Μια εισαγωγή στα Ασύρματα Δίκτυα & Επικοινωνίες

Transcript

1 Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Ευφυείς Τεχνολογίες Διαδικτύου» Μάθημα «Συστήματα Κινητού Διάχυτου Υπολογισμού» Μια εισαγωγή στα Ασύρματα Δίκτυα & Επικοινωνίες (Μέρος 1) Δρ. Περικλής Χατζημίσιος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

2 Εισαγωγήή στην ασύύρµματη δικτύύωση Αύύξηση ενδιαφέέροντος για ασύύρµματη τοπικήή δικτύύωση στα µμέέσα της δεκαετίίας του 90 Ετερογενείίς συσκευέές, αδυναµμίία επικοινωνίίας λόόγω ασυµμβατόότητας Ανάάγκη ύύπαρξης ενόός κοινάά αποδεκτούύ προτύύπου Ιούύλιος του 1997: Προτυποποίίηση του ΙΕΕΕ standard 2

3 Ασύύρµματη δικτύύωση: Pros and Cons Πλεονεκτήήµματα Κινητικόότητα Εγκατάάσταση σε δυσπρόόσιτες περιοχέές Ευκολίία εγκατάάστασης Αυξηµμέένη αξιοπιστίία Ταχύύτητα εγκατάάστασης Οικονοµμικάά οφέέλη Προβλήήµματα µμετάάδοσης λήήψης ραδιοσυχνοτήήτων Μειονεκτήήµματα Επιπρόόσθετη κατανάάλωση ισχύύος Ετερογενείίς συσκευέές Ασφάάλεια Επίίδραση στην υγείία 3

4 Ασύύρµματα Τοπικάά Δίίκτυα (Wireless Local Area Networks WLANs) Ορισµμόός: ΈΈνα ασύύρµματο τοπικόό δίίκτυο (Wireless Local Area Network- WLAN) είίναι έένα επικοινωνιακόό σύύστηµμα που επιτρέέπει στον κινητόό χρήήστη την ασύύρµματη µμετάάδοση και λήήψη δεδοµμέένων. Κυριόότερες Εφαρµμογέές: Προσφέέρουν ασύύρµματη πρόόσβαση ανάάµμεσα σε PCs, φορητούύς υπολογιστέές αλλάά και άάλλες προσωπικέές συσκευέές όόπως Palmtops και PDAs, Χρησιµμοποιείίται ως επέέκταση ήή εναλλακτικήή λύύση ενόός κοινούύ ενσύύρµματου δικτύύου (Ethernet), κ.ο.κ. 4

5 Το Πρόότυπο ΙΕΕΕ Το ΙΕΕΕ είίναι το πρώώτο πρόότυπο που δηµμιουργήήθηκε για ασύύρµματη δικτύύωση. Ορίίζονται το επίίπεδο σύύνδεσης δεδοµμέένων (MAC) και το φυσικόό επίίπεδο (PHY). 5

6 Standards Ασύύρµματων Τοπικώών Δικτύύων Wireless LAN 2.4 GHz 5 GHz (2 Mbps) b (11 Mbps) g (22-54 Mbps) i (Security) e (QoS) n (248 Mbps based on MIMO) a (54 Mbps) HiperLAN2 (54 Mbps) Προσωπικάά Ασύύρµματα Δίίκτυα (PANs) HomeRF 2.0 (10 Mbps) HomeRF 1.0 (2 Mbps) Bluetooth ~1Mbps ZigBee <850 kbps 6

7 Υποπρόότυπα ΙΕΕΕ (1/2) ΙΕΕΕ a Χρησιµμοποιείί τη ζώώνη των 5GHz και OFDM. Ταχύύτητα:<54Μbps IEEE b Χρησιµμοποιείί τη ζώώνη των 2.4GHz και DSSS. Ταχύύτητα:<11Μbps IEEE e Παρέέχει εγγυήήσεις για ποιόότητα υπηρεσίίας IEEE f Κινητικόότητα των σταθµμώών µμέέσα σε έένα IP δίίκτυο (Intra- network Handover) 7

