دانلود مقاله تکنولوژی های لایه فیزیک

تکنولوژی های لایه فیزیک 802.11: 802.11 به عنوان استاندارد تعداد متفاوتی تکنولوژیهای لایه فیزیکال را که توسط MAC به کار می‌رود را تعریف کرده است که عبارتند از: 802.11 2.4 GHZ frequency hopping PHY 802.11 2.4 GHZ direct sequencing PHY 80.11b 2.4 GHZ direct sequencing PHY 802.11a 5 GHZ Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) PHY 802.11g 2.4 GHZ extended tate physical (ERP) layer 802.11 اترنت بی سیم شامل (HR-DSSS) 802.11b و همچنین 802.11 a استاندارد OFDM و 802.11 g ERP است.

در حقیقت تفاوت اصلی بین انواع 802.11 ها در لایه ‌ فیزیکال آنهاست.

مفاهیم لایه ‌ فیزیکی بی سیم: لایه فیزیکال 802.11 اساساً مکانیزمهای ارسال را برای MAC فراهم می‌کند به علاوه بر آن اعمال ثانویه‌ای همچون تشخیص وضعیت محیی بی‌سیم و گزارش آن به MAC را هم انجام می‌دهد.

فراهم آوردن این مکانیزمهای ارسال مستقل از MAC، در هر دو لایه فیزیکی و MAC توسعه یافته است.

این استقلال بین MAC و PHY عاملی است که باعث افزایش نرخ انتقال بالاتر در 802.11 b , 802.11a و 802.11 g شده است.

در حقیقت لایه MAC برای همه فیزیکال‌ها یکسان است.

هر یک از لایه های 802.11 دارای دو زیر لایه می باشند: Physical layer convergence procedure (PLCP) Physical Medium Dependant (PMD) PLCP در واقع یک لایه handshake است که واحدهای داده پروتکل MAC را قادر می‌سازد که بین ایستگاههای MAC روی PMD انتقال داده شوند، که روش انتقال و دریافت داده در محیط بی سیم می‌باشد.

تا حدی، می توان PMDرا به عنوان یک سرویس انتقال بی سیم تصور کرد که توسط PLCP کنترل می‌ شود.

زیر لایه‌های PLCP و PMD بر مبنای انواع 802.11 متغیر هستند.

همه PLCP با صرفنظر از نوع فیزیکی 802.11، دارای داده‌های اولیه‌ای که واسط برای ارسال داده‌های هشت‌تایی بین MAC و PMD را فراهم می‌کنند، بعلاوه دارای توابع اولیه‌ای است که MAC را قادر می‌سازد که زمان شروع ارسالش را به فیزیکال اعلام کند و فیزیکال را قادر می‌سازد که به MAC زمان کامل شدن ارسالش را اعلام کند.

در جهت دریافت، توابع اولیه PLCP از فیزیکال به MAC نشان می دهند که چه زمانی شروع به دریافت ارسال از ایستگاه دیگر کرده‌اند و چه زمان ارسال کامل شده است.

برای پشتیبانی از (CCA) Clear channel assesment ، همه PLCPها مکانیزمی برای MAC تدارک دیده‌اند که موتور CCA را reset کرده و برای فیزیکال وضعیت جاری محیط بی‌سیم را گزارش بدهد.

به طور کلی plcpها در 802.11 برطیق دیاگرام زیر عمل می‌کنند.

وضعیت عملیاتی پایه، بر اساس روش Carrier sence clear channel assessment (CS/CCA) است.

این رویه شروع سیگنال را از ایستگاههای مختلف تشخیص می‌دهد و معلوم می‌کند که آیا کانال برای ارسال افراد است یا خیر.

به محض دریافت یک TX و آغاز دادخواست، با تغییر PMD از دریافت به ارسال به وضعیت انتقال تغییر حالت داده و واحد داده پروتکل Plcp را می‌فرستد.

PLCP Protocol dataunit (PPDU) سپس، تصور می کند که TX تمام شده و به وضعیت (CAICCA) بر می‌گردد.

PLCP وضعیت دریافت را زمانیکه رویه CS/CCA هدر PLCP و پریمبل آن را تشخیص می‌دهد، درخواست می‌کند اگر PLCP خطایی را تشخیص دهد، خطا را به MAC نشان میدهد و رویه CS/CCA را پیش می‌برد.

دیاگرام وضعیت PLCP بلوک‌های ساختمان لایه فیزیکال: برای درک PMD متفاوت باید مفاهیم اولیه ذیل را درک کنیم: ScramblingCodingInter leavingSym bol mapping- Scramling: یکی از اصول طراحی فرستنده جدید که ارسال داده را در نرخ‌های بالا امکانپذیر می‌کند، فرض بر این است که داده‌های شما فراهم می‌کنید از نظر فرستنده به طور رندم ظاهر می‌شود.

بدون این فرض، بسیاری از بهره‌ها که از بلوک‌های ساختمانی دیگر ساخته می‌شود، درک نخواهد شد.

Scrambling: روش کدگذاری داده‌ای به صورت تصادفی قبل از ارسال است که برای جلوگیری از اینکه مجموعه‌ای از صفرها یا یک‌های متغیر باعث مشکلات هماهنگی درگیرنده شوند.

