ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΠΑΟΙΟΥ ΚΑΙ ΑΥΤΟΚΙΝΉΤΟΥ (A.I.S) Των σπουδαστών: ΣΙΟΥΛΗΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ ( 4239 ) ΕΞΑΜ.

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΠΑΟΙΟΥ ΚΑΙ ΑΥΤΟΚΙΝΉΤΟΥ (A.I.S) Των σπουδαστών: ΣΙΟΥΛΗΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ ( 4239 ) ΕΞΑΜ.: ΠΤ 2 ' ΠΑΛΗΜΕΡΗΣ ΑΓΓΕΛΟΣ ( 3321) ΕΞΑΜ.: ΠΤ 7' ΕΠΟΠΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΒΡΑΔΕΛΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΑΒΑΛΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ 2010

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 7 Γ - 'TJOl ο ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΠΑΟΙΟΥ ΚΑΙ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ (A.I.S) Των σπουδαστών: ΣΙΟΥΛΗΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ ( 4239 ) ΕΞΑΜ.: ΠΤ 2' ΠΑΛΗΜΕΡΗΣ ΑΓΓΕΛΟΣ (3321) ΕΞΑΜ.: ΠΤ 7' ΕΠΟΠΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΒΡΑΔΕΛΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΑΒΑΛΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ 2010

A. ΠΡΟΛΟΓΟΣ Πολύ συχνά σήμερα αναφερόμαστε στα ασύρματα δίκτυα και την αξία της εφαρμογής τους στις τηλεπικοινωνίες και σε συστήματα εντοπισμού στίγματος-θέσης πλοίου ή αυτοκινήτου αντίστοιχα. Λόγω της τεράστιας τεχνολογικής προόδου στην εποχή την οποία ζούμε, υπάρχει η ανάγκη της ολοένα και αυξανόμενης ζήτησης για μεγαλύτερη ταχύτητα στην πληροφόρηση, τη μετάδοσή της και στην επικοινωνία, πράγμα απαραίτητο από την καθημερινότητα ως την επιστήμη και την έρευνα. Στα ασύρματα δίκτυα, η πληροφορία μεταφέρεται όχι πια μέσω του υλικού, αλλά μέσω της σύγχρονης τεχνολογίας όπως είναι η χρήση των υπέρυθρων ακτινοβσλιών, των υπεριωδών ακτινοβολιών αλλά και άλλων ραδιοκυμάτων. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η διασύνδεση των διαφόρων υπολογιστών στο κεντρικό δίκτυο. Καταρχήν πρέπει να πούμε ότι τα ασύρματα δίκτυα είναι η καλύτερη λύση και μέθοδος δικτύωσης που προσφέρει όλα τα θετικά της κλασικής ενσύρματης καθώς επίσης σε πολύ χαμηλό κόστος.προσφέρει την ευκολία της επικοινωνίας σε οποιοδήποτε τόπο και χρόνο ζητηθεί. Επίσης τα ασύρματα δίκτυα μπορούν εύκολα να επεκταθούν καθώς και να αλλάξουν τοποθεσία ώστε να μπορούν να εξυπηρετούν περισσότερους χρήστες. Έτσι οι χρήστες μοιράζσνται σύνδεση στο internet συντελώντας έτσι στην εξοικονόμηση ενέργειας. Ωστόσο θα πρέπει να σημειωθεί πως σκοπός της παρούσης εργασίας είναι η περιγραφή των σύγχρσνων ηλεκτρσνικών συστημάτων εντοπισμού θέσης. Επιπλέον, αναφέρεται η ανάλυση των ασυρμάτων δικτύων και των λειτουργιών τους αναφορικά με τη χρήση αυτόματου συστήματος εντοπισμού ταυτότητας πλοίου και αυτοκινήτου, γνωστό ως A.I.S.

Στο σημείο αυτό, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον καθηγητή κ. Βραδέλη Ιωάννη για την ανάθεση της πτυχιακής εργασίας, για την βοήθεια που μας προσέφερε. Κώστας Σιούλης Άγγελος Παλημέρης Καβάλα. Ιούνιος 2010

Β. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ A. ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 1 Β. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 1. Ενότητα Ι'' : Τα Ασύρματα Δίκτυα και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας 802.11 και 802.16... 12 Ι.α Τα είδη των Ασυρμάτων Δικτύων... 12 Ι.β Το Πρωτόκολλο IEEE 802.11...14 1.β.1 Στοίβα Πρωτοκόλλων του 802.11... 14 1. β.2 Υπηρεσίες Πρωτοκόλλου 802.11... 20 1.γ Τρόποι Εξοικονόμησης Ενέργειας στα Ασύρματα Δίκτυα...30 1.5 Το Πρωτόκολλο IEEE 802.16... 33 1.5.1 Οι ιδιότητες του 802.16... 33 1.5.2 Αρχιτεκτονική δομή του IEEE 802.16...35 1.5.3 Χρήσεις του προτύπου IEEE 802.16... 37 2. Ενότητα 2^ : Το Αυτόματο Σύστημα Εντοπισμού Ταυτότητας Πλοίου και Αυτοκινήτου - A.I.S... 39 2.α Τι Είναι το A.I.S...39 2. α.1 A.I.S και αυτοκίνητα-στόχοι...39 2.α.2 A.I.S και πλοία-στόχοι... 44 2.α.3. Μετάδοση πληροφοριών A.I.S...45 2.α.4. Δυνατότητες λειτουργίας του A.I.S...47 2.β LRIT -Η εξέλιξη του A.I.S... 52 2.γ Ανάλογες συσκευές με τσ A.I.S...56 Γ. ΕΠΙΛΟΓΟΣ...59 Δ. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...62

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα ηλεκτρονικά όργανα που χρησιμοποιούνται στη σύγχρονη ναυσιπλοΐα βασίζονται στις εξελίξεις της τεχνολσγίας και την αλματώδη πρόοδο στον τομέα των ψηφιακών συστημάτων. Έτσι, τα σημερινά ηλεκτρονικά ναυτικά όργανα έχουν πλέον δυνατότητες που ξεπερνούν κατά πολύ αυτές των οργάνων που χρησιμοποιούσαν τον περασμένο αιώνα. Στα παρακάτω σχήματα 1 και 2 παρατίθενται σι εξελίξεις αυτές κατά το πέρασμα του τελευταίου αιώνα. Στο σχήμα 1 φαίνονται τα στάδια από τα οποία πέρασε η τεχνολογία των ηλεκτρονικών, ξεκινώντας στις αρχές του 1900 βασιζόμενη στσν ηλεκτρσμαγνητισμό και φτάνοντας στην σημερινή εποχή, όπου οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές και οι δορυφόροι κατέχουν κυρίαρχη θέση σε κάθε εφαρμογή, Το σχήμα 2 απεικονίζει τις αντίστοιχες τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα των ηλεκτρονικών ναυτικών οργάνων. Τα δύο σχήματα μαζί καταδεικνύουν την παράλληλη πρόοδο στους δύο αυτούς τομείς, ώστε να προκύψσυν τελικά οι σημερινές τεχνολογικές εφαρμογές. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Σχήμα 1 : Στάδια εξέλιξης της Επιστήμης των Ηλεκτρονικών

Εξέί,ιξη Σχήμα 2 : Πρόοδος των ηλεκτρονικών οργάνων ναυσιπλοΐας. Παρατηρώντας την πρόοδο των ηλεκτρονικών οργάνων ναυσιπλοΐας από την άποψη των μεθόδων εκτέλεσης ναυσιπλοΐας ανακαλύπτουμε ότι οι μέθοδοι υπακούουν σε κοινή διαχρονική λογική. Η τεχνολογία που υπάρχει δηλαδή, σε κάθε εποχή συντελεί σε δοκιμασμένες-πετυχημένες μεθόδους ναυσιπλοΐας, ολοένα με πλέον προηγμένα μέσα σε συνάρτηση με την εξέλιξη. Για παράδειγμα, αν εξετάσσυμε τις μεθόδσυς προσδιορισμού της θέσεως και κινήσεως του πλοίου, θα διαπιστωθεί ότι ανεξάρτητα με την τεχνολογία της εποχής, η μέθοδος συνίσταται πάντοτε στον προσδιορισμό της θέσεως στην τομή τουλάχιστον δύο ευθειών θέσεως, που υπολογίζονται από την μέτρηση διοπτεύσεων ή αποστάσεων από καταγεγραμμένα γεωγραφικά σημεία αναφοράς. Στη συνέχεια ο υπολογισμός της κινήσεως του πλοίου, δηλαδή της ταχύτητας και της πορείας του πραγματοποιείται με τον προσδιορισμό διαδοχικών θέσεων πάνω στο χάρτη, που ονομάζονται στίγματα. Ανεξάρτητα λοιπόν από το χρησιμοποιούμενο μέσο εξαγωγής στίγματος, στην τελική της μορφή η χρησιμοποιούμενη μέθοδος ακολουθεί την