8 Υποπρόότυπα ΙΕΕΕ (2/2) IEEE g Επεκτείίνει το b ώώστε να προσεγγίίζει ταχύύτητες υψηλόότερες απόό 11Μbps IEEE i Πρόότυπο το οποίίο µμελετάά θέέµματα ασφάάλειας στα WLANs IEEE h Η οµμάάδα αυτήή θα προσπαθήήσει να εισάάγει στο a την δυνατόότητα για καλύύτερο έέλεγχο συγκρούύσεων, καθώώς και την λειτουργίία Transmit Power Control (TPC) και Dynamic Frequency Selection (DFS). ΙΕΕΕ n Το πρόότυπο εισάάγει τη µμέέθοδο πολλαπλώών κεραιώών (γνωστήή ως Multiple Inputs Multiple Outputs - MIMO) και παρέέχει ονοµμαστικόό ρυθµμόό µμετάάδοσης τουλάάχιστον 108 Mbps. 8

9 Οικογέένεια προτύύπων x Πρόότυπο Συχνόότητα Λειτουργίίας Τεχνικήή Διαµμόόρφωσης Μεγ. Ρυθµμόός Μετάάδοσης ΈΈτος Προτυποποίίησης GHz Frequency Hopping 2 Mbps GHz Direct Sequence 2 Mbps GHz Infrared 2 Mbps b 2.4 GHz HR / Direct Sequence 11 Mbps a 5 GHz OFDM 54 Mbps g 2.4 GHz ERP (DSSS,OFDM) 54 Mbps n 2.4 και 5 GHz OFDM 300 Mbps based on MIMO

10 IEEE Components Τα βασικάά συστατικάά ενόός δικτύύου ΙΕΕΕ είίναι: Station (STA): ΈΈνας προσωπικόός υπολογιστήής ήή µμια συσκευήή µμε δυνατόότητα επικοινωνίίας µμε το Access Point. Access Point (AP): Σταθµμόός ο οποίίος επικοινωνείί τόόσο µμε το ασύύρµματο τοπικόό δίίκτυο όόσο και µμε το σύύστηµμα διανοµμήής. Basic Service Set (BSS): Σύύνολο απόό STAs τα οποίία επικοινωνούύν µμέέσω του AP χρησιµμοποιώώντας το ίίδιο κανάάλι. Extended Service Set (ESS): ΈΈνα σύύνολο απόό BSSs και ενσύύρµματα LANs. Distribution System (DS): Σύύστηµμα Διανοµμήής δίίκτυο διασύύνδεσης πολλώών BSS σε έένα ESS. 10

11 Αρχιτεκτονικήή δικτύύου (1/4) Βασικόό σετ υπηρεσιώών (BSS) Αποτελείίται απόό έένα AP και πολλούύς σταθµμούύς Η επικοινωνίία µμεταξύύ των σταθµμώών πραγµματοποιείίται διάάµμεσου του AP ΌΌλοι οι σταθµμοίί χρησιµμοποιούύν την ίίδια ραδιοσυχνόότητα Οι σταθµμοίί πρέέπει να είίναι συσχετισµμέένοι µμε κάάποιο AP ώώστε να αποτελούύν µμέέλος του δικτύύου. Independent BSS δίίκτυο 11

12 Αρχιτεκτονικήή δικτύύου (2/4) WLAN χωρίίς υποδοµμήή (Αd- hoc ήή peer- to- peer) Απουσίία AP à Τυχαίία διάάρθρωση Είίναι η πιο απλήή διάάρθρωση στην οποίία οι ασύύρµματοι σταθµμοίί που µμετέέχουν είίναι ισόότιµμοι και επικοινωνούύν µμεταξύύ τους κατευθείίαν. Πλεονέέκτηµμα είίναι η γρήήγορη και εύύκολη εγκατάάσταση. Independent BSS δίίκτυο (ad- hoc) 12