گیرنده گوشا سپس این داده‌های تصادفی را بر اساس ترتیب ساختار اصلی کد گشایی می‌کند.

اغلب روش‌های کدگذاری self- synchroniz هستنتد، به این معنی که کد گشا قادر است خودش را با وضعیت کدگذار هماهنگ کند.

Coding: کدنیگ مکانیزمی است که ارسال داده با نرخ بالا را در کانال‌های نویزدار امکانپذیر می‌کند.

همه کانال های انتقال دارای نویز هستند که خطاها به شکل بیت‌های تغییر یافته یا اصلاح شده را باعث می شود.

کدینک به شما این اجازه را می دهد که مقدار داده ارسالی در محیط نویزدار را به حداکثر برسانید.

رایج‌ترین نوع کدینگ در سیستمهای ارتباطی امروزه ، کدهای پیچیده هستند چرا که به راحتی به صورت سخت‌افزاری با جمع کننده‌ها قابل پیاده‌سازی هستند.

Interleaving: Interleaversها مطرح شدند تا در بلوک‌هایی که خطا ممکن است رخ دهد پخش شوند.

یک inter leaver می‌تواند یک ساختار نرم افزاری یا سخت افزاری باشد.

هدف اصلی آن پخش بیت‌های مجاور با قرار دادن بیت‌های غیرمجاور در کنار آن‌هاست.

802.11 wlan s استاندارد اولیه 802.11 دو متد برای لایه فیزیکال wlan تعریف کرده است: 2.4 GHZ frequency hopping spread spectrum (FHSS) 2.4 GHZ direct Sequence spread spectrum (DSSS) Frequenycy Hopping wlans: FHSS در شبکه‌های بی سیم محلی نرخ انتقال داده 1 Mbps و 2Mbps را ساپورت می‌کند، همانطور که از نامش پیداست، وسایل FHSS تغییر می‌کنند یا “hops” فرکانس‌ها را می‌پرند یا تغییر می‌دهند با یک الگوی پرشی از پیش تعیین شده و نرخ را، ست می‌کنند، وسایل FHSS طیف فرکانسی موجود را به 79 کانال بدون Overlap تقسیم می‌کنند (برای شمال امریکا و اغلب کشورهای اروپایی) بین رنج 2.402تا 2.480GHZ .

هر کانال 1MHZ پهنا دارد، بنابراین شبکه‌های بی سیم محلی تقریباً با سرعت 1Mbps و از میان 79 کانال با سرعتی کمتر می‌پرند.

ترتیب پرش‌ها باید در حداقل سرعت 5/2 بار در هر ثانیه انجام شود و حداقل باید 6 کانال را در بر گیرد (6 MHZ) برای به حداقل رساندن تصادم بین فضاهای دارای over lap، توالی پرش‌های ممکنه می‌تواند به سه مجموعه تقسیم‌بندی شود.

در کل، الگوهای پرش یک مسیر هستند در میان کانال‌های موجود فراهم می‌کنند به نحوی که هر پرش حداقل 6MHZ را بپوشاند و احتمال تصادم را به حداقل برساند.

Direct sequence spread spetrum wlans DSSS از دیگر ویژگیهای 802.11 مربوط به لایه فیزیکال است.

طبق آنچه در سال 1977 تعیین شده ، DSSS نرخ داده 1 , 2 مگابایتی را ساپورت می‌کند.

در سال 1999، گروه کار 802.11 استاندارد 802.11b را تصویب کردند که نرخ انتقال داده 5.5 و 11 Mbps را ساپورت کند.

لایه فیزیکی 802.11b DSSS با لایه فیزیکی 802.11 DSSS سازگار می‌باشد.

شبکه‌های بی سیم محلی کانال‌های 22 MHZای را استفاده می‌کنند که اجازه می‌دهد شبکه‌های wlan چند گانه در یک پوشش فضایی کار کنند.

در امریکا و اغلب اروپا کانال های 22 MHZ به سه کانال بدون Over lap در رنج 2.483تا 2.4 به کار می‌روند.

802.11 b WLANS: 802.11 b در سال 1999 بر مبنای High- Rate DSSS (HR- DSSS ) طرح ریزی شد.

که امکان افزایش نرخ انتقال داده به 11 Mbps در باند 2.4 GHZ ISM را می‌دهد .

با استفاده از Complementary code keying (cck) یا به طور اختیاری packet binary convolutional coding (PBCC).

HR-DSSS همان الگوی کانال بندی DSSS را با پهنای باند 22 MHZ و تعداد یازده کانال، با overlap و سه کانال بدون overlap ، در باند YSM 2.4 GHZ استفاده می‌کند.

802.11 HR-DSSS PLCP زیر لایه PLCP برای HR-DSSS دارای دو فریم PPDU است: بلند و کوتاه، Preamble و هدر در HR-DSSS long PLCP همیشه در سرعت 1 Mbps ارسال می‌‌شود تا سازگاریش را با DSSS قبلی حفظ کند.

در واقع، long- plcp در HR-DSSS با نمونه مشابه‌اش در DSSS یکی است با تعدادی ملحقات برای ساپورت data Rate بالاتر.

زیر لایه PLCP برای HR-DSSS دارای دو فریم PPDU است: بلند و کوتاه، Preamble و هدر در HR-DSSS long PLCP همیشه در سرعت 1 Mbps ارسال می‌‌شود تا سازگاریش را با DSSS قبلی حفظ کند.

این ملحقات عبارتند از: - the signal subfield has the additional data Rates specified.

- the service subfield defines the privously reserved bits.

- the length submit still proide the namber of ms to transmit the PSDU.

Additional srgnal subfielol Mapping یک short PLCP وسیله‌ای برای به حداقل رساندن Orerhead در حالیکه همچنان فرستنده و گیرنده به طور درست با هم مرتبط باشند، فراهم می‌آورد.

هدر آن همچنان همان preamble هد و فرمت PSDU را به کار می‌برد، اما هدر PLCP در 2Mbps ارسال می‌شود، در حالیکه PSDU در نرخ 1 یا 2 یا 5/5 یا 11 Mbps ارسال می‌شود.

بعلاوه، subfield آن چنین تغییر می‌کند: - فیلد هماهنگی آن از 128 بیت به 56 بیت تقلیل یافته و رشته‌ای از صفرهاست.

- فیلد SFD آن 16 بیتی است و عملکرد یکسانی برای نشان دادن ابتدای فریم دارد اما نشان می‌دهد که Long header یا short header استفاده می‌شود.

HR- DSSS short PPDU Subfield های گوناگون در نرخ داده مناسب و با یکی از دو تکنیک مدولاسیون: PBCC یا CCK ارسال می‌شوند 802.11 a wlans: در همان زمانی که 802.11 b طرح معرفی HR-DSSS را می‌ریخت، 802.11a در سال 1999 برای معرفی (OFDM) Orthogonal Frequency Division Multiplexing را برای لایه فیزیکی روی 5 GHZ طرح‌ریزی می‌کرد.

802.11a نرخ داده تا 24 Mbps و به طور انتخابی تا 54 Mbps را روی باندهای (U-NII) Unlicensed National information ynfrastructure از 5.15 تا 5.25 و 5.25- 5.35 GHZ و 5.725-5.825 GHZ را فراهم می‌آورد.

802.11 a کانال‌های 20 MHZ به کار می‌گیرد و چهار کانال که در هر سه باند U-Nyy ، تعریف می‌کنند.

802.11 j IEEE 802.11 j ضمیمه‌ای برای شبکه‌های محلی و شهری (MAN) طرح ریخت که نیازهای عملیات 802.11 a روی باند 4.9 GHZ اختصاص یافته در ژاپن و u.s فراهم آورد.

همچنین برای امنیت عمومی برنامه‌ها در 5.03-5.091 مختص ژاپن.

طرح شماره‌گذاری کانال‌ها، کانال‌های 240 تا 255 را روی این باند فرکانسی (5 GHZ) پوشش می‌دهد.

802.11 a OFDM PLCP: PLCP Sublayer برای 802.11a دارای فرمت فریم خاص خودش است.

که در زیر آمده است.

802.11 a PPDU Frame Format سه جزء اساسی PPDU را تشکیل می‌دهد: OFDM Preamble, signal, Data OFDM Preamble حاوی Short sync برای آموزش مراتب و long sync است.

گیرنده این قالب را برای outomatic gain control (AGC) ، Timing و تخمین افست اولیه فرکانس، به کار می‌برد.

فیلد سیگنال با پنچ subfield درست می‌شود.

- زیر فیلد Rate چهار بیتی است و نرخ انتقال داده را برای بخش داده فریم معین می‌کند.

- بیت R برای استفاده‌های اتی رزرو شده.

- زیر فیلد Lertgth که یک فیلد دوازده بیتی Integer است، تعداد Octtها در PSDU معلوم می کند.

- بیت P یک بیت پریتی زوج برای 17 بیت در Length, R , Rate است.

- فیلد Tail شش بیت صفر Nonscrambled را فراهم می‌کند.

فیلد داده دارای چهار subfield است: - زیر فیلد Service هفت بیت که به صفر ست می‌شوند را فراهم می کند که هفت بیت رزرو شده به دنبال آن می‌آید که آنها هم با صفر ست می شوند.

این زیر فیلد به گیرنده فرصت هماهنگ شدن می‌دهد.

- PSDU Subfild بیت‌های واقعی داده، که فرستاده می‌شود را نشان می‌دهد.

- Tail subfield شش صفر scrambled را با شش صفر un scrambled جایگزین می‌کند.

- بیت‌های PAD تعداد بیت‌های مورد نیاز به منظور رسیدن به تعداد کدهای مناسب در نمونه OFDM را اضافه می‌کند.

802.11 g WLANS: استاندارد IEEE 802.11 g ، در سال 2003 پذیرفته شد، یک ERP برای فراهم آوردن نرخ انتقال داده تا 54 Mbps روی باند 2.4 GHZ ISM با استفاده از تکنیک OfDM که در استاندارد 802.11 a معرفی شد، ایجاد کند.

در مقایسه با 802.11a، این استاندارد به طور کامل با 802.11 b سازگار است چرا که محصولات 802.11 g می‌تواند با سرعت کمتر در 802.11 b هم کار کنند.

سه طرح مدولاسیون تعریف می‌شود: ERR-ORFMو ERP-PBCC و DSSS-OFDM ERP-OFDM به طور ویژه مکانیزیمهایی برای 54,48,36,24,18,12,9,6 مگابیت در هر ثانیه را فراهم می‌آورد.