προαναφερόμενη λογική. Στα σημεία όμως ττου έχουμε διαφορές από μέσο σε μέσο είναι τα εξής : 1) Στο κατά πόσο είναι διαθέσιμο το μέσο, δηλαδή αν είναι ικανό να παρέχει σωστά τις υπηρεσίες ακόμα και σε δύσκολες καιρικές συνθήκες (ομίχλη, καταιγίδες, εμπόδια) 2) Στην απόσταση ανάμεσα στο πλοίο και τα γεωγραφικά σημεία αναφοράς, τα οποία χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του στίγματος -θέσης. Η πρόοδος της επιστήμης και της τεχνολογίας μας παρέχει τα εξής : Τη δυνατότητα χρήσεως για την εξαγωγή του στίγματος σημείων αναφοράς που βρίσκονταν ολοένα και σε μεγαλύτερη απόσταση από το πλοίο. Τη διαρκή αύξηση του χρόνου κατά τον οποίο το μέσο εξαγωγής στίγματος ήταν διαθέσιμο. Στο σχήμα 3(α), παρουσιάζονται τα μέσα με τα οποία εξάγουμε το στίγμα σε συνδυασμό με την απόσταση των γεωγραφικών σημείων αναφοράς και τη διαθεσιμότητα κάθε μέσου. Κάνοντας μια ιστορική αναδρομή βλέπουμε πως αρχικά η εξαγωγή στίγματος δεν ήταν δυνατή παρά μόνο κατά την ακτοπλοΐα με την εκτέλεση οπτικών παρατηρήσεων, όπως π.χ., μία μέτρηση διευθύνσεως με τη διόπτρα της μαγνητικής πυξίδας και μία μέτρηση γωνίας ύψους γνωστού αντικειμένου της ξηράς όπως ένας φάρος με τον εξάντα για τον προσδιορισμό της αποστάσεώς του με την επίλυση ενός ορθογωνίου τριγώνου. Ο τρόπος αυτός, περιορίζεται από τη διαθεσιμότητά του, είτε λόγω καιρικών συνθηκών άρα και συνθηκών ορατότητας, είτε κατά την πλεύση στον ωκεανό. Πρακτικά μπορεί εφαρμοστεί μέχρι αποστάσεις της τάξεως των 10-20 ν.μ. από την ακτή. Από το 1900 η χρήση του ραδιογωνιόμετρου αυξάνει την απόσταση από την ακτή, στην οποία είναι εφικτό να βρούμε στίγμα, και μάλιστα ανεξάρτητα από τις συνθήκες ορατότητας, κάτι που αποτελεί πολύ σημαντική καινοτομία για τις μέχρι τότε μεθόδους ναυσιπλοΐας. Σε αυτήν την περίπτωση οι προσδιοριζόμενες ευθείες θέσεως είναι ραδιοδιοπτεύσεις, δηλαδή διοτπεύσεις ηλεκτρομαγνητικού σήματος που εκπέμπουν ραδιόφαροι εγκατεστημένοι σε

συγκεκριμένες θέσεις, είτε επί της ξηρός είτε επί της θαλάσσης (καραβοφάναρα). Η διαθεσιμότητα του μέσου περιορίζεται όμως και πάλι από την αντίστοιχη των ραδιοφάρων, οι οποίοι κατά κανόνα βρίσκονται κοντά σε λιμάνια ή αεροδρόμια. Επίσης η χρήση του ραντάρ από το β' παγκόσμιο πόλεμο και μετά, επιτρέπει τη χρήση γεωγραφικών σημείων για τον προσδιορισμό ευθειών θέσεως, σε μεγάλες αποστάσεις από την ακτή. Περιορίζεται όμως και το μέσο αυτό από τη διαθεσιμότητά του, αφού τα 30-50 ν.μ. της εμβέλειάς του αφορούν και πάλι αποστάσεις που λαμβάνονται από γεωγραφικά σημεία επί της πλησιέστερης ακτής. Στον ωκεανό, δεν είναι λοιπόν καθόλου χρήσιμο για την εξαγωγή στίγματος, ενώ επιπλέον περιορίζεται μερικώς από τις καιρικές συνθήκες όπως βροχή και θαλασσοταραχή. Στα συστήματα υπερβολικής ναυτιλίας, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια του Β' παγκοσμίου πολέμου, η εμβέλεια αυξάνεται στα 500 ν.μ. από τις θέσεις των παράκτιων σταθμών εκπομπής. Στην περίπτωση αυτή, το στίγμα προκύτπει στην τομή τουλάχιστον δύο υπερβολικών γραμμών θέσεως. Το τελευταίο στάδιο αναβάθμισης των ηλεκτρονικών συστημάτων προσδιορισμού θέσεως είναι η χρήση των δορυφόρων στη ναυτιλία, όπου τα σημεία αναφοράς είναι ανεξάρτητα από την επιφάνεια της γης και μεταφέρονται στο διάστημα. Ως σημεία αναφοράς παίρνουμε τις θέσεις δορυφόρων σε ελλειπτική τροχιά, οι οποίοι εκπέμπουν κατάλληλα διαμορφωμένα σήματα. Και στην περίπτωση αυτή, για την εύρεση στίγματος χρησιμοποιείται η διάδοση ηλεκτρομαγνητικών σημάτων, με τη διαφορά ότι πλέον οι «ραδιόφαροι» βρίσκονται στο διάστημα αντί επί της γης.

GPS % NAVSAT/TRANSIT (a) 10-20 ν.μ. 30-50 ν.μ. Αηόσισση Σημείων Αναφοράς I AYTOMATItMOI (β) RADAR/ARPA RADAR/ARPA/AIS 1 1 Διόπτρα, Εξάντας, 1 1 Χάρτης (Υ) ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ ly. ΝΑΥΤΙΚΟΙ YOCAOriXMOl ΟΑΡΑΤΗΡΗΪΗ και νηολοηπηΐ RADAFOARPA/AIS I ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΠΛΟΥ ΗΝ ΧΑΡΤΗΣ I ΣΤΙΓΜΑ GPS ^ ΝΑΥΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ πΐν«ε^* ' 1 1^" Ναυτικός Χάρτης ΙΊ ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΠΛΟΥ Μέσω Ναυακού Χάρτη ^ ΣΤΙΓΜΑ Διότττρα, Εξάντας ^ ΟΛΟΚΛΗΡΟΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ "I. ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ ^Σασχέτιση GPS, RAOAR/ARPA, AIS και οργάνων. I ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΦΥΡΑΣ (δ) ΟΛΟΚΛΗΡΟΜΕΝΑ Σχήμα 3 : Οι μέθοδοι ναυσιπλοΐας παράλληλα με την πρόοδο της τεχνολογίας. Προχωρώντας στην ιστορική αναδρομή στα ναυτικά ηλεκτρονικά όργανα, αναφερόμαστε στην εξέλιξη από τον κλασσικό έντυπο χάρτη στον ηλεκτρονικό. Ανεξάρτητα από την εποχή, ο υπολογισμός της θέσης αποκτά

έννοια με την αναπαράσταση της θέσεως του πλοίου πάνω σε χάρτη. Έτσι, ο ναυτικός αποκτά αίσθηση τόσο της θέσεως όσο και της κινηματικής κατάστασης του πλοίου του σε συνάρτηση με το χώρο και το χρόνο. Και εδώ δηλαδή η λογική είναι διαχρονικά η ίδια, με την εξέλιξη να επιδρά στο είδος του χάρτη και τη χρηστικότητα της απεικόνισης. Στο σχήμα 3(β), απεικονίζονται οι επιπτώσεις της εμφάνισης του ηλεκτρονικού χάρτη, τόσο σε επίπεδο αυτοματισμού διαδικασιών, όσο και σε επίπεδο ευελιξίας - κατανόησης της κινηματικής του πλοίου. Η συνεχής απεικόνιση της θέσεως και κινήσεως του πλοίου επί του ηλεκτρονικού χάρτη, αποκαλύπτει με τον πλέον ζωντανό και παραστατικό τρόπο στο ναυτικό, το πώς εξελίσσεται η θέση του σε συνάρτηση με το ναυτιλιακό περιβάλλον. Ανέκαθεν ήταν απαραίτητος ο ακριβής προσδιορισμός της θέσης των λοιπών πλοίων που κινούνται στην περιοχή. Με την ανακάλυψη του radar το 1917 από τον Nicola Tesla αυξήθηκε ην απόσταση εντοπισμού τον παραπλεόντων πλοίων. Για τον σκοπό αυτό, αρχικά χρησιμοποιήθηκαν χειροκίνητες μέθοδοι υποτύπωσης της ναυτιλιακής κίνησης. Μέσω διαδοχικών θέσεων των παραπλεόντων πλοίων (που χαράσσονταν σε χάρτη, σε φύλλο υποτυπώσεως ή στην οθόνη του radar με υαλογράφο), εξάγονταν τα στοιχεία της κίνησής τους. Ακολούθως ο ναυτικός προέβαινε σε χειροκίνητη εύρεση των παραμέτρων απσφυγής συγκρούσεως (CPA, TCPA), κατέτασσε τα πλοία σε βαθμό επικινδυνότητας σε σχέση με τα οικεία χαρακτηριστικά της πλεύσης του και αποφάσιζε για τους περαιτέρω χειρισμούς του. Με την πρόοδο της τεχνολογίας και τη συνδυασμένη λειτουργία RADAR / ARPA, όλες οι παράμετροι της παρακολούθησης των παραπλεόντων πλοίων (θέση, πορεία, ταχύτητα, CPA, TCPA) υπολογίζονται αυτόματα και στη συνέχεια υποδεικνύονται με πολύ παραστατικό τρόπο στην οθόνη του radar. Επιπλέον, στα πλέον πρόσφατα συστήματα, ο ναυτικός μπορεί να εισάγει ως δεδομένο τον επικείμενο ελιγμό του και το σύστημα τον αξιολογεί ως προς την ασφάλειά Αργότερα έκανε την εμφάνισή του το αυτόματο σύστημα αναγνώρισης πλοίων AIS, το οποίο μεγιστοποίησε την ασφάλεια κατά την πλεύση, όπως και την ποιότητα της εικ σας της ναυτιλάς που προβάλ λτοι. Το AIS