13 Αρχιτεκτονικήή δικτύύου (3/4) Infrastructure BSS δίίκτυο (WLAN Δοµμηµμέένης Διάάρθρωσης) 13

14 Αρχιτεκτονικήή δικτύύου (4/4) Εκτεταµμέένο σετ υπηρεσιώών (ESS) Είίναι µμια οµμάάδα περισσόότερων του ενόός BSS δικτύύου Επικοινωνίία µμεταξύύ των AP διάάµμεσου του συστήήµματος διανοµμήής (DS) ESS δίίκτυο 14

15 Αρχιτεκτονικήή δικτύύου (4/4) ESS Δίίκτυο 15

16 Στοίίβα πρωτοκόόλλων OSI του IEEE Στοίβα OSI Διαχ είρισ η FSS S PHY DSSS PHY MAC InfraRed PHY LLC a OFDM PHY b HR/DSSS PHY g ERP PHY MAC & PHY ( Token R in g) MAC & P HY Επίπεδο Ζεύξης Δεδοµένων[ 2] Φυσικό Επίπεδο [1]

17 Το Φυσικόό επίίπεδο Διαφορετικόό Φυσικόό επίίπεδο για κάάθε έέκδοση του προτύύπου Μηχανισµμόός ανίίχνευσης φορέέα (CCA, Clear Channel Assessment) Διαµμόόρφωση πληροφορίίας και αποστολήή στο µμέέσο Σχετικήή ασυµμβατόότητα µμεταξύύ των διαφορετικώών Φυσικώών επιπέέδων Στοίβα OSI LLC Επίπεδο Ζεύξης Διαχ είρισ η FSS S PHY DSSS PHY MAC InfraRed PHY a OFDM PHY b HR/DSSS PHY g ERP PHY MAC & PHY ( Token R in g) MAC & P HY Δεδοµένων[ 2] Φυσικό Επίπεδο [1]

18 Διαµμόόρφωση (1/2) Στο φυσικόό επίίπεδο προδιαγράάφονται δύύο τεχνικέές διαµμόόρφωσης (Απλωµμέένου Φάάσµματος): FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Και στις δύύο υποστηρίίζονται ρυθµμοίί µμετάάδοσης 1 και 11Mbps στην ζώώνη συχνοτήήτων GHz. 18

19 Διαµμόόρφωση (2/2) Στην ζώώνη συχνοτήήτων 5GHz η τεχνικήή η οποίία χρησιµμοποιείίται είίναι: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Ρυθµμοίί µμετάάδοσης ως και 54Mbps Μόόνο για το πρόότυπο ΙΕΕΕ a άάρα όόχι ακόόµμη στην Ελλάάδα 19

20 Frequency Hopping SS Η ζώώνη των 2,4GHz διαιρείίται σε υποκανάάλια των 75MHz Ο ποµμπόός και ο δέέκτης συµμφωνούύν σε έένα hopping pa ern και τα δεδοµμέένα στέέλνονται σε µμια ακολουθίία απόό αυτάά τα υποκανάάλια Κάάθε σύύνδεση χρησιµμοποιείί διαφορετικόό pa ern. Τα pa erns είίναι έέτσι σχεδιασµμέένα ώώστε να ελαχιστοποιούύν την πιθανόότητα δύύο ποµμποίί να χρησιµμοποιούύν το ίίδιο υποκανάάλι ταυτόόχρονα Οι τεχνικέές FHSS επιτρέέπουν ταχύύτητες όόχι υψηλόότερες απόό 2 Mbps. 20

21 Direct Sequence SS H ζώώνη των 2,4GHz διαιρείίται σε 14 κανάάλια που διαφέέρουν κατάά 25 MHz. Το προς αποστολήή σήήµμα πολλαπλασιάάζεται µμε µμια ακολουθίία απόό bits (chip) πολύύ µμεγαλύύτερης συχνόότητας και αυτόό οδηγείί στο άάπλωµμα του φάάσµματος του τελικούύ προς αποστολήή σήήµματος. Ο δέέκτης πρέέπει να γνωρίίζει την ψευδοτυχαίία ακολουθίία προκειµμέένου να αποκωδικοποιήήσει σωστάά το σήήµμα. Οι τεχνικέές DSSS επιτρέέπουν ταχύύτητες ως 11 Mbps. 21