با سرعتهای 24,12,6 (Mbps) علاوه بر 1,2, 5/5,11 اجباری هستند.

این استاندارد همچنین اجازه انتخاب PBCC برای سرعتهای 22 و 33 Mbps و همچنین در DSSS-OFDM برای سرعتهای 54 Mbps , 48, 6,9,12,18,24,36 Mbps را می‌دهد.

802.11 g PLCP استاندارد 802.11 g پنج فرمت برای PPDU تعریف می‌کند: short preamble, long preamble a Long Dsss- OFDM Preamble, ERP- OFDM Preamble و Short DSSS- OFDM Preamble سه مورد اول را الزاماً ساپورت می‌کند اما ساپورت دو مورد آخر انتخابی است.

جدول زیر Preamble های متفاوت را به طور خلاصه درباره نرخ انتقال داده و طرح مدولاسیون تشریح می‌کند.

Preambles Long eamble همان Long preamble تعریف شده در HR-Dsss را به کار می‌برد بعلاوه فیلد Source اصلاح شده در جدول زیر: بیت‌های Length extension تعداد هشتایی‌ها را معین می‌کند، زمانیکه مدهای PBCC با سرعت 11Mbps و ERP-PBCC با سرعتهای 33Mbps و 22 به کار می‌روند.

در Short preamble هم اصطلاحات مشابه آنچه قبلاً گفته شد روی Short Peamble HR- DSSS+ انجام می‌گیرد.

ERP-OFDM هم 802.11a preamble را پذیرفته و شش میکروثانیه سیگنال اضافی به آن می‌افزاید، هنگامی که هیچ ارسالی صورت نمی‌گیرد، بسته را طولانی تر می‌کند تا آن را با SIF timming ms 16 در 802.11a تطبیق دهد برخلاف 10 ms SIF timing در 802.11b.

فرمتهای CCK-DFDM Long Preamble PPDU در شکل آورده شده است.

زیر فیلد Rate در سیگنال را به 3 Mbps تنظیم می‌شود.

این تنظیمات مطمئناً با ایستگاههای Non- ERP سازگاری دارند چرا که همچنان فیلد Length را می‌خوانند و تأخیری می‌اندازد، اگر چه قادر به دی مدولاسیون حداکثر بار نیستند.

Preamble با آنچه در HR-DSSS گفته شده، یکی است.

هر دو هدر و Preamble با سرعت 1 Mbps با مدولاسیون DBPSK ارسال می‌شوند و PSDU با استفاده از OFDM و با نرخ انتقال داده Rata مناسب ارسال می‌شود.

هدر با استفاده از HR-Dsss Scrambler کد می‌شود سمبلهای داده با کمک 11a scrambler 802.

کد گذاری می‌شوند.

CCK- OFDM Long & short preamble PPDU Format فرمت هدرShort preamble DSSS-OFDM PPDU با سرعت 2 Mbps کار می‌کند.

استانداردهای متفاوت 802.11 پنج CCA متفاوت برای استفاده روی پهنای باند 2.4 GHZ را تعریف می‌کنند: CCK: تشخیص انرژی بر مبنای تصمیم‌گیری CCK فقط زمانیکه می‌خواهیم بدانیم آیا انرژی تشخیص داده شده از آستانه بیشتر است.

Carrier Sense بر مبنای تصمیم cck کاملاً برای اینکه سیگنال 802.11 آشکار شود.

Carrier Sense با آشکارسازی انرژی که ترکیب مدل 1 و 2 را به کار می‌برد.

Larrier Sense بنا بر تمایر که اطلاع می دهد خط بی کار است اگر هیچ سیگنال 802.11 بعد از 3.65 میلی ثانیه تشخیص داده نشود.

Extended rate Phy energy detection and carrier Sense much the Same as Mode 3 but applied to ERP.

ضروری است که مراحل CCA حداقل یکی از مدهای بالا را به کار بگیرد.

Radio frequency Essentials: علاوه بر آشنایی با لایه فیزیکی 802.11 باید دانست کجا و چه زمانی می‌توان یک شبکه بی‌سیم را گسترش داد و چه محدودیتها و چه قواعدی این توسعه را کنترل می‌کند.

استفاده از فرکانس‌های بدون مجوز یکی از فاکتورهایی است که شبکه‌های بی‌سیم محلی را تقریباً برای استفاده در هر کاری ممکن می‌سازد.

در اینجا راجع به قواعدی که برای ایجاد یک شبکه بی‌سیم لازم است بدانید بحث می کنیم.

هر رادیو یک فرستنده و یک گیرنده دارد در اینجا راجع به پارامترهای اصلی این اجزاء صحبت می‌کنیم.

Radio Basics: اصطلاح رادیو به امواج ارسالی الکترو مغناطیسی از میان فضای ازاد در امواج میلی متر فرکانسی یا کمتر گفته می‌شود که شامل رنج وسیعی از کاربردهاست بعضی اینها مثلاً از رادیو AM به FM ماشین تا تلفن موبایل و امواج رادیویی مایکرو و پیو دیجتالی زمینی.

یک رادیو یbroadcast است.

ارسال امواج الکترومغناطیسی روی یک جهت صورت می‌گیرد و پیکربندی آن به صورت یک به چند است.

به همین ترتیب two- way Radios اجازه ارسال و دریافت در همه اطراف را می دهند، همچنین می‌تواند پیکربندی point- to paint یا .

Point to point Multiple app باشد مثل شبکه‌های سلولی و بی‌سیم محلی.

یک تفاوت مهم در معماری ارتباط رادیویی دو طرفه تفاوت در تقسیم‌بندی فرکانسی دو طرفه (FDD) یا تقسیم‌بندی دو طرفه زمانی (TDD) است.

در (FDD) Frequency Divsion Duplex، فرکانسهای متفاوت اطلاعات را در هر جهتی حمل می‌کنند و دو فرکانس به حد کافی از هم جدا شده‌اند تا تداخل پیدا نکنند.

FDD به طور عمده وظایف طراحان سیستم و رادیو را آسان می‌کند و اجازه‌ برقراری ارتباط دو طرفه یعنی ارسال و دریافت همزمان را می‌دهد.

البته مشکلی که وجود دارد آن است که باند فرکانسی را باید به دو بخش مجزا یکی برای ارسال و یکی برای دریافت تقسیم کرد که این باعث کاهش پهنای باند در هر جهت می‌شود.

(Time Division Duplex) TDD هم همان ارتباطات رادیویی را روی کانال‌های یکسان فراهم می‌کند اما با پریودهای متناوب ارسال و سکوت.

اگر چه TDD وضعیت half- duplex را در لایه فیزیکال ایجاد می‌کند و نیاز دارد که رادیو قادر باشد که سریعاً از وضعیت بین ارسال به دریافت تعویض شود، ولی با این حال می‌تواند کارآمدتر از FDD باشد.

همچنین کانال‌بندی آن ساده‌تر است و اجازه تخصیص مختلف پهنای باند در هر جهت را می‌دهد.

یکی از خصوصیات مهم رادیو توان آن است .

به ویژه، خروجی پاور رادیو که به خط ارسال ارائه می‌شود، کابل یا آنتن عرضه می‌شود و اغلب بر حسب watt یا mw اندازه‌گیری می‌شود.

مقایسه مقادیر توان، مقیاس لگاریتمی را برای بیان نسبت بر حسب dB می‌کند.

تولید کنندگان ردایو توان خروجی را بر حسب dBm فراهم می‌‌آورند که dB در هر 1 mw ، و یا dBw که ms در هر 1w می‌باشد.

مثال: sample watt & Decibel values Antenna Basics: آنتن چیست؟

IEEE آنتن را چنین تعریف می‌کند، بخشی از سیستم ارسال یا دریافت که برای انتشار یا دریافت امواج الکترومغناطیسی طراحی می‌شود.

از طرف دیگر، آنتن امواج رادیویی (RF) را می‌گیرد که از طرف رادیو تولید می‌شود و ان را در فضا منتشر می‌کند یا دریافت می‌کند یا امواج الکترومغناطیسی را از رادیو می‌گیرد (دریافت می‌کند).

معمولاً معمولاً، خصوصیات دریافت و ارسال متقابل هستند به این معنی که ، پارامترهایی مثل بهره یا الگوی تشعشعی یا فرکانس یکسان هستند.

سؤال بعدی که ممکن است بپرسید: “آنتن چگونه کار می‌کند؟

پرتوافشانی می‌کند.” “یک آشفتگی در میدان الکترومغناطیسی که از منبع اختلال منتشر می‌شود .

.

آشفتگی توسط منبع جریان time- varying ناشی می‌شود.” بنابراین رادیو یک منبع ولتاژ time- varying روی یک فرکانس خاص ایجاد می‌کند که یک جریان time – varying در آنتن القا می‌کند که باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می‌شود.

با توجه به کارآیی آنتن دو میدان مغناطیسی متفاوت یکی نزدیک و یکی دور ایجاد می‌شود.

در میدان دور، فاصله از آنتن از طول موج که روی آن کار می‌کند بیشتر است یا از ابعادش بزرگتر است، برخلاف میدان نزدیک یکی از مفاهیم اساسی که درک آن مهم است isotropic raditor می‌باشد یک طرح ریاضی برای ایده‌آل کردن تلفات آنتن است که به طور یکسان در همه جهات منتشر می‌شود اگر شما یک کره با isotropic.

Radiator در مرکز ان تعریف کنید، میدان مغناطیسی در همه نقاط روی سطح آن کره یکسان خواهد بود.

Isotropic antenna یک آنتن مفید در مقایسه با سایر آنتن‌هاست.

- انواع انتن: در اینجا آنتن‌هایی که اغلب در کارهای wlan به کار می‌روند، معرفی می‌شوند: در یک آنتن دیپل خمیده، طول آن نصف طول موج در آن فرکانس می‌باشد.

یک آنتن گیرنده یا فرستنده Ominidirectional) یک بهره یکنواخت در تمام جهات فراهم می‌آورد روی یک سطح اغلب یک سطح افقی.

آنتن‌های دیپل اغلب به صورت ominidirectional هستند.

این آنتن‌ها نوعاً به طور عمودی در گسترش شبکه‌های بی‌سیم محلی به کار برده نمی‌شوند چون در همه جهات پوشش ایجاد می‌کنند.

یک انتن یاگی (Yagi) با شکل دادن ارایه‌ خطی از دیپل‌های موازی ساخته می‌شود.