δημιουργεί το κάθε παραπλέον πλοίο συνεργάτη, για τον οποίον δεν απαιτείται η παρακολούθησή τσυ με σκοπό την ανακάλυψη της ταυτότητας και της πορείας του, αφού αυτά εκπέμπονται από το ίδιο με τη βοήθεια του AIS. Ο καθιερωμένος τρόπος επικοινωνίας του συστήματος AIS περιέχει και άλλα χρήσιμα στοιχεία, από τα οποία το πιο σημαντικό είναι εκείνο του είδους του πλοίου. Επομένως γίνεται φανερό το πόσο μεγαλώνει η ασφάλεια της πλεύσης, αφού για κάθε πλοίο διαφορετικής κατηγορίας (μηχανοκίνητο, αλιευτικό, ιστιοπλοϊκό κλπ.), ο ναυτικός εκτελεί και διαφορετικό χειρισμό, παράλληλα με τις ανάλογες κινήσεις και κανονισμούς που θεσπίζει ο ΔΚΑΣ. Επίσης με το σύστημα AIS, μεγαλώνει και το εύρος εντοπισμού της θαλάσσιας κίνησης τόσο από τεχνικής άποψης όσο και στην πράξη, για πλοία που αποκρύτπονται πίσω από βσυνά και ξέρες με αποτέλεσμα το radar να αδυνατεί να εντοπίσει. Στο σχήμα 3(δ) απεικονίζονται τα στάδια εξέλιξης των μεθόδων ναυσιπλοΐας και της τεχνολογίας. Σήμερα στη γέφυρα ενός πλοίσυ, τα υπάρχοντα ηλεκτρονικά όργανα συνδυάζονται μέσω δικτυακής προσέγγισης σε ενιαία πληροφοριακή υποδομή. Μέσω των εργσνομικών συστημάτων πληροφόρησης και θαλάσσιας απεικόνισης δημισυργείται ένα σύστημα που αποκαλύπτει κατανοητά και παραστατικά κάθε στσιχείο τόσο της πορείαςπλεύσης του πλοίου όσο και της ναυτικής καταστάσεως. Επομένως με τη σωστή χρήση των συστημάτων αυτών, παρέχεται άμεση και μεγάλη πληροφόρηση καθώς επίσης και περιορισμός του χρόνου λήψεως αποφάσεως, μεγιστοποιώντας και τις πιθανότητες να πορθούν οι σωστές αποφάσεις. Όμως στις μέρες μας η τεχνολογία στηρίζεται στα ασύρματα δίκτυα. Αν ανατρέξουμε στην ιστορία, τα ασύρματα δίκτυα και συγκεκριμένα η ασύρματη επικοινωνία δεν είναι κάτι καινούριο. Ήδη από το 1901 ο Ιταλός φυσικός Γουλιέλμσς Μαρόνι παρσυσίασε ασύρματο τηλέγραφο, για επικοινωνία ατόμων σε πλοία που βρίσκονταν στην ξηρά με τη χρήση σημάτων μορς. Συνεχίζοντας την αναδρομή, μετά τον Marconi, τα πρώτα ασύρματα δίκτυα που εμφανίστηκαν ήταν τα ραδιοδίκτυα δεδομένων (Data) τεχνολογίας

TCP/IP. Οι έρευνες του εργαστηρίου αυτού οδήγησαν στο σημερινό διεθνές δημόσιο δίκτυο μεταγωγής πακέτων Χ.25. Επίσης το 1964 ο οργανισμός ARPA (Advanced Research Projects Agency) των Η.Π.Α. άρχισε να χρηματοδοτεί τις έρευνες που κατέληξαν στη δημιουργία του ARPAnet (πυρήνα του σημερινού Internet) το 1969. Η τεχνολογία των ασυρμάτων δικτύων μετάδοσης πακέτων άρχισε να αναπτύσσεται στην δεκαετία 1970-1980, αν και η μεγάλη ανάτττυξή της συμπίτττει με την διάδοση των μικροϋπολογιστών στην δεκαετία 1980-1990. Να θυμηθούμε ότι το πρώτο ολοκληρωμένο ασύρματο τοπικό δίκτυο κατασκευάστηκε στο πανεπιστήμιο της Χαβάης για την χρήση του σε μια εργασία που λέγονταν ALOHANET. Λόγ ω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του μέσου μεταδόσεως τα ασύρματα δίκτυα χρησιμοποιούν εξειδικευμένα πρωτόκολλα για το υποεπίπεδο πρόσβασης μέσου (Medium Access Control) και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων (Data Link Layer) και συχνά και για ανώτερα επίπεδα (π.χ. δρομολόγηση πακέτων). Σήμερα διατίθεται μεγάλος αριθμός από καινούργιες συσκευές και προϊόντα ασύρματης επικοινωνίας που βασίζονται σε νέές τεχνολογίες και νέα πρότυπα. Τα τελευταία χρόνια οι φορητοί υπολογιστές (notebook, laptop, palmtop) είναι διαθέσιμοι σε όλο τον κόσμο, αψού έχουν πλέον χαμηλό κόστος, υπολογιστικές δυνατότητες και παρέχουν ίδιες λειτουργίες με τους σταθερούς υπολογιστές. Όλα αυτά έχουν σαν αποτέλεσμα την έρευνα για την εξέλιξη μεθόδων για την υποστήριξη της ασύρματης επικοινωνίας. Τα τελευταία χρόνια με την πρόοδο της τεχνολογίας έχουν βελτιωθεί η ποιότητα της παρεχόμενης πληροφορίας, της ταχύτητας και καθιερώθηκε η χρήση των ασυρμάτων δικτύων με προϊόντα όπως το Bluetooth και το GPRS.

1' Ενότητα ;Τα Ασύρματα Δίκτυα επικοινωνίας 802.11 και 802.16 τα Πρωτόκολλα 1.α)Τα Είδη των Ασυρμάτων Δικτύων Τα είδη των ασυρμάτων δικτύων είναι τρία : 1. Διασύνδεση συστήματος (System interconnection). 2. Ασύρματα LAN. 3. Ασύρματα WAN. Ξεκινώντας από τη βάση, τη διασύνδεση συστήματος δηλαδή, αναλύουμε τη διασύνδεση των εξαρτημάτων του Η/Υ με τη χρήση ραδιοκυμάτων μικρής εμβέλειας. Άρα κάποιος χρήστης που αδυνατεί να εφαρμόσει την απαιτούμενη ενσύρματη συνδεσμολογία βασίζεται στη χρήση της ασύρματης, όπως ένα ασύρματο ποντίκι ή πληκτρολόγιο. Αναγνωρίζοντας την κατάσταση αυτή οι εταιρίες στράφηκαν στο σχεδίασμά ενός ασύρματου δικτύου μικρής εμβέλειας το γνωστό πλέον Bluetooth για την σύνδεση των εξαρτημάτων του Η/Υ χωρίς την κλασική καλωδίωση. Η λειτουργία του Bluetooth εφαρμόζεται κατά κόρον στην κινητή τηλεφωνία. Η εξέλιξη της ασύρματης δικτύωσης είναι τα ασύρματα LAN s (WLAN s) στα οποία κάθε υπολογιστής περιέχει ένα ασύρματο μόντεμ και μια κεραία με τα οποία μπορεί να επικοινωνεί με άλλα συστήματα. Έτσι το κάθε ασύρματο LAN μπορεί να δημιουργήσει ένα νέο δίκτυο. Ένα WLAN αποτελείται από τα λεγάμενα κελιά. Το κελί είναι δηλαδή η περιοχή όπου η ασύρματη επικοινωνία ζωντανεύει. Η περιοχή που καλύπτει ένα κελί είναι ανάλογη με την ισχύ διάδοσης του ραδιοκύματος και από παράγοντες όπως οι κτιριακές δομές και εγκαταστάσεις που υπάρχουν σε μια κυκλική τροχιά γύρω από το δίκτυο. Οι διάφοροι υπολογιστές που συμμετέχουν στο δίκτυο μπορούν να μετακινούνται στο κελί χωρίς να χάνουν την επαφή με το δίκτυο. Το ρόλο του συντονισμού της επικοινωνίας των διαφόρων σταθμών που υπάρχουν στο δίκτυο, αναλαμβάνει ένας υπολογιστής που ονομάζεται σημείο πρόσβασης. Το σημείο αυτό μπορεί να συνδέσει πολλά κελιά ενός WLAN μεταξύ τους και