22 Το υποεπίίπεδο του φυσικούύ επιπέέδου Υπόό- επίίπεδα Φυσικούύ επιπέέδου PLCP: Physical Layer Convergence Procedure : Υπό-επίπεδο MAC Αντιστοιχείί τα πλαίίσια MAC στα µμεταδιδόόµμενα πλαίίσια PLCP Προσθέέτει επιπλέέον δικήή του επικεφαλίίδα PMD: Physical Medium Dependent: PLCP Επίπεδο Ζεύξης Φυσικό Επίπεδο Διαµμόόρφωση πληροφορίίας Μετάάδοση πλαισίίων στο µμέέσο PMD 22

23 Το επίίπεδο MAC Εκ των σηµμαντικόότερων τµμηµμάάτων του προτύύπου Κοινόό για όόλες τις εκδόόσεις προτύύπων >χαµμηλόό κόόστος σχεδίίασης, υλοποίίησης συσκευώών Ζητούύµμενα απόό το MAC επίίπεδο Αξιόόπιστη µμεταφοράά δεδοµμέένων Καταµμερισµμόός χρήήσης του µμέέσου µμετάάδοσης Προστασίία δεδοµμέένων 23

24 Αξιόόπιστη µμεταφοράά δεδοµμέένων Προβλήήµματα Το µμέέσο διάάδοσης είίναι επιρρεπέές και αναξιόόπιστο Αδυναµμίία ανίίχνευσης συγκρούύσεων στην ασύύρµματη επικοινωνίία Το πρόόβληµμα των κρυφώών σταθµμώών Λύύσεις Ανίίχνευση φορέέα. Φυσικήή και εικονικήή (NAV) Θετικήή επιβεβαίίωση λήήψης πλαισίίων (ACK) Διαδικασίία πλαισίίων RTS/CTS Κατάάτµμηση πλαισίίων 24

25 Ανίίχνευση φορέέα Φυσικήή ανίίχνευση Εικονικήή ανίίχνευση (NAV) ΈΈλεγχος µμέέσω φυσικούύ επιπέέδου για ύύπαρξη σήήµματος στο κανάάλι Εάάν το κανάάλι ανιχνευτείί ελεύύθερο, τόότε ο σταθµμόός µμπορείί να εκπέέµμψει Ειδάάλλως, αναµμέένει έένα τυχαίίο χρονικόό διάάστηµμα σύύµμφωνα µμε τον αλγόόριθµμο random backoff και ξαναπροσπαθείί Κάάθε µμεταδιδόόµμενο πλαίίσιο φέέρει το πεδίίο Duration που αναφέέρεται στην χρονικήή διάάρκεια κατάάληψης του µμέέσου. Ο NAV είίναι έένας µμετρητήής που ενηµμερώώνεται απόό το πεδίίο Duration κάάθε λαµμβανοµμέένου πλαισίίου Ο σταθµμόός δεν επιχειρείί εκποµμπήή εκτόός εάάν το NAV=0 25

26 Θετικήή επιβεβαίίωση λήήψης πλαισίίων (ACK) Το πλαίίσιο δεδοµμέένων αποστέέλλεται στον παραλήήπτη Εάάν το πλαίίσιο ληφθείί σωστάά, ο αποδέέκτης σταθµμόός στέέλνει έένα πλαίίσιο ACK στον αποστολέέα. Εάάν το πλαίίσιο ACK ληφθείί σωστάά, η µμετάάδοση πραγµματοποιήήθηκε επιτυχώώς. Αλλιώώς (το πλαίίσιο δεδοµμέένων ήή το πλαίίσιο ACK δεν ελήήφθει σωστάά), αύύξησε τον µμετρητήή προσπαθειώών µμετάάδοσης Εάάν ο µμετρητήής < MAX_RETRY_COUNTER πήήγαινε στο 1 Αλλιώώς (υπερχείίλιση µμετρητήή) è Αποτυχίία µμετάάδοσης 26