آنتن‌‌های یاگی یکی از انواع رایج آنتهای directional هستند چون به راحتی فضایی که دسترسی به آنها سخت است را پوشش می‌دهند، نوع دیگری از آنتهای هدایتی، با قرار دادن دو هادی به صورت موازی با یک لایه بین آنها ساخته می‌شود.

هادی بالایی تکه‌ای است که می‌تواند به راحتی روی برد مدار پرینت شود.

ایجاد آرایه‌ای از patchها تقریباً ساده است این نوع آنتن را pateh anttena می‌نامند.

این نوع آنتن‌ها اغلب به علت مقطع عرضی نازکتر شان مفید هستند، برخلاف آنتن‌های یاگی.

unlicensed wireless federal communation Commission به طور منظمی روی طیف بی سیم کنترل دارد (در امریکا) اگر چه بسیاری از کشورها مقررات مشابهی در این باره دارند، undicensed wirclens می‌تواند از کشوری به کشور دیگر تغییر کند.

در این قسمت قوانین اصلی طیف را می گوییم.

Standard Bodies: سه استاندارد اصلی که روی گسترش شبکه‌های wlan اثر گذاشته‌اند، عبارتند از: ALLiance wi-fi IEEE و ETSL و.

E eee استانداردها را تصویب می‌کند مثل 802.11wlan.

گروه‌های استاندارد به طور منظم برای update و اصلاح و طرح‌های جدید استانداردها یکدیگر را ملاقات می کنند.

در حالیکه IEEE استانداردها را برای کنترل Wlan طرح می‌کند، wi-fi Alliance را که قابلیت‌های محصولات بی سیم بر مبنای IEEE را تصدیق می‌کند.

با استفاده از محصولات wi-fi Alliance ، شما مطمئن خواهید بود از قابلیت توانایی محصولی که بر اساس استاندارد IEEE 802.11 تهیه می‌شود.

ETSI استانداردها را برای کشورهای اروپایی تصویب می‌کند.

با توجه به 802.11، ETSI مجموعه‌ای از استانداردها را که روی باند 5GHZ عمل می‌کنند را طرح ریزی کرد.

در امریکا، باند ISM شامل 2.4- 2.4835 GHZ می‌باشد.

Fcc تعیین کرده است که هر وسیله‌nonradiating ای در این باند (2.4 GHZ) می‌تواند RF بتاباند.

برای مثال، یک گاز مایکرویو روی باند 2.4 GHZ، RF می‌تاباند چرا که باندی است که برای این منظور به کار می‌رود.

FCC به کاربران اجازه ‌استفاده از مزایای این باند را می دهد.

ISM band frequencies: باند ISM کانالهای منفرد برای استفاده توسط وسایل unlicensed می‌باشد.

کانال‌ها و موقعیت آنها توسط بدنه‌های منظم کنترل شده و کمی از کشوری به کشور دیگر فرق می‌کنند.

جدول زیرکانال‌های WLAN را روی باند ISM و موقعیت آنها را در محدوده‌های متفاوت نشان می‌دهد.

802.11 2.4 GHZ ISM Band Transmit Power levels برای sys های طیف گسترده، یک انتن 6dBi با توان خروجی 1w ممکن است استفاده شود این ترتیب (6dBi , 1w ) 36dBm را نتیجه می‌دهد.

برای مکانهای ثابت لینک‌های Point to Poin، مث آنچه با پل‌های بی‌سیم راه‌اندازی می‌شود، می‌توان بهره انتن را به شرط آنکه توان ارسالی کاهش یابد تا 1dB برای هر 3dB، تا بالای 6dBi افزایش داد.

اگر رادیو به صورت ثابت به کار نرود، برنامه‌ای 1dB کم شود.

بدین صورت درصد 36dBm باقی می‌ماند.

برای کشورهای منطبق بر قوانین ETS1 ، قانون 300328 سطوح توان ارسالی را که به کار می روند مشخص می‌کند.

این قانون برای 100 mw ، 30dB ، EIRP را تعیین کرده است.

برای DSSS ، 10 mw/MHZ توان خروجی می‌تواند به کار رود.

برای “FHSS” هم 10 می‌تواند در فرکانس 2.471 تا 2.497 به کار برده شود، اما از فرکانس 2.400-2.471 فقط 3 می‌توان به کار برد.

U-NII Band wlan frequency: باند فرکانس‌های U-NII در امریکا و کشورهایی که با قوانین طیف FCC تطابق دارند، به کار می‌ رود.

باند U-III از 5.15-5.25 گسترش می‌یابد، U-II از 5.35 تا 5.205 و U-NIII روی فرکانسهای 5.725-5.25 GHZ به کار می‌رود.

شماره‌گذاری کانال‌ها از فرکانس (GHZ)5.00 آغاز می‌شود.

روی باندهای U-II 1, 2 ، کانال بدون Overlap می توان داشت.

برخلاف باندهای کمتر 5 GHZ ، فرکانسهای مرکزی روی باند U-II 3 فقط 20 MHZ از لبه باند است.

این موضوع دارای اهمیت است.

-QOS برای شبکه هایی محلی بی‌سیم- 802.11 e: گروه IEEt 802.11، گروه 802.11e را به منظور پاسخگویی به افزودن (QOS) bidiectional quality of Service به لایه MAC در 802.11 برای پشتیبانی از صدا و ویدیو منتشر کرده است.

-QOS در شبکه‌های 802.11: شبکه‌های 802.11 برای برنامه‌ها با پهنای باند کم و غیرحساس به تأخیر به خوبی کار می کنند.

اسکنرهای بارد، دستیار شخصی دیجیتال (PDAs) یا فایلهای دسترسی لپ‌تاپ‌ها وب، سرویس‌های پست الکترونیکی می‌توانند به خوبی بدون نیاز به شبکه‌هایی کابلی و بدون کاهش قابل توجهی در کارآیی کار کند.

اما زمانیکه امور خطیر و اقدامات مهم شروع به استفاده از شبکه بی سیم محلی کردند، برای گسترش بازارهایی مانند healthcare پشتیبانی از صدا روی IP (VOIP) روی بی سیم و ویدیو روی بی سیم ضروری است.

اگر در این باره بیندیشید، به کار بردن VOIP روی بی سیم می تواند استفاده از تلفن‌های سیار در محیط کار را کاهش دهد.

این کاهش در تعداد تلفن‌ها به مدیران شبکه مقادیر قابل توجهی پول برای گسترش یک ROI)) Return On Investment برای گسترش شبکه بی سیم محلی می دهد.

QOS تقریباً یک تکنولوژی کامل برای شبکه‌های سیمی می‌باشد و عموماً در روترها سوئیچ ها و وسایل پایانه‌ای موجود است مثل تلفن‌های IP سیمی.

برای شبکه‌های بی‌سیم محلی 802.11، عکس این مطلب درست است .

مفاهیم کلیدی برای مکانیزیم QOS در شبکه‌های 802.11 عبارتند از: محیط half- duplex: 802.11 یک محیط half- duplex است، در حالیکه اغلب آرایش اترنت‌های سیمی که QOS را Full- duplex به کار می برند.

Same channel BSS Overlap: در این حالت که دو 802.11 BSS روی یک کانال مجاور هستند، تداخل افت سیگنال می‌تواند رخ دهد.

Hidden node : این نودها ایجاد برخوردهای بیشتری در BSS می کنند.

تأثیر QOS روی محیط Half-Duplex: مکانیزم‌های PCF و DCF اجاره ارسال تنها یک ایستگاه در زمان روی محیط بی سیم را می‌دهند چه AP باشد یا یک ایستگاه کلانیت.

اترنت سیمی، بویژه در عملیات 802.3x full- duplex یک اتصال Point to point بین ایستگاههای اترنت ایجاد می‌کند که اجازه‌ ارسال و دریافت فریمهای داده را به طور همزمان می‌دهد.

این تنظیمات اجازه‌ می دهند که محیط اترنت روی پهنای باند معمولی خود دو برابر عمل کند.

( یک اتصال اترنت سریع می‌تواند ارسال 100 مگابیت در ثانیه و دریافت 100 Mbps را به طور همزمان مدل کند که در مجموع 200 می‌شود.) ایستگاهی که نیاز به ارسال دارد.

با ایستگاه طرف دیگر اتصال، که ممکن است آن ایستگاه هم قصد ارسال داشته باشددرگیری ندارد.

این تئوری را برای شبکه‌های 802.11 مقایسه کنید.

نه تنها AP برای دسترسی به محیط با کلانیت‌ها رقابت می‌کند، بلکه کلانیت‌ها هم با یکدیگر برای دسترسی به محیط رقابت دارند.

عملیات PCF نظریه Polling را معرفی می کند، در جاییکه AP می‌تواند به عنوان نقطه‌ هماهنگ کننده عمل کند و به هر یک از کلانیت‌ها سرکشی کرده و بینید که آیا داده‌ای برای ارسال دارند.

اگر چه در تعداد کمی کلانیت این روش قابل توجه است، اما افت سیگنال بیشتری در گذردهی کلی نسبت به حالت عادی DCF ایجاد می‌کند.

بدون مکانیزمی برای هماهنگی ارسال کلانیت‌ها یا اولویت‌بندی کلانیت‌ها نسبت به هم، تأمین کنندگان این محصولات باید برای پشتیبانی VOIP تلاش کنند.

مروری بر مکانیزم QoS: گروه 802.11 e در مورد مباحث بسیاری بحث کرده‌ است، از جمله‌ مباحث مطرح شده در بخش قبلی .

این مکانیزم دو راه حل برای لایه MAC پیشنهاد کرده است.

دو راه حل پیشنهادی عبارتند از: Hybrid Coordination function (HCF) with contention Operation که نام Enhanced DCF (EDCF) رایجتر است.

HCF with poll access Operation -HCF در مد Contention- ، مکانیزم دسترسی EDCF: پیش نویس مشخصات 802.11 e در فراهم آوردن طبقه‌بندی تا هشت کلاس داده تلاش می کند EDCF و HCF که دسترسی به صورت پولینگ است این هشت کلاس را به کار می‌برند، که به عنوان کلاس‌های ترافیک .(Traffic classes (TC) شناخته می‌شود که به هشت کلاس تعریف شده در استاندارد 802.10 نگاشته می‌شود، مطابق جدول ترافیک کلانیت‌های QOS-enabled به چهار دسته گسترده‌تر طبقه‌بندی می شود که به عنوان access categories (AC) شناخته می‌شود.