μπορεί επίσης να συνδέσει τα κελιά του WLAN με ένα ενσύρματο Ethernet LAN μέσω καλωδίου σε μια έξοδο του Ethernet LAN. Παράδειγμα της τοπολογίας αυτής παρουσιάζεται στο σχήμα 5 που ακολουθεί. Σχήμα 5 : Παράδειγμα τοπολογίας όπου χρησιμοποιείται το πακέτο δικτύωσης Breeze NET PRO. 11 Τέλος το ασύρματο WAN χρησιμοποιείται στα συστήματα ευρείας περιοχής. Το δίκτυο ραδιοκυμάτων που χρησιμοποιείται στα κυψελωτά (cellular) κινητά τηλέφωνα είναι παράδειγμα ασύρματου συστήματος με χαμηλό εύρος ζώνης. Αυτό το σύστημα βρίσκεται είδη στην τρίτη φάση εξέλιξης που καλύπτει ψηφιακά φωνή και δεδομένα. Βλέπουμε δηλαδή ότι τα κυψελωτά ασύρματα δίκτυα είναι παρόμοια με τα WLAN s αλλά διαφέρουν στο μέγεθος της περιοχής που μπορούν να καλύψουν και στην ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να μεταδώσουν ανά μονάδα χρόνου. Στα WLAN s εφαρμόζονται ταχύτητες μέχρι περίπου 50 Mbps για αποστάσεις μερικών δεκάδων μέτρων σε αντίθεση με τα κυψελωτά συστήματα που λειτουργούν σε ταχύτητες κάτω από 1 Mbps αν και οι αποστάσεις εδώ μετρούνται σε χιλιόμετρα.

1.β) To Πρωτόκολλο IEEE 802.11 To πρωτόκολλο IEEE 802.11 δημιουργήθηκε το 1997 από το Ινστιτούτο των Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών - Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) to οποώ όριζε ως συχνότητα λειτoupγiας τα 2,4 GHz, και ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων 1 και 2 Mbps. Είναι το αρχικό πρότυπο για τα ασύρματα δίκτυα και σε αυτό στηρίζονται και τα μετέπειτα εξελιγμένα ασύρματα δίκτυα. Ι.β.1) Στοίβα Πρωτοκόλλων του 802.11 Το πρωτόκολλο 802.11 βασίζεται στο πρότυπο OSI στόχος του οποίου είναι να καταστήσει εφαρμόσιμη την επικοινωνία μεταξύ ηλεκτρονικών υπολογιστών διαφορετικών κατασκευαστών. Σχήμα 6: Το μοντέλο ISO ή αλλιώς OSI Το μοντέλο OSI αποτελείται από ετπά μεγάλα επίπεδα, οι λειτουργίες των οποίων είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους για να μην επηρεάζονται όταν υπάρχουν αλλαγές σε κάποιο από αυτά. 1. Φυσικό επίπεδο. Ασχολείται με τη μετάδοση των bit μέσω των διαφόρων φυσικών μέσων. Ασχολείται λεπτομερώς με τις ηλεκτρονικές, μηχανικές και λειτουργικές ιδιότητες των διασυνδέσεων των δύο υπολογιστικών συστημάτων.

2. Επίπεδο ζεύξης δεδομένων. Ασχολείται με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τις διαδικασίες που είναι απαραίτητες για να είναι εφικτή μια σύνδεση μεταξύ της μιας και της άλλης άκρης της γραμμής. 3. Επίπεδο Δικτύου (Network). Αναλαμβάνει λειτουργίες δρομολόγησης και μεταγωγής. 4. Επίπεδο Μεταφοράς (Transport). Είναι το επίπεδο που προσφέρει στα προηγούμενα τα μέσα και τις διαδικασίες για την αποκατάσταση της ορθής λειτουργίας μετά από κάποιο σφάλμα. 5. Επίπεδο Συνόδου (Session). Έχει σκοπό την παροχή των απαραίτητων μέσων για την οργάνωση και το συγχρονισμό της επικοινωνίας μεταξύ των παραπάνω επιπέδων. 6 Επίπεδο Παρουσίασης (Presentation). Αναλαμβάνει τον χειρισμό και τη μορφοποίηση των δεδομένων. 7 Επίπεδο Εφαρμογών (Application). Είναι το τελευταίο επίπεδο προς το χρήστη το οποίο παρέχει τον τρόπο για να μπορεί η μια εφαρμογή να συνομιλεί με την άλλη. Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι τα επίπεδα που βρίσκονται χαμηλότερα είναι τα καλύτερα προσδιορισμένα αφού υπάρχουν πολλά και αποδεκτά πρωτόκολλα. Τα τρία χαμηλότερα επίπεδα που αναγράφονται είναι αυτά που ασχολούνται με την επικοινωνία. Τέλος τα υψηλότερα επίπεδα αφορούν λειτουργίες που έχουν να κάνουν με την εφαρμογή και λαμβάνουν χώρα στους υπολογιστές Σε ένα πακέτο που φεύγει από το επίπεδο 7 θα προστεθούν διαδοχικά πληροφορίες στην αρχή ή και στο τέλος και θα αφαιρεθούν διαδοχικά από το άλλο άκρο κατά την άφιξη, έτσι ώστε τα δεδομένα να φτάσουν στο επίπεδο 7 χωρίς να έχουν πειραχτεί. Οι πληροφορίες αυτές είναι διαφόρων ειδών όπως χαρακτήρες ελέγχου σφαλμάτων, διευθύνσεις κ.λπ. Η διαδικασία αυτή λέγεται ενθυλάκωση και γίνεται σε όλα τα πακέτα άσχετα από το πιο επίπεδο 15

προέρχονται. To προτόκολλο 802.11 αναφέρεται στα δύο χαμηλότερα στρώματα τσυ μσντέλου OS1. Το υπόστρωμα MAC καθορίζει τη σειρά με την σποία θα γίνει η μετάδοση και βρίσκεται κάτω από τσ υπόστρωμα LLC(Logical Link Contral) του στρώματος Data Link και έχει ως στόχο να αποκρύτττει τις διαφορές ανάμεσα στις παραλλαγές του 802.. Το 802.11 καθορίζει τρεις επιτρεπόμενες τεχνικές μετάδοσης για το φυσικό στρώμα (ΡΗΥ). Η πρώτη τεχνική είναι των υπερύθρων, Οι άλλα δύσ τρόποι χρησιμοποιούν ραδιοκύματα μικρής εμβέλειας χρησιμοποιώντας τεχνικές που ονομάζονται FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) και DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Και oi δύο μέθοδοι χρησιμοποιούν τη ζώνη ISM στα 2,4 GHz. Για να πετύχουμε υψηλότερο εύρος ζώνης χρησιμοποιούμε τις τεχνικές OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) και HR-DSSS (High Rate DSSS) που λειτουργούν μέχρι τα 54 Mbps και τα 11 Mbps αντίστοιχα. Η ουσία του 802.11 είναι να υπάρχει ένα μόνο MAC που όμως να υποστηρίζει περισσότερα από ένα φυσικά στρώματα. Κάθε φυσικό στρώμα όπως φαίνεται στο σχήμα 7, χωρίζεται σε δύο υποστρώματα. Το ένα ονομάζεται υπόστρωμα PLCP (Physical Layer Convergence Procedure) που προσαρμόζει τα διάφορα φυσικά στρώματα στο κανό MAC κα το άλλο υπόστρωμα PMD (Physical Medium Dependent) πσυ χρησιμοποιείται για τη μετάδοση της πληροφορίας από το εκάστοτε φυσικό στρώμα.

Έχουμε τις εξής τοπολογίες στις οποίες βασίζονται τα ασύρματα δίκτυα : 1) τα ανεξάρτητα δίκτυα (independent networks) 2) τα δίκτυα υποδομής (infrastructure networks) To BSS (Basic Service Set - κυψέλη) αποτελείται από δύο ή περισσότερους ασύρματους κόμβους ή σταθμούς (STAs)oi οποίοι μπορούν να επικοινωνίσουν απευθείας με όλους τους υπόλοιπους εφόσον βρίσκεται στη περιοχή ραδιοκάλυψής τους. Το BSS σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται και ως IBSS (Independent Basic Service Set) ή ad-hoc BSS ή ad-hoc δίκτυο και είναι συνήθως προσωρινό, δηλαδή δημιουργείται για κάποιο σκοπό και στην πορεία καταστρέφεται. Είναι ο απλούστερος τύπος ασύρματου δικτύου. Single Cell Propagation Boundary i ' ' ------------ Basic Service Set (BSS)

To BSS περιλαμβάνει ένα AP (Access Point-σταθμός βάσης). Ο σταθμός βάσης είναι υπεύθυνος για τη σύνδεση του BSS με το ενσύρματο δίκτυο, την ανταλλαγή πλαισίων μεταξύ των σταθμών και για τον κεντρικό έλεγχο της λειτουργίας του BSS. Όταν οι δύο σταθμοί θέλουν να επικοινωνήσουν στέλνοντας πλαίσια ο 'ένας στσν άλλο, δεν τα στέλνουν απευθείας αλλά το πλαίσιο αποστέλλεται πρώτα στο ΑΡ και αυτό με τη σειρά του το στέλνει στον τελικό προορισμό. Η BSA (Basic Service Area) είναι η περιοχή ραδιοκάλυψης του ΑΡ. Δηλαδή οι σταθμοί πρέπει να βρίσκονται στην περιοχή ραδιοκάλυψης του ΑΡ για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους, χωρίς να παίζει ρόλο η μεταξύ τους απόσταση όπως στην περίπτωση του IBSS. Θα πρέπει να ακολουθείται η διαδικασία σύνδεσης με τον σταθμό βάσης αν θέλει κάπσιος σταθμός να συμμετέχει στο BSS και μόνο αν δεχθεί ο ΑΡ θα γίνει δεκτός ο σταθμός στο BSS.

Ένα ESS (Extended Service Set) αποτελείται από BSSs που συνδέονται μεταξύ τους στο οποίο τα APs των BSSs συνδέονται μέσω ενός ενσύρματου δικτύου κορμού και ονομάζεται σύστημα διανομής (Distribution System-DS). Με αυτόν τον τρόπο είναι εφικτή η επικοινωνία μεταξύ σταθμών που ανήκουν σε διαφορετικά BSSs αλλά στο ίδιο ESS. Σε αυτή την περίπτωση πρέπει τα APs να επικοινωνούν στο στρώμα ζεύξης δεδομένων μέσω του δικτύου κορμού, επιτελώντας τη λειτουργία της γέφυρας για τους σταθμούς διαφορετικών BSSs. Το ESS τελειώνει όταν παρεμβληθεί μεταξύ των APs οντότητα δικτύου που να λειτουργεί σε υψηλότερο στρώμα, όπως είναι ο δρομολογητής.

1.β.2) Οι υπηρεσίες του Πρωτοκόλλου 802.11 Το πρότυπο 802.11 αναφέρει ότι κάθε ασύρματο τοπικό δίκτυο που εφαρμόζει το πρότυπο πρέπει να παρέχει ορισμένες υπηρεσίες όπως είναι οι: ί) Υπηρεσίες διανομής, ίί) Υπηρεσίες σταθμών. Υπηρεσίες Διανομής -Association (Συσχέτιση) : Υπηρεσία συσχέτισης ενός σταθμού με το ΑΡ, προκειμένου να είναι σε θέση να δεχθεί και να στείλει πλαίσια μέσω του ασύρματου δικτύου. Τυπικά η υπηρεσία αυτή χρησιμοποιείται μόλις ένας σταθμός μετακινηθεί εντός της BSA του ΑΡ, οπότε και του ανακοινώνει την ταυτότητα και τις δυνατότητές του. Το ΑΡ μπορεί να δεχθεί ή και να απορρίψει το σταθμό. Αν τον αποδεχθεί θα πρέπει στη συνέχεια να γίνει authenticatian. -Disassociation (Αποσυσχέτιση) : Υπηρεσία αφαίρεσης ενός σταθμού ή του ΑΡ από το δίκτυο. Ένα ΑΡ μπορεί να την χρησιμοποιεί πριν απενεργοποιηθεί για λόγους συντήρησης. Το MAC του 802.11 μπορεί να χειριστεί και σταθμούς που εγκαταλείπουν το δίκτυο χωρίς να έχουν κάνει πρώτα χρήση της υπηρεσίας. -Reassociation (Επανασυσχέτιση) : Με τη συγκεκριμένη υπηρεσία ένας σταθμός μπσρεί να αλλάξει ΑΡ. Είναι πολύ χρήσιμη για κινητούς σταθμούς που μετακινούνται από ένα BSS σε ένα άλλο. -Distribution (Διανομή) Η υπηρεσία αυτή προσδιορίζει πώς θα δρομολογούνται τα πλαίσια που στέλνονται στο ΑΡ. Αν ο σταθμόςπαραλ φτης βρίσκ ϊα ι μέσα στσ BSS τότε το πλ ασιο μπορεί ν α σταλ Gki άμεσα από το ΑΡ, διαφορετικά θα πρέπει να σταλεί στο DS και από εκα στο ΑΡ που σχετίζεται με τον παραλήτπη. -Integration (Ενοποίηση) : Υπηρεσία που παρέχεται από το DS. Όταν ένα πλαίσιο πρέπει να σταλεί μέσω ενός δικτύσυ πσυ δεν είναι της μορφής 802.11 και χρησιμοποιεί διαφορετική μέθοδο διευθυνσιοδότησης ή μορφή πλαισίων, η υπηρεσία αυτή διαχειρίζεται τη μετατροπή από τη μορφή του 802.11 στη μορφή που απαιτείται από το δίκτυο προορισμού.

Υπηρεσίες Σταθμών -Authentication (riiotonoipoq Ταυτότητας) : Για λόγους ασφάλειας επειδή οι ασύρματες μεταδόσεις είναι εύκολο να σταλούν ή να ληφθούν από μη εξουσιοδοτημένους σταθμούς, ο σταθμός θα πρέπει να πιστοποιήσει την ταυτότητα του πριν του επιτραπεί η επικοινωνία. Μόλις γίνει το association, το ΑΡ στέλνει στον σταθμό ένα ειδικό πλαίσιο πρόσκλησης για να δει αν σ σταθμός γνωρίζει το μυστικό σύνθημα που του έχει εκχωρηθεί. Ο σταθμός αποδεικνύει ότι γνωρίζει το μυστικό κλειδί κρυπτογραφώντας το πλαίσιο πρόσκλησης και στέλνοντας το πίσω στο ΑΡ. Αν το αποτέλεσμα είναι ορθό, ο σταθμός εγγράφεται πλήρως στην κυψέλη. -Deauthentication (Ακύρωση πιστoπoiησης ταυτότητας) : Τερματισμός μίας ισχύουσας κατάστασης authentication. Μετά την ακύρωση της πιστοποίησης, ο σταθμός δεν μπορεί πια να χρησιμοποιήσει το δίκτυο μετά την ακύρωση της πιστοποίησης. -Privacy (HpooTaoia Απορρήτου): Για να διατηρούνται εμπιστευτικές οι πληροφορίες που στέλνονται μέσω ενός ασύρματου LAN, θα πρέπει να κρυτττογραφούνται. Οι τεχνικές διαμόρφωσης που προδιαγράφονται στο φυσικό στρώμα είναι : 1) Infrared (Υπέρυθρες Ακτίνες) : Οι υπέρυθρες ακτίνες δεν χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα λόγω του χαμηλού εύρους ζώνης και του γεγονότος ότι το φως του ήλιου εξαφανίζει τα υπέρυθρα σήματα. Η υπέρυθρη επιλογή χρησιμοποιεί διάχυτη (δηλαδή όχι σε ευθεία γραμμή) μετάδοση στα 0,85 ή στα 0,95 oiicron. Στα 1 Mbps χρησιμοποιείται μία μέθοδος κωδικοποίησης στην οποία κάθε ομάδα των 4 bit κωδικοποιείται ως μία κωδικολέξη των 16 bit που περιέχει δεκαπέντε 0 και ένα 1, χρησιμοποιώντας τον κώδικα Gray ο οποίος έχει την ιδιότητα ότι ένα μικρό σφάλμα συγχρονισμού οδηγεί σε ένα σφάλμα του ενός bit στην έξοδο. Στα 2 Mbps η κωδικοποίηση παίρνει 2 bit και παράγει μία κωδικολέξη των 4 bit όπου πάλι υπάρχει ένα μόνο 1, δηλαδή δίνει μία από τις κωδικολέξεις 0001, 0010, 0100, 1000. Τα υπέρυθρα σήματα δεν μπορούν να διαπεράσουν τους τοίχους, έτσι οι κυψέλες (BSS) που βρίσκονται σε ξεχωριστά δωμάτια είναι καλά απομονωμένες η μία από την άλλη.

2) Frequency Hopping Spread Spectrum-FHSS : Είναι η τεχνική εξάπλωσης φάσματος. Η τεχνική FHSS βασίζεται στην ιδέα της αλλαγής της φέρουσας ενός σήματος μέσα σε ένα μεγάλο εύρος συχνοτήτων και σύμφωνα με μία συγκεκριμένη ψευδοτυχαία ακολουθία (hopping pattern). Χρησιμοποιείται μία γεννήτρια ψευδοτυχαίων (ΡΝ) αριθμών για την παραγωγή της ακολουθίας συχνοτήτων στις οποίες μεταβαίνουν διαδοχικά οι σταθμοί, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα. Όσο όλοι οι σταθμοί χρησιμοποιούν το ίδιο seed στη γεννήτρια ψευδοτυχαίων αριθμών και παραμένουν χρονικά συγχρονισμένοι, θα εκτελούν ταυτόχρονα τη μετάβαση στις ίδιες συχνότητες. Η χρονική διάρκεια στην οποία μένουμε στην ίδια συχνότητα, δηλαδή το dwell time (χρόνος παραμονής) είναι ρυθμιζόμενη παράμετρος, αλλά θα πρέπει να είναι μικρότερη από 400 msec. Η τυχαία ακολουθία της FHSS παρέχει κάποια περιορισμένη ασφάλεια, αφού ένας εισβολέας που δεν γνωρίζει την ακολουθία συχνοτήτων ή το χρόνο παραμονής δεν μπορεί να υποκλέψει τις μεταδόσεις. Η εξασθένηση πολλαπλών διαδρομών μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα σε μεγάλες αποστάσεις,η τεχνική FHSS όμως παρέχει αρκετή αντοχή σε αυτό το φαινόμενο. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι είναι σχετικά ανθεκτική στις ραδιοκυματικές παρεμβολές, πράγμα που την καθιστά δημοφιλή για συνδέσεις από κτίριο σε κτίριο. Υπερτερεί σε σχέση της DSSS λόγω των απλούστερων και φθηνότερων ηλεκτρονικών για την υλοποίηση των ανάλογων συσκευών, η χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας και η δυνατότητα συνύπαρξης πολλών τέτοιων δικτύων στην ίδια περιοχή χωρίς να επηρεάζεται η συνολική διέλευση. Σημαντικό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα συνύπαρξης διαφορετικών ασυρμάτων δικτύων, με προϋπόθεση τα hopping patterns τους να είναι διαφορετικά, δηλαδή σε κάθε χρονική στιγμή κάθε σύστημα να μεταδίδει σε διαφορετική φέρουσα. Τότε τα hopping patterns ονομάζονται ορθογώνια και η συνολική διέλευση μεγιστοποιείται. Το κύριο μειονέκτημα της τεχνικής FHSS είναι το χαμηλό εύρος ζώνης της. Η FHSS χρησιμοποιεί κανάλια, το καθένα με εύρος 1 ΜΗζ, ξεκινώντας από το κάτω όριο της ζώνης ISM στα 2,4 GHz.

3) Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS Είναι τεχνική εξάπλωσης φάσματος. Η DSSS τεχνική είναι η πιο επιτυχημένη που έχει χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τα ασύρματα δίκτυα. Σε σχέση με την FHSS τεχνική μετάδοσης απαιτεί περισσότερη ενέργεια για να επιτύχει παρόμοια διέλευση, όμως το μεγάλο πλεονέκτημά της είναι ότι μπορεί εύκολα να αναβαθμιστεί για την επίτευξη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης. Η DSSS περιορίζεται και αυτή σε 1 ή 2 Mbps. Η τεχνική αυτή αντικαθιστά κάθε bit πληροφορίας με μία σειρά από bits που ονομάζεται κώδικας εξάπλωσης. Κάθε bit μεταδίδεται ως 11 θραύσματα χρησιμοποιώντας την ονομαζόμενη ακολουθία Barker η οποία είναι ο κώδικας εξάπλωσης. Συγκεκριμένα, κάθε bit πληροφορίας συνδέεται μέσω μίας πύλης XOR με μία ψευδοτυχαία αριθμητική ακολουθία όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα 10. Το αποτέλεσμα είναι ένα ψηφιακό φέρον σήμα υψηλής ταχύτητας το οποίο διαμορφώνεται σε ένα κατά τη φάση φέρον σήμα χρησιμοποιώντας διαφορική μεταλλαγή ολίσθησης φάσης. 01000101111011101000 σχήμα 10.

Έχουμε δύο τρόπους πρόσβασης στο μέσον με το πρότυπο 802.11 ί) Distributed Coordinated Function (DCF) ii) Point Coordinated Function (PCF) To DCF είναι απαραίτητο και στηρίζεται στο CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) πρωτόκολλο. Με το DCF, οι σταθμοί προσπαθούν να πάρουν πρόσβαση και επιχειρούν να στείλουν πλαίσια όταν κανένας άλλος σταθμός δεν μεταδίδει. Αν ένας άλλος σταθμός στέλνει πλαίσια εκείνη τη στιγμή, οι σταθμοί αναμένουν έως ότου απελευθερωθεί το κανάλι. Προϋπόθεση για να υπάρξει πρόσβαση στο μέσον, το υπόστρωμα MAC ελέγχει την τιμή που έχει ο Network Allocation Vector (NAV), ο οποίος είναι ένας καταμετρητής που υπάρχει σε κάθε σταθμό και που αντιπροσωπεύει το χρόνο που ο προηγούμενος σταθμός χρειάζεται για να στείλει ένα πλαίσιο. Το NAV πρέπει να είναι μηδέν προτού ένας σταθμός να επιχειρήσει να στείλει ένα πλαίσιο. Όταν οι σταθμοί λάβουν το πλαίσιο και αφού έχουν υπολογίσει το χρόνο που απαιτείται για να σταλ a το πλ άσιο λ ψβάνοντας υπόψη το μήκ (ς κ α το ρυθμό μετάδοσης του πλαισίου εξετάζουν τη διάρκειά του και χρησιμοποιούν αυτή την τιμή ως βάση για τον καθορισμό των αντίστοιχων δικών τους NAV. Αυτή η διαδικασία καθιστά αποκλειστικό χρήστη του μέσου, το σταθμό που κάνει μετάδοση εκείνη τη στιγμή. Ένα σπουδαίο χαρακτηριστικό του DCF είναι ένας χρονομετρητής τυχαίας τιμής που χρησιμοποιεί ένας σταθμός όταν αντιληφθεί ότι το μέσον είναι απασχολημένο. Αν το κανάλι είναι σε χρήση, τότε ο σταθμός πρέπει να περιμένει ένα τυχαίο χρονικό διάστημα προτού επιχειρήσει να αποκτήσει πρόσβαση στο μέσον ξανά ώστε να μην μεταδίδουν ταυτόχρονα όλοι οι σταθμοί. Η τυχαία καθυστέρηση έχει ως αποτέλεσμα οι σταθμοί να περιμένουν διαφορετικά χρονικά διαστήματα και έτσι αποφεύγεται η ταυτόχρονη ανίχνευση του μέσου από όλους τους σταθμούς, ανεύρεση του καναλιού σε κατάσταση αδράνειας μετάδοση και σύγκρουση μεταξύ τους. Ο

χρονομετρητής τυχαίας τιμής μειώνει σημαντικά των αριθμό των συγκρούσεων και αντιστοίχων αναμεταδόσεων, ειδικά όταν έχουμε μεγάλο αριθμό των ενεργών χρηστών τσυ δικτύσυ. Με radio-βασιζόμενα LANs, ένας σταθμός που είναι σε διαδικασία μετάδοσης δεδομένων δεν μπορεί ταυτόχρονα να ακούσει και τις συγκρούσεις, κυρίως διότι ο σταθμός δεν μπορεί να έχει σε λειτουργία το δέκτη του κατά τη διάρκεια που μεταδίδει το πλαίσιο. Ως εκ τούτου, ο σταθμός που λαμβάνει το πλαίσιο πρέπει να αποστείλει μία επιβεβαίωση - αναγνώριση (ACK) αν δεν εντσπίσει λάθη στο παραληφθέν πλαίσιο. Αν ο σταθμός αποστολής δεν λάβει την επιβεβαίωση ACK ύστερα από συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, σ σταθμός απσστολής θα υποθέσει ότι υπήρξε μία σύγκρουση (ή RF παρεμβολή) και θα μεταδώσει ξανά το πλαίσιο. Για την υποστήριξη χρονικά περιορισμένης παράδοσης πλαισίων δεδομένων, το πρότυπο 802.11 ορίζει προαιρετικά τον αλγόριθμο Point Coordination Function (PCF) σύμφωνα με τον οποίο το σημείο πρόσβασης (access point) παραχωρεί την πρόσβαση στο μέσον για ένα σταθμό, σφυγμομετρώντας (polling) το σταθμό κατά τη περίοδο χωρίς ανταγωνισμό (contention free period). Οι σταθμοί δεν μπορούν να μεταδώσουν πλαίσια μέχρις ότου τσ access point τους σφυγμομετρήσει. Το χρονικό διάστημα για κίνηση δεδομένων που έχουν βάση τον αλγόριθμο PCF (αν είναι ενεργοποιημένος) συμβαίνει εναλλάξ ανάμεσα σε περιόδους ανταγωνισμού DCF. Το access point κάνει σφυγμομέτρηση των σταθμών σύμφωνα με μία λίστα σφυγμομέτρησης, κατόπιν εισέρχεται σε μία περίοδο ανταγωνισμού όπου οι σταθμοί χρησιμοποιούν τον αλγόριθμο DCF. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει να υποστηρίζονται αμφότερες οι μέθοδοι λειτουργίας, σύγχρονη (π.χ. εφαρμογές Video) και ασύγχρονη (π.χ. εφαρμογές e-mail και Web browsing). Για να εξασφαλιστεί ότι μία συγκεκριμένη ανταλλαγή πλαισίων θα γίνει χωρίς διακοπή λόγω μετάδοσης τρίτου σταθμού, το πρότυπο 802.11 υποστηρίζει το μηχανισμό RTS/CTS. Αυτός ο μηχανισμός διαφσρσποιεί την διαδικασία αποστολής πλαισίου εισάγοντας δύο επιπλέον πλαίσια, τα RTS (Ready Το Send) και CTS (Clear Το Send). Προστατεύοντας την ανταλλαγή πλαισίων, ο μηχανισμός RTS/CTS βελτιώνει την απόδοση της χρήσης του ασύρματου δικτύου σε περιπτώσεις μεγάλσυ φόρτου εξαιτίας της ύπαρξης πολλών 25

τερματικών και αντιμετωπίζει το πρόβλημα του κρυμμένου κόμβου. Αν όμως χρησιμοποιείται χωρίς λόγο, έχει το ακριβώς αντίθετο αποτέλεσμα, εφόσον προσθέτει επιπλέον φορτίο στο ασύρματο δίκτυο. Ο αποστολέας στέλνει αρχικά ένα πλαίσιο RTS στον παραλήπτη το οποίο δεν περιέχει δεδομένα. Αυτό το πλαίσιο έχει ως σκοπό να δεσμεύσει ο αποστολέας το μέσο μετάδοσης για όσσ χρόνο υπολογίζει ότι θα διαρκέσει η αποστολή του πλαισίου δεδομένων και να το ανακοινώσει στους υπόλοιπους σταθμούς μέσω του μετρητή NAV στο πλαίσιο RTS. Ο παραλήπτης λαμβάνοντας το RTS απαντάει με ένα πλαίσιο CTS. Υπενθυμίζεται ότι η αποστολή πλαισίου CTS γίνεται με το συντομότερο χρόνο αναμονής SIFS. Τότε ο αποστολέας στέλνει τσ πλαίσιο δεδομένων και περιμένει την επιβεβαίωση ορθής λήψης του από τον παραλήπτη. Έτσι η διαδικασία αποστολής πλαισίου απαιτεί την ανταλλαγή τεσσάρων πλαισίων για να ολσκληρωθεί σωστά. Η παραπάνω διαδικασία γίνεται κατανσητή με τσ ακόλουθο παράδειγμα. Όσοι σταθμοί ακούν το πλαίσιο CTS παραμένουν σιωπηλοί για να μη δημιουργηθεί σύγκρουση κατά την μετάδοση τσυ πλαισίου δεδομένων από τον σταθμό C στον σταθμό D. Επίσης σιωπηλοί παραμένουν και όσοι σταθμοί ακούν το πλαίσιο RTS, προκειμένου να μην δημιουργήσουν σύγκρουση κατά την μετάδοση της επιβεβαίωσης ACK από τον σταθμό D στον C. Το διάστημα στο οποίο οι σταθμοί παραμένουν σιωπηλοί περιλαμβάνεται σε ένα πεδίο RTS/CTS πλαισίων και εξαρτάται από την διάρκεια τσυ πλαισίσυ πληροφορίας. Το πλαίσιο επιβεβαίωσης χρησιμοπσιείται, διότι παρά την ύπαρξη τσυ RTS/CTS μηχανισμσύ, υπάρχει πάντα η πιθανότητα λαθών λόγω του θορύβου του καναλιού καθώς επίσης και η πιθανότητα σύγκρουσης. Αν ένας σταθμός δεν λάβει πλαίσιο επιβεβαίωσης, επαναμεταδίδει τότε το πλαίσιο. Η διαδικασία αυτή λαμβάνει χώρα αυτόματα όταν το μέγεθος ενός πλαισίου είναι μεγαλύτερο από το RTS threshold προκειμένου να διασφαλίσει την ομαλή αποστολή μεγάλων πλαισίων. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τον κατακερματισμό. Συνήθως τα κατώφλια RTS threshoid και Fragmentation threshold τίθενται στην ίδια τιμή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα όλα τα fragments ενός πλαισίου να μεταδίδονται με τη σειρά προστατευμένα από τσ μηχανισμό RTS/CTS. Σε αυτήν την περίτπωση το πλαίσιο RTS που

στέλνει ο αποστολέας στην αρχή της διαδικασίας δεσμεύει το μέσο για όσο χρόνο απαιτεί η αποστολή και η επιβεβαίωση του πρώτου τμήματος του πλαισίου. Όταν ο αποστολέας πάρει το CTS αρχίζει να στέλνει διαδοχικά τα τμήματα περιμένοντας φυσικά κάθε φορά για το αντίστοιχο πλαίσιο ACK, του οποίου η αποστολή γίνεται με χρήση του χρόνου SIFS. Ο αποστολέας και ο παραλήπτης ανανεώνουν το NAV κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής πλαισίων, εξασφαλίζοντας ότι θα διατηρήσουν τον έλεγχο του μέσου. Το μέσο αποδεσμεύεται με την λήψη από τον αποστολέα του τελευταίου πλαισίου ACK από τον παραλήπτη. Ένας άλλος τρόπος μετάδοσης των τμημάτων ενός πλαισίου είναι να δεσμεύσει ο αποστολέας το μέσο με χρήση του μετρητή NAV στο πρώτο τμήμα που θα στείλε. Ο εν λόγω μηχανισμός αντιμετωπίζει αποτελεσματικά το πρόβλημα ύπαρξης κρυμμένου κόμβου.

Υπάρχουν πέντε στάδια ώστε να γίνει εφικτή η πρόσβαση στσ δίκτυο: ί).στάδιο Σάρωσης: Το πρότυπο 802.11 ορίζει αμφότερα το παθητικό και ενεργό σκανάρισμα, όπου μία radio NIC (network interface card) ψάχνει για σημεία πρόσβασης. Εφαρμόζεται υποχρεωτικά όπου κάθε NIC σαρώνει τα κανάλια για να βρει το καλύτερο σημείο πρόσβασης (Access Point). Κατά το στάδιο αυτό, ο σταθμός δεν εκπέμπει τίποτα, εξοικονομώντας έτσι ενέργεια. Παρακολουθεί τα διαθέσιμα κανάλια ψάχνοντας για πλαίσια Beacon που δηλώνουν την ύπαρξη κάποιου δικτύου. Τα πλαίσια Beacon περιέχουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για το BSS απ όπου εκπέμπονται ώστε ο σταθμός να μπορεί να προχωρήσει στο επόμενο βήμα της ένωσης. μ). Στάδιο Σύνδεσης: Όταν εντοπιστεί το δίκτυο ακολουθεί η διαδικασία του joining, χωρίς όμως ο κινητός σταθμός να αποκτήσει ακόμα πρόσβαση στο δίκτυο. Η διαδικασία του joining δεν δίνει σε έναν σταθμό πρόσβαση στο δίκτυο, απλώς είναι ένα απαραίτητο βήμα στη διαδικασία του association. Ο σταθμός, έχοντας τις απαραίτητες πληροφορίες από το scanning, εξετάζει τις παραμέτρους κάθε BSS και αποφασίζει με ποισ από αυτά θα προχωρήσει τη διαδικασία του association. Για να επιλέξει ο σταθμός ένα BSS πρέπει φυσικά να μπορεί να λειτουργήσει με τις συγκεκριμένες παραμέτρους του BSS. Επιπλέον, κριτήρια όπως το επίπεδο ισχύος ή η ένταση του σήματος από κάθε BSS παίζουν ρόλο. Παρόλα αυτά δεν υπάρχει συγκεκριμένη διαδικασία επιλογής ενός δικτύου έναντι κάποιου άλλου. Η επιλογή γίνεται εσωτερικά στο σταθμό και εξαρτάται από τσν εκάστοτε κατασκευαστή. ίϋ). Στάδιο Ταυτοποίησης : Είναι η διαδικασία που γίνεται για να ελεγχθεί η ταυτότητα του χρήστη Εφαρμόζεται για θέμα ασφάλειας και είναι πολύ σημαντικό στάδιο αφού χρήστης μπορεί να είναι ο οποιοσδήποτε.

To πρότυπο 802.11 προδιαγράφει δύο είδη διαδικασιών πιστοποίησης : Open System Authenticatien και Shared Key Authentication. H διαδικασία Open System Authentication χωρίζεται σε δύσ μέρη. Στην μία radio NIC ξεκινάει τη διαδικασία στέλνοντας ένα πλαίσιο αίτησης πιστοποίησης στο σημείο πρόσβασης. Το access point το οποίο απαντάει με ένα πλαίσιο ανταπόκρισης της πιστοποίησης το οποίο περιέχει την έγκριση ή τη μη έγκριση, μέσα Τέλος η διαδικασία Shared Key Authentication είναι μία μη απαραίτητη διαδικασία που γίνεται σε τέσσερα βήματα και που βασίζει την πιστοπσίηση στο εάν η συσκευή που κάνει την πιστοποίηση έχει το σωστό κλθδί. Η radio NIC αποστέλλει ένα Authentication Request πλαίσιο στο σημείο πρόσβασης το οποίο τοποθετεί στο σώμα ενός απαντητικού πλαισίοα ένα κείμενο αμφισβήτησης και το στέλνει πάλι πίσω. Η radio NIC χρησιμοποιεί το δικό της WEP κλειδί για να κραπτογραφήσει το κείμενο αμφισβήτησης και μετά το στέλνει πίσω στο access point με ένα άλλο πλαίσιο. Το access point αποκρατπογραφεί το κείμενο αμφισβήτησης και το σογκρίνει με το αρχικό κείμενο. Αν τα κείμενα ισοδυναμούν τότε το access point υποθέτει ότι η radio NIC έχει το σωστό WEP κλειδί. Το access point τελειώνει την ακολουθία στέλνοντας ένα πλαίσιο πιστοποίησης στη radio NIC, το οποίο περιέχει την έγκριση ή τη μη έγκριση. ίν). Στάδιο Ακύρωσης της Πιστοποίησης. Προκειμένου ένας σταθμός (που είναι πιστοποιημένος στο δίκτυο) να εγκαταλείψει το δίκτυο, πρέπει να ακυρώσει την πιστοποίησή του. Μετά την ακύρωση της πιστοποίησης, σ σταθμός δεν έχει πλέον τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσει το δίκτυο. ν). Στάδιο συσχέτισης Μετά την πιστοποίηση, η ταάίσ NIC πρέπει να συσχετιστεί με το access point προτού αρχίσει την αποστολή πλαισίων δεδομένων. Η Συσχέτιση (Association) είναι υποχρεωτική ώστε να γίνει ο συγχρονισμός σπουδαίων πληροφοριών, όπως ο υποστηριζόμενος ρυθμός δεδομένων, ανάμεσα στο radio NIC και το access point. Η radio NIC ξεκινάει τη διαδικασία της