27 Το πρόόβληµμα των κρυφώών κόόµμβων (Hidden Terminal Problem) STA 1 STA 2 STA 3 Ο σταθµμόός 1 αγνοείί την ύύπαρξη του σταθµμούύ 3, και αντιστρόόφως. Πιθανήή παρουσίίαση σύύγκρουσης λόόγω ταυτόόχρονης εκποµμπήής πλαισίίων των 2 σταθµμώών 27

28 Λύύση προβλήήµματος κρυφώών κόόµμβων 1.RTS 2.CTS STA 1 STA 2 STA 3 περιοχή καθαρισµένη απο το RTS περιοχή καθαρισµένη απο το CTS MACA [Karn 1990]: Λύύση µμέέσω του διαλόόγου RTS/CTS Εκποµμπήή πλαισίίου RTS (Request To Send) πριν την µμετάάδοση των δεδοµμέένων Κάάθε σταθµμόός που ακούύει το RTS, αποκρίίνεται µμε έένα πλαίίσιο CTS (Clear To Send) ώώστε να ενηµμερωθούύν και οι τυχόόν κρυφοίί. MACAW [Bharghanvan 1994] Αύύξηση της αξιοπιστίίας µμέέσω του RTS/CTS/DATA/ACK handshake 28

29 Μέέθοδοι πρόόσβασης στο κοινόό µμέέσο Distributed Coordination Function (DCF) Point Coordination Function (PCF) Πολλαπλήή προσπέέλαση µμε ανίίχνευση φορέέα και αποφυγήή συγκρούύσεων - CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) Παρόόµμοιος µμηχανισµμόός µμε αυτόό του Ethernet (CSMA/CD) Μοιάάζει µμε την τεχνολογίία ενσύύρµματων δικτύύων Token. Η τεχνικήή polling εξαλείίφει τη διαµμάάχη, ωστόόσο απαιτείί την ύύπαρξη ενόός κεντρικούύ σηµμείίου Ελάάχιστη εµμπορικήή εκµμετάάλλευση του µμηχανισµμούύ 29

30 Distributed Coordination Function Χρησιµμοποιείί τον µμηχανισµμόό πρόόσβασης CSMA/CA µμε χρήήση αλγορίίθµμου δυαδικήής εκθετικήής υποχώώρησης Μηχανισµμόός LBT (Listen Before Talk) για αποφυγήή συγκρούύσεων Αποτελείί την κύύρια µμέέθοδο κοινήής πρόόσβασης, υλοποιείίται στην συντριπτικήή πλειονόότητα των ασύύρµματων δικτύύων 30

31 Λογικήή λειτουργίία DCF ΕΝΑΡΞΗ NAV =0? NAI ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΣΟΥ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΜΕΣΟ? NAI ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ΣΥΓΚΡΟΥΣΗ? NAI ΟΧΙ ΟΧΙ ΟΧΙ ΕΠΙΤΥΧΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ RANDOM BACKOFF 31

32 Λειτουργίία DCF STA 1 STA 2 STA 3 STA 4 NAV NAV NAV NAV DIFS DIFS τυχαίο backoff (4 slot) τυχαίο backoff (5 slot) RTS SIFS CTS SIFS DATA Αναβολή µετάδοσης (υπόλοιπα slots = 1) SIFS ACK Ενηµέρωση NAV µε RTS απο σταθµό 1 τυχαίο backoff (7 slot) DIFS υπόλοιπο backoff (1 slot) DIFS Αναβολή εκποµπής DATA SIFS NAV ACK STA 5 SIFS ACK Ενηµέρωση NAV µε RTS απο σταθµό 1 STA 6 DATA Ενηµέρωση NAV µε CTS απο στ αθµό 2 (κρυφός κόµβος για τον 1) χρόνος 32