AC ها از O تا سه به کلاس‌های 802.1D نگاشته می‌شوند.

Cochannel Overlap: Cochannel Overlap یک رخداد رایج در باند 2.4 GHZ گسترش شبکه بی سیم محلی است که با داشتن بیش از سه AP رخ می‌دهد.

یک کلانیت در یک کانال Overlap ، در صورتیکه دو AP در یک کانال به طور همزمان آغاز به ارسال کنند، فریم ها برخود می‌کنند و دو ایستگاه باید به عقب برگشته و مجدداً ارسال کنند ممکن است با سناریو دیگری عنوان Broadcost black hole شناخته می‌شود مواجه شوید.

زمانیکه Bss یک ایستگاه ذخیره نیرو دارد، همه Broadcast ها و Multicastها بعد از Beacon DTIM فرستاده می‌شوند.

در اغلب حالت‌ها ، همه AP ها در سیستمهای سوئیچینگ الکترونیکی (ESS) electric Switching system دارای وقفه beacon و وقفه DTIM یکسان هستند.

اگر تایمرهای داخلی در AP های مجاور در یک کانال به هم نزدیک باشند، دو AP می‌توانند به صورت broad cast یا Multicast همزمان ارسال کنند، که این باعث برخورد فریم‌ها در محیط Overlap شده و کلانیت واقع در این محیط، فریم‌ها را از دست می‌دهد برخلاف فریم های uncicast، برای فریم‌های برnکست و مالتی کست تأییده صادر نمی‌شود در نتیجه مجدداً ارسال نمی‌شوند.

Cochannel Overlap می‌تواند مکانیزم QOS را با افزایش برخود و در شبکه‌های 802.11 خراب کند و باعث شود که کلانیت‌ها ترافیک مهم و حساس را دریافت نکنند.

(ترافیک : پیام‌ها سیگنال‌های پردازش در شبکه) تأثیر نود پنهان رویی QOS : مسئله نود پنهان هم موضوعاتی را در مبحث QOS در 802.11 مطرح می‌کند.

استفاده از پیامهای RTS/CTS برای ازرو محیط، مشکل نود پنهان را عنوان می‌کند، اما مجدداً، RTS/CTS نوعاً بعد از تشخیص برخورد و بعد از عقب رفتن مناسب به کار گرفته می‌شود.

تأخیر زیاده شده اغلب روی برنامه‌های حساس به تأخیر اثر می‌گذارد وسایلی که RTS/CTS را برای هر فریم به کار می‌برند با مقدار زیادی ترافیک سرریز برای هر فریم داده، متحمل کاهش کارآیی می‌شوند.

هر سیستمی که QOS را ساپورت می کند به سه جزء کلیدی برای اینکه سیستم کار کند نیاز دارد: - یک مکانیزم برای طبقه‌بندی ترافیک - یک مکانیزم برای علامت گذاری ترافیک با مقدار مناسب QOS - یک مکانیزم برای تفکیک‌کردن و اولویت بندی ترافیک، بر مبنای مقدار QOS مکانیزم برای طبقه‌بندی کردن و علامت گذاری فریمهای داده خارج از طرح پیش نویس سند 802.11 e می‌باشد، اما تصور اینکه یک برنامه کاربردی (مانند برنامه صدا روی هندست 802.11) می‌تواند حداقل بیت‌های اولویت IP ر ا علامت‌گذاری کند یا مقادیر کد سرویس ‌ها را تفکیک کند، مطمئن تر است همچنین بهتر است فرض شود که یک وسیله کلانیت مقادیر این سه لایه را به کلاس‌های ترافیک 802.11e خواهد نگاشت .

با یک ترافیک طبقه‌بندی شده و علامت گذاری شده، 802.11 e مکانیزمی را برای اولویت‌بندی و تفکیک ترافیک به منظور ارسال فراهم می ‌آورد.

- دسترسی به کانال به ترافیک تفکیک شده: بعد از اینکه ترافیک طبقه‌بندی شد و در صف مناسب قرار گرفت، قدم بعدی ارسال فریم‌ها می باشد مسئله این است که چگونه اولویت رابرای فریم‌ها بین وسایل کلانیت‌ها که مستقیماً در ارتباط نیستند، ایجاد کنیم.

EDCF این مسئله را با معرفی چند مفهوم جدید عنوان می‌کند: فرصت ارسال (Txop)- یک Txop دقیقه‌ای از زمان است که ایستگاه می تواند ارسال فریم ها را آغاز کند، در مدت داده شده.

برخلاف دسترسی به محیط در DCF ، طوریکه فریم‌ها برای دسترسی به محیط با هم رقابت می کنند، یک TXOP می تواند چندین فریم را تأییده به شرطی که آنها مطابق مدت TXOP باشند را تسهیل کند.

( برمبنای جدول ذیل) این جدول پارامترهای پیش فرض برای مقادیر CW، AIFS و TXOP را برای هر AC نشان می‌دهد.

Arbitration interframe Space (AIFS) این مرحله اولویت بالاتر را به ایستگاه با AJFS کمتر و اولویت پایین را به ایستگاه با AIFS بالاتر می‌دهد.

کمترین AIFS بیشترین شانس را برای دسترسی به کانال دارد.