Что такое WLAN?

В общем случае беспроводная локальная сеть (WLAN) относится к беспроводной компьютерной сети. Чаще всего WLAN приравнивается с реализацией, заданной IEEE® 802.11™ группа стандартов и выпущенный под брендом как Wi-Fi® Союзом Wi-Fi. Союз Wi-Fi сертифицирует функциональную совместимость между устройствами IEEE 802.11 от различных производителей. С WLAN Toolbox™ можно смоделировать стандартизированные реализации IEEE 802.11 медосмотра WLAN слоев среднего управления доступом (MAC) и (PHY). Можно также исследовать изменения на реализациях для будущей эволюции стандарта.

Сетевая архитектура

IEEE 802.11 задает сетевые архитектуры. 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 сетевых архитектур. Область основной услуги (BSA) задает область, содержащую STAs в BSS. STAs может быть сопоставлен в наложении BSSs. В терминах мобильности, STAs или фиксируются, портативные, или мобильные. Любой совместимый STA может служить точкой доступа (AP).

Этот рисунок изображает компоненты WLAN и сетевые архитектуры, созданные 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 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

Взаимодействующий образец модели, показанный здесь, включает подмножество сетевых компонентов, сопоставленных со слоем канала передачи данных (DLL) и физическим уровнем (PHY). Разделите 4.9.2 из [2], описывает взаимодействующий образец модели для 802,11. Среднее управление доступом (MAC) является подуровнем DLL.

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

Обмен сообщениями 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. (A-) MPDU и PPDU на рисунке.

  • Данными и управляющей информацией, которой обмениваются между слоями в STA, является service information transfers. См. MSDU и PSDU на рисунке.

Функциональность WLAN Toolbox фокусируется на MAC и реализациях PHY. А именно, тулбокс моделирует обмен PPDUs между коллегами PHY и обмен MPDUs или A-MPDUs между коллегами MAC. Сообщения, которыми обмениваются между слоями стека протокола, кратко описаны здесь. Для получения дополнительной информации об этих сообщениях см. [2].

СообщениеОписание
MSDU — Модуль эксплуатационных данных MACСообщения, что информация о передаче между слоем управления логической ссылкой (LLC) и слоем MAC в STA
MPDU или A-MPDU — Модуль данных о протоколе MAC или агрегированный модуль данных о протоколе MACСообщения, что информация о передаче между слоем MAC взаимодействует в передаче STAs
PSDU — Модуль эксплуатационных данных PLCPСообщения, что информация о передаче между слоями MAC и PHY в STA
PPDU — Модуль данных о протоколе PLCPСообщения, что информация о передаче между слоем PHY взаимодействует в передаче STAs

Этот рисунок показывает различие между этими модулями данных о сообщении WLAN для неагрегированной системы координат MAC.

Примечание

В отношении PSDU SDU PLCP терминов 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 от 1 мегабита в секунду (Мбит/с) почти к 7 гигабитам в секунду (Гбит/с).

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

Стандарт

Выпустите год

Модуляция

Основная частота (GHz)

Полоса пропускания (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™ (Wi-Fi 4)

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™ (Wi-Fi 5)

2013

OFDM

5

20, 40, 80, 160, 80+80

< 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™ (Wi-Fi 6)2020OFDMA

2.4 и 5

20, 40, 80, 160, 80+80

< 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 Федеральная комиссия по связи (FCC) позволила 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 полосы пропускания 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 полосе на 60 ГГц.

802.11ah поправка использует sub-1-GHz частоты (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 ортогональное деление частоты несколько получают доступ (OFDMA), чтобы повысить полную спектральную эффективность и квадратурную амплитудную модуляцию с 1024 точками высшего порядка (1024-QAM) поддержка увеличенной пропускной способности. Спрос на полосу пропускания 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.

Ссылки

[1] IEEE P802.11ax/D4.1. “Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования. Поправка 1: Улучшения для Высокой эффективности WLAN”. Спроектируйте Стандарт для Информационных технологий — Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные сети и городские компьютерные сети — Конкретные требования.

[2] Станд. IEEE 802.11-2016 (Версия Станд. IEEE 802.11-2012). “Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования”. Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные сети и городские компьютерные сети — Конкретные требования.

[3] Станд. IEEE 802.11ah-2016 (Поправка к Станд. IEEE 802.11-2016, как исправлено Станд. IEEE 802.11ai™-2016). “Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования. Поправка 2: Лицензия Sub 1 ГГц Освобожденная Операция”. Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные сети и городские компьютерные сети — Конкретные требования.

[4] 802.11ac STD IEEE 2013 (Поправка к Станд. IEEE 802.11-2012, как исправлено Станд. IEEE 802.11ae™-2012, Станд. IEEE 802.11a™-2012 и Станд. IEEE 802.11ad-2012). “Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования. Поправка 4: Улучшения для Очень Высокой Операции Пропускной способности в Полосах ниже 6 ГГц”. Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные сети и городские компьютерные сети — Конкретные требования.

[5] STD IEEE 802.11ad-2012 (Поправка к Станд. IEEE 802.11-2012, как исправлено Станд. IEEE 802.11ae™-2012 и Станд. IEEE 802.11a™-2012). “Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования. Поправка 4: Улучшения для Очень Высокой Операции Пропускной способности в Полосах ниже 6 ГГц”. Стандарт IEEE для Информационных технологий — Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Локальные сети и городские компьютерные сети — Конкретные требования.

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

Похожие темы

Внешние веб-сайты

Документация WLAN Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте