение выросли с увеличенными скоростями передачи данных, предлагаемыми 802.11b прямая последовательность распространила спектр (DSSS) с модуляцией CCK (CCK). В то время компании начали предлагать 802.11b продукты и системы для WLAN.

802.11a поправка увеличила скорости передачи данных путем представления физического уровня ортогонального мультиплексирования деления частоты (OFDM). Однако OFDM был развернут на уровне только 5 ГГц, таким образом, внедрение было медленным. Немного позже FCC позволил использование OFDM на уровне 2,4 ГГц. Принятие поправки 802.11g предложило возможность управлять PHY, заданным 802.11a на уровне 2,4 ГГц с обратной совместимостью к 802.11b PHY.

С 802.11n, увеличение скорости передачи данных произошло посредством расширенной пропускной способности канала и допуска до четырех потоков ввода/вывода. Для 802.11ac более широкие каналы и до восьми потоков ввода/вывода предлагают более высокую максимальную пропускную способность. Эта увеличенная возможность пропускной способности позволяет пользователям передать видео потоком к мобильным устройствам дома или в общедоступных мобильных горячих точках.

802.11ad поправка задает операцию в этих 2.4, полосах на 5 и 60 ГГц. 802.11ah поправка использует sub частоты на 1 ГГц (нелицензированные полосы на 900 МГц), чтобы предоставить расширенный спектр и имеет низкое потребление энергии, чтобы поддержать концепции, включающие Интернет вещей (IoT). 802.11ax поправка вводит OFDMA, чтобы повысить полную спектральную эффективность и высший порядок 1024 поддержки модуляции QAM увеличенной пропускной способности. Спрос на пропускную способность продолжает расти, и рабочие группы IEEE 802.11 продолжают совершенствовать стандарты, чтобы повысить потолок пропускной способности.

Для истории IEEE 802.11 и контролировать действия рабочей группы, консультируйтесь с веб-сайтом IEEE [1].

Ссылки

[1] IEEE 802.11™: беспроводная LAN.

[2] Станд. IEEE 802.11™-2016 Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации.

[3] Станд. IEEE 802.11™-2012 Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации.

[4] Станд. IEEE 802.11ac™-2013 Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации — Поправка 4: Улучшения для Очень Высокой Пропускной способности для Операции в Полосах ниже 6 ГГц.

[5] Станд. IEEE 802.11ad™-2012 Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации — Поправка 3: Улучшения для Очень Высокой Пропускной способности в Полосе на 60 ГГц.

[6] Станд. IEEE 802.11ah™-2016 Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации — Поправка 2: Лицензия Sub 1 ГГц Освобожденная Операция.

[7] Станд. IEEE Черновой Стандарт P802.11ax™/D2.0 для Информационных технологий — Телекоммуникаций и обмена информацией между системами — Локальными сетями и городскими компьютерными сетями — Конкретными требованиями — Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Спецификации — Поправка 6: Улучшения для Высокой эффективности WLAN.

[8] Perahia, E. и Р. Стейси. Беспроводная LAN следующего поколения: 802.11n и 802.11ac. 2-й выпуск. Соединенное Королевство: Издательство Кембриджского университета, 2013.

Внешние веб-сайты

https://standards.ieee.org/

Документация