33 Διαστήήµματα χρόόνου (Interframe Space) SIFS SLOT PIFS DIFS EIFS... αύξηση χρόνου SIFS: Το µμικρόότερο χρονικάά διάάστηµμα. Χρησιµμοποιείίτε µμεταξύύ µμεταδόόσεων πλαισίίων µμεγίίστης προτεραιόότητας, αλληλουχίίας κατατετµμηµμέένων πλαισίίων, RTS/CTS, ACK Slot: Βασικήή µμονάάδα χρόόνου στο MAC PIFS: SIFS + 1 Slot. Χρησιµμοποιείίται στην µμέέθοδο προσπέέλασης PCF DIFS: SIFS + 2 Slot. Το µμεγαλύύτερο σταθερούύ µμεγέέθους διάάστηµμα. Χρησιµμοποιείίται απόό όόλους τους σταθµμούύς. EIFS: Μεταβλητόό µμέέγεθος. 33

34 Θεωρητικήή εκτίίµμηση απόόδοσης ασύύρµματου δικτύύου χρόν ος STA 1 DIFS PLCP preamble 144 bits PLCP επικεφ. 48 bits MAC επικεφαλίδα 30 bytes DATA bytes FCS 4 bytes STA 2 SIFS PLCP preamble 144 bits PLCP επικεφ. 48 bits ACK 14 bytes Κάάθε µμετάάδοση πλαισίίου επιβαρύύνεται µμε επικεφαλίίδες και trailers που προσθέέτουν τα επίίπεδα κατάά την ενθυλάάκωση των δεδοµμέένων Αποτέέλεσµμα: Μείίωση του πραγµματικούύ ρυθµμούύ µμεταφοράάς δεδοµμέένων, δηλαδήή της ρυθµμαπόόδοσης Επιπλέέον, στα ασύύρµματα δίίκτυα : Θετικήή επιβεβαίίωση λήήψης πλαισίίου (ACK) + χρόόνοι αδράάνειας δικτύύου IFS. 34

35 Παράάγοντες επηρεασµμούύ ποιόότητος µμετάάδοσης Εξασθέένηση σήήµματος λόόγω διάάδοσης στο µμέέσο Πολύύοδη διάάδοση Επίίκτητος θόόρυβος, θόόρυβος ηλεκτρονικώών συσκευήής Παρεµμβολέές άάλλων τηλεπικοινωνιακώών συστηµμάάτων και συσκευώών Παρεµμβολέές απόό αλλάά ασύύρµματα δίίκτυα λόόγω χρήήσης γειτονικώών ήή ίίδιων καναλιώών επικοινωνίίας Αποτέέλεσµμα: υποβάάθµμιση ποιόότητας επικοινωνίίας è δυσκολίία αναδιαµμόόρφωσης πληροφορίίας, παρουσίία λαθώών µμετάάδοσης 35

36 Ασφάάλεια σε WLANs Είίναι σαφέές όότι τα ενσύύρµματα LAN είίναι πιο ασφαλήή απόό τα ασύύρµματα και αυτόό οφείίλεται στους παρακάάτω λόόγους: Στα WLANs το µμέέσο µμετάάδοσης (Ασύύρµματο κανάάλι) έέχει συγκεκριµμέένες δυνατόότητες απόόδοσης και εµμφανίίζει σηµμαντικέές και µμεγάάλες διαφορέές συγκρινόόµμενο µμε το ενσύύρµματο κανάάλι των LANs. Το γεγονόός αυτόό οφείίλεται στη ασύύρµματη φύύση του καναλιούύ και στο όότι παρουσιάάζει µμεγάάλες µμεταβολέές µμε το πέέρασµμα του χρόόνου. O οποιοσδήήποτε µμπορείί να έέχει πρόόσβαση στο κανάάλι µμετάάδοσης (Αέέρας) κάάτι που δεν ισχύύει στα ενσύύρµματα δίίκτυα. 36

