Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%
Шрифт:
Принцип его работы достаточно простой и выглядит следующим образом. Диапазон частот, выделенный для беспроводной сети (2400–2483,5 МГц), разбивается на 11 каналов шириной 22 МГц. Далее с помощью метода последовательностей Баркера каждый бит данных превращается в 11 бит, в результате чего получается 11-кратная избыточность. После этого данные передаются параллельно сразу по всем 11 каналам. Такой подход позволяет гарантированно передать и принять весь объем данных даже при слабом уровне сигнала и высоком уровне шумов в каналах. Это не только позволяет экономить энергию, используемую для передачи данных, но и не мешает работе соседних узкополосных устройств, поскольку
FHSS
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, псевдослучайное изменение рабочей частоты) – еще один метод обработки сигнала с целью расширения его спектра, используемый в беспроводных локальных сетях.
Метод FHSS также разбивает диапазон частот 2400–2483,5 МГц на полосы, но, в отличие от DSSS, эти каналы имеют ширину 1 МГц и их количество составляет 79. На этом их сходство заканчивается, и дальнейшие принципы работы коренным образом отличаются друг от друга.
Согласно методу FHSS данные передаются только по одному каналу, но сам канал с частотой не более 20 мс изменяется псевдослучайным образом. Причем схема изменения канала определяется и согласовывается между передатчиком и приемником заранее, на этапе соединения. Подобный подход позволяет значительно уменьшить вероятность того, что передаче данных что-то может помешать. Даже если в один из моментов передачи данных какое-то другое беспроводное оборудование займет нужный канал, сигнал об этом поступит отправителю, и необходимый фрагмент данных будет отправлен повторно.
По сравнению с DSSS метод FHSS является более помехозащищенным. Причиной является ширина канала, который используется для передачи данных. Так, возможность возникновения помехи для передачи, которая ведется с помощью 79 каналов шириной в 1 МГц, гораздо ниже, чем вероятность появления помехи для передачи, которая использует канал шириной в 22 МГц. Даже если рассмотреть вариант узкополосных помех, то случайное изменение несущей частоты, то есть смена каналов, делает такое влияние некритичным и приводит лишь к незначительному падению скорости передачи данных за счет отсылки дополнительных частей данных.
По этой причине на практике системы FHSS оказываются более устойчивыми к широкополосным помехам и могут продолжать работать (хотя и с пониженной пропускной способностью) в условиях, когда системы DSSS уже не способны нормально воспринимать полезный сигнал.
OFDM
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ортогональное частотное мультиплексирование) – один из методов цифровой модуляции сигнала, позволяющих увеличить скорость передачи данных за счет разумного использования каналов связи и метода передачи данных. Главной причиной появления и применения этого метода обработки сигнала является поиск способов борьбы с широкополосными помехами – основной причиной плохой связи в условиях большого количества крупногабаритных препятствий в виде многоэтажных жилых домов и других зданий.
Принцип работы данного метода основан на разбиении потока данных с помощью инверсного дискретного преобразования Фурье на более мелкие составляющие, которые передаются параллельно, каждый на своей частоте. Это позволяет не только добиться высокой скорости передачи данных, но и свести к минимуму разного рода помехи, особенно в виде отображенного сигнала (сигнал, отбиваемый от препятствий, которые стоят на пути его прямого следования). За счет частично перекрывающихся каналов передаваемый код получается избыточным, что может использоваться
Данные, поступившие получателю, происходят процедуру восстановления целостности, для чего, опять же, используется быстрое дискретное преобразование Фурье, только на этот раз прямое.
PBCC
PBCC (Packet Binary Convolutional Coding, двоичное пакетное сверточное кодирование) – один из методов кодирования данных, позволяющий увеличить скорость передачи данных за счет сжатия кода.
Принцип работы метода сверточного кодирования заключается в следующем. При прохождении так называемого сверточного кодера последовательность входящих бит изменяется: каждому биту данных ставится в соответствие дополнительный бит или биты информации. За счет этого получается нужная избыточность кода, которая делает данные более устойчивыми к помехам и позволяет расшифровать их, даже если часть сообщения будет утеряна.
Что касается избыточности кода, то этот параметр регулируется в зависимости от потребностей. Так, если каждому биту информации соответствует два бита, то скорость сверточного кодирования составляет 1/2, если каждым двум битам соответствует 3 бита, то скорость кодирования составляет 2/3 и т. д.
Сверточный кодер использует определенную систему запоминающих ячеек, которые хранят состояние предыдущего сигнала. Например, если применить систему из шести запоминающих ячеек, то в результате можно получить данные о шести предыдущих состояниях. Этот факт и позволяет восстанавливать данные, даже если большая часть из них будет повреждена или утеряна.
После того как на выходе получается избыточный код, он подвергается фазовой модуляции с помощью одного из методов, например BPSK (двоичная модуляция), QPSK (квадратичная модуляция), 8-PSK (восьмипозиционная фазовая модуляция) и т. д.
При попадании сигнала в приемник данные проходят обратный процесс преобразования, для чего, как правило, используется декодер Витерби.
CCK
ССК (Complementary Code Keying, кодирование с использованием комплементарных кодов) – одна из технологий, при использовании которой данные проходят этап кодирования с целью получения избыточности кода и применения этой избыточности для восстановления (если появится такая необходимость).
Технология ССК достаточно сложна с математической точки зрения, но общий принцип ее работы сводится к следующему: каждый бит передаваемых данных кодируется с помощью восьмибитовой последовательности (слова), что приводит к добавлению дополнительных бит информации.
Эта технология применяется в паре с одним из методов модуляции сигнала, который занимается непосредственно передачей данных.
Для декодирования данных со стороны приемника используется та же схема кодирования, которая применялась для кодирования информации.
CCK-OFDM
CCK-OFDM – гибридная технология кодирования, представляющая собой симбиоз технологии ССК и метода модуляции сигнала OFDM. Такой подход позволяет увеличить скорость передачи данных за счет того, что заголовок кадра, то есть служебная часть данных, кодируется с помощью технологии ССК, а сами данные передаются с использованием кодирования ODFM.
MIMO
MIMO (Multiple Input, Multiple Output, множественный прием/передача) – технология, с помощью которой прием и передача данных ведется с помощью раздельных антенн, количество которых может быть любым.