37 Ασφάάλεια σε WLANs Αλγόόριθµμοι Οι αλγόόριθµμοίί που χρησιµμοποιούύνται σήήµμερα είίναι: Wired Equivalent Privacy (WEP) Wi- Fi Protected Access (WPA) (Αναπτύύχθηκε απόό WI- Fi οργανισµμόό) IP SEC Προβλήήµματα: WEP: Εµμφανίίζει σηµμαντικάά κενάά ασφάάλειας WPA: Καλύύπτει κενάά του WEP, δεν καλύύπτει την ανάάγκη για ουσιαστικήή ασφάάλεια στα ασύύρµματα τοπικάά δίίκτυα IP SEC:Εφαρµμόόζεται τοπικάά σε κάάθε χρήήστη και καλύύπτει µμόόνο Point to Point συνδεσεις 37

38 Ασφάάλεια σε WLANs Η Λύύση Η ΙΕΕΕ βρίίσκεται στη διαδικασίία ορισµμούύ του προτύύπου ΙΕΕΕ i Extensible Authentication Protocol (EAP) Advanced Encryption Standard (AES) Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) Robust Security Network (RSN) 38

39 Κινητικόότητα Χρηστώών IEEE f Σε έένα IP- based δίίκτυο, υπάάρχουν δύύο ειδώών user mobility: roaming (περιπλάάνηση) εντόός του ίίδιου subnet (η IP διεύύθυνση ενόός STA παραµμέένει ίίδια κατάά την αλλαγήή AP) (Intra- Network Handover). roaming µμεταξύύ διαφορετικώών subnets (η IP διεύύθυνση ενόός STA µμπορείί να αλλάάξει κατάά την αλλαγήή AP) (Inter- Network Handover). Το υποπρόότυπο ΙΕΕΕ f ορίίζει ακριβώώς τη διαδικασίία του Handover. 39

40 Το πρότυπο IEEE n Το πρότυπο n παρέχει βελτιώσεις σε 3 γενικές περιοχές: Είναι το πρώτο που προτυποποιεί την τεχνολογία πολλαπλών κεραιών Multiple-input-multiple-output (MIMO) Το αποτέλεσμα? Επιτυγχάνεται πάνω από 5 φορές καλύτερη ρυθμαπόδοση και πάνω από 2 φορές μεγαλύτερη κάλυψη εν συγκρίσει με το πρότυπο ΙΕΕΕΕ g. Είναι το μόνο πρότυπο ΙΕΕΕ που λειτουργεί τόσο στη ζώνη συχνοτήτων 2.4 GHz όσο και σε αυτή των 5 GHz. Βελτιώσεις στο επίπεδο MAC: Η πιο σημαντική αλλαγή είναι η συνάθροιση πολλαπλών πλαισίων MAC (frame aggregation) σε ένα υπερπλαίσιο.

41 Νέα Συστατικά Βελτιώσεις στο φυσικό επίπεδο PHY (ισχύουν στις ζώνες 2.4/5 GHz) Το νέο PHY υποστηρίζει τη διαμόρφωση OFDM με πρόσθετες μεθόδους κωδικοποίησης, προοίμια, πολλαπλές ροές και κατευθυντικές δέσμης Multiple Input Multiple Output (MIMO) Τεχνολογία Radio Με Spatial Multiplexing PHY Υψηλής ρυθμαπόδοσης:πως? Με χρήση καναλιών 40 MHz. Δύο παρακείμενα κανάλια 20 MHz συνδυάζονται για να δημιουργήσουν ένα κανάλι 40 MHz. Βελτιώσειςστο επίπεδο MAC Οι δύο μέθοδοι συνάθροισης που υποστηρίζει το MAC καταφέρνουν να συσκευάσουν αποτελεσματικά μικρότερα πλαίσια σε ένα ενιαίο πλαίσιο MPDU Αποκλεισμός Αναγνώρισης (Block acknowledgement) - Bελτιστοποίηση της απόδοσης κατά την οποία ένα πλαίσιο επιβεβαίωσης ACK του προτύπου IEEE δεν χρειάζεται να επακολουθεί τη μετάδοση κάθε unicast πλαίσιου, ενώ συνδυαστικές επιβεβαιώσεις μπορούν να σταλούν σε ένα μεταγενέστερο χρονικό σημείο.

42 Τι είναι η Τεχνολογία MIMO? Συστήματα MIMO: Συστήματα που αποτελούνται από πολλές κεραίες στον πομπό και πολλές κεραίες στο δέκτη Η αποστολή και λήψη πραγματοποείται με πολλαπλές κεραίες και μπορεί να γίνεται ταυτόχρονα στο ίδιο φάσμα. Radio Radio Bits D S P Radio channel Radio D S P Bits TX Radio Radio RX Συστήματα SISO: Συμβατικά συστήματα με μια κεραία-πομπό και μια κεραία-δέκτη (Single Input Single Output Radio SISO) Bits TX DSP Radio channel Radio DSP Bits RX σύστημα με προεραιτική διαφορική λήψη

43 Πως λειτουργεί?

44 Spatial Division Multiplexing ΜΙΜΟ Πολυπλεξία με Διαίρεση Χώρου (Spatial Division Multiplexing) Πολλαπλές παράλληλες διοδεύσεις δεδομένων αποστέλλονται μεταξύ της κεραίας εκπομπής και της κεραίας λήψης παραδίδοντας περισσότερα bits στο ίδιο εύρος ζώνης. Radio Radio More Bits D S P Radio Radio D S P More Bits TX Radio Radio RX Τα πολλαπλά διασταυρούμενα μονοπάτια (cross-paths) μεταξύ των κεραιών αποκωδικοποιούνται αυτόματα από τον δέκτη, με την προϋπόθεση επαρκούς ποιότητας στο περιβάλλον διάδοσης.

45 Beamforming MIMO Beamforming MIMO Είναι μια τεχνική επεξεργασίας σήματος που χρησιμοποιεί πολλαπλές συστοιχίες κεραιών για να πραγματοποιήσει κατευθυντική μετάδοση & λήψη. Οφέλη: Μειώνει την παρεμβολή κατά τη μετάδοση και βελτιώνει την ανοχή παρεμβολής κατά τη λήψη Receive beamforming Bits TX Radio Radio Radio D S P RX Bits Transmit beamforming Bits TX D S P Radio Radio Radio RX Bits

46 802.11n Νέες Τεχνολογίες Μείωση του διαστήματος προστασίας (guard interval reduction) Το διάστημα προστασίας είναι μια χρονική στιγμή σιγής του ασυρμάτου Χρησιμοποιείται για την αποφυγή παρεμβολών Το πρότυπο n μπορεί να μειώσει το διάστημα προστασίας από τα 800μs στα 400μs.

47 802.11n Νέες Τεχνολογίες Συνάθροιση πλαισίων (Frame aggregation) Συνάθροισε πολλαπλά πλαίσιαπου προορίζονται για ένα συγκεκριμένο AP και απέστειλε τα μαζί για να μειώσεις τον επίφορτο Η τεχνική της συνάθροισης είναι καθαρά λειτουργία του υποεπιπέδου MAC μιας. Το φυσικό επίπεδο (PHY) δεν έχει καμία γνώση για τα όρια του πλαισίου MPDU.

48 Το προιόν Atheros

49 References h p://en.wikipedia.org/wiki/ieee_ h p:// ps6973/ps8382/ prod_white_paper0900aecd806b8ce7_ns767_networking_solutions_ White_Paper.html h p://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/4450 h p:// maximizing_80211g_investment.pdf h p:// h p://computer.howstuffworks.com/wireless- network1.htm h p://compnetworking.about.com/cs/wireless80211/a/ aa80211standard.htm h p://mobilewireless.wordpress.com/2008/03/01/an- overview- of- ofdm/ h p://grouper.ieee.org/groups/802/11/reports/tgn_update.htm h p:// 50