συσχέτισης με το να στείλει μια αίτηση συσχέτισης που περιέχει στοιχεία ταυτότητας και υποστηριζόμενο ρυθμό δεδομένων. Το access point απαντάει στέλνοντας μια ανταπόκριση που περιέχει μια εξακρίβωση μαζί με άλλες πληροφορίες που αφορούν το access point. Όταν η διαδικασία ολοκληρωθεί η radio NIC κ «το ac es s point μπορούν να επικοινωνήσουν στέλνοντας πλαίσια δεδομένων το ένα στο άλλο. 1.γ; Τρόποι Εξοικονόμηση Ενέργειας στα Ασύρματα Δίκτυα Τα ασύρματα δίκτυα (WLANs) βεβαίως και παρέχουν ελευθερία κινητικότητας αφού χρησιμοποιούμε τα Laptops μας και τα PDAs μας χωρίς τους περιορισμούς καλωδιώσεων δικτύου. Φυσικά, προκειμένου να διευκολύνουμε αυτό το πλεονέκτημα ακόμα περισσότερο, αποσυνδέουμε τις συσκευές μας από την ισχύ εναλλασσομένου ρεύματος (AC Power) και τις λειτουργούμε με μπαταρίες. Ωστόσο, όπως όλοι μας γνωρίζουμε, οι κάρτες δικτύου 802.11 καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας που εξαντλούν τις μπαταρίες των συσκευών πολύ γρήγορα. Για να παρατείνουμε τη ζωή της μπαταρίας, το πρότυπο 802.11 καθορίζει ένα προαιρετικό Power Save Mode, το οποίο είναι διαθέσιμο σήμερα στις περισσότερες 802.11 κάρτες δικτύου - (NICs). Οι τελικοί χρήστες μπσρούν απλά να θέσσυν σε λειτουργία (ΟΝ) ή εκτός λειτουργίας (OFF) το power save mode είτε μέσω του οδηγού της κάρτας δικτύου (card driver) είτε με κάποιο εργαλείο διαμόρφωσης. Με το power save mode εκτός λειτουργίας, η 802.11 κάρτα δικτύου βρίσκεται συνήθως σε κατάσταση λήψης και ακρόασης πακέτων από το ασύρματο δίκτυο και μόνο περιστασιακά σε κατάσταση μετάδοσης όταν στέλνει πακέτα δεδομένων. Αυτή η περίπτωση απαιτεί η κάρτα δικτύου 802.11 να διατηρεί τα περισσότερα κυκλώματα σε εγρήγσρση παρέχοντάς τους ηλεκτρική ισχύ και έτοιμα προς λειτουργία. Όταν ενεργοποιήσουμε και θέσουμε σε λειτουργία το power save mode, η 802.11 κάρτα δικτύου δείχνει την επιθυμία της να εισέλθει σε κατάσταση ύττνου sleep στο access point αλλάζοντας το power save bit από 0 σε 1 στο header κάθε πλαισίου 802.11. Το access point λαμβάνει αυτό το πλαίσιο και

σημειώνει την ευχή του αντίστοιχου πελάτη να εισέλθει στην κατάσταση power save mode. Τότε το access point θα αρχίσει να αποθηκεύει πακέτα για τον πελάτη, ενώ η κάρτα δικτύου 802.11 του πελάτη βρίσκεται σε κατάσταση ύπνου. Είναι σαν να ξεκουραζόμαστε εμείς και να κάνει άλλος τη δουλειά για εμάς. Η κάρτα δικτύου 802.11 (NIC) του πελάτη (client) καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια κατά τη διάρκεια του ύττνου όταν θέσει εκτός λειτουργίας σχεδόν όλα τα ηλεκτρικά κυκλώματα πλην ενός μόνο χρονικού κυκλώματος. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας καθιστά την κάρτα δικτύου ικανή να καταναλώνει πολύ λίγη ενέργεια και περιοδικά να αφυπνίζεται (στον κατάλληλο χρόνο) προκειμένου να κάνει λήψη κανονικών μεταδόσεων beacon που προέρχονται από το access point. Αυτά τα beacons έχουν την πληροφορία που καθορίζει αν οι σταθμοί που βρίσκονται σε κατάσταση ύττνου έχουν πακέτα αποθηκευμένα στο access point και αναμένουν την παράδοσή τους στους αντίστοιχους προορισμούς τους. Όταν μία NIC που είναι σε κατάσταση 'ύττνου' ξυπνήσει και πληροφορηθεί από το beacon ότι υπάρχουν πακέτα που αναμένουν προς παραλαβή, η ράδιο NIC επικοινωνεί με το access point προκειμένου να τα ανακτήσει. Αμέσως μετά, η κάρτα δικτύου 802.11 μπορεί να επιστρέφει στην κατάσταση 'ύπνου' μέχρι την επόμενη αφύττνισή της για να ακούσει την επόμενη μετάδοση beacon. Όταν πρέπει να αποφασίσουμε αν πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το power save mode, πρέπει να έχουμε υπόψη τα παρακάτω: Εξοικονόμιση ενέργειας στην πράξη: Η πραγματική εξοικονόμηση ενέργειας για τη ζωή της μπαταρίας, όταν χρησιμοποιούμε το 802.11 power save mode, είναι πολύ δύσκολο να προσδιορισθεί, και υπάρχουν περιτττώσεις που δεν υπάρχει κανένα απολύτως πλεονέκτημα. Όταν η κάρτα δικτύου 802.11 μεταδίδει ή λαμβάνει, θα καταναλώσει κατά μέσο όρο περίπου 250 miliamps, ενώ το ρεύμα που καταναλώνει κατά τη κατάσταση 'ύττνου' μπορεί να είναι πολύ χαμηλό μέχρι και 30 miliamps. Επειδή η κοιμώμενη κάρτα δικτύου θα ξυπνάει περιοδικά, το συνολικό ρεύμα που καταναλώνεται θα κυμαίνεται κάπου μεταξύ 30 και 250

miliamps, το οποίο εξαρτάται από το κάθε πότε γίνεται η αφύπνιση (διαστήματα beacons). Αν εξαναγκάσουμε τη κάρτα δικτύου 802.11 να ξυπνάει συχνά πρσκειμένου να επεξεργαζόμαστε μεγαλύτερα επίπεδα κίνησης, τότε το συνολικό ρεύμα θα είναι πιο κοντά στις τιμές μετάδοσης / λήψης, ενδεχομένως περίπου 230 miliamps. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι μάλλον δεν θα αντιληφθούμε κάποια σπουδαία εξοικονόμηση στη ζωή της μπαταρίας. Αν η ρύθμιση των χρόνων αφύπνισης επιτρέπει στη κάρτα δικτύου 802.11 να κοιμάται για μεγαλύτερες περιόδους, τότε το συνολικό ρεύμα που καταναλώνεται θα είναι πιο κοντά στη τιμή ύπνου, ίσως περίπου 100 miliamps. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι η επιβάρυνση στη ζωή της μπαταρίας από τη κάρτα δικτύου 802.11 θα πέσει κατά 50 τοις εκατό ή και περισσότερο. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η μπαταρία μας θα έχει διπλάσιο χρόνο ζωής, διότι και η συσκευή του χρήστη (iaptop, PDA κλπ) καταναλώνει επίσης ενέργεια από τη μπαταρία. Η βελτιώσεις της κάρτας δικτύου 802.11 απλώς μόνο συνεισφέρουν μερικώς στην επιμήκυνση της ζωής της μπαταρίας. Πτώση της απόδοσης Καλό είναι να γνωρίζουμε ότι προκειμένου να επιτύχουμε παράταση στη ζωή της μπαταρίας χρησιμοποιώντας power save mode, πρέπει να είμαστε και διατεθειμένοι να εργασθούμε με εξαιρετικά χαμηλή απόδοση. Ορισμένες εφαρμογές που απαιτούν συχνή επικοινωνία με τους πελάτες (clients), δεν θα λειτουργούν καλά αν έχουμε θέσει σε κατάσταση ΟΝ το power save mode. Πακέτα Μετάδοσης Τα περισσότερα access points είναι σχεδιασμένα να μην αποθηκεύουν πακέτα broadcast για πελάτες που είναι σε κατάσταση ύπνου. Με αυτό τον τρόπο, αποφεύγουμε την ανάγκη για σχετικά μεγάλους χώρους αποθήκευσης επειδή τα πακέτα μετάδοσης εμφανίζονται πολύ συχνά στα περισσότερα δίκτυα. Αν τα πακέτααυτά αποτελούν σημαντικό μέρος των ασύρματων εφαρμογών με τις οποίες εργαζόμαστε, τότε πρέπει να αποφεύγουμε τη χρήση του power save mode. Οι χρήστες μάλλον θα χάσουν σημαντικές πληροφορίες ενώ βρίσκονται σε κατάσταση ύπνου.

Όλα τα παραπάνω είναι γενικές οδηγίες. Η αληθινή δοκιμή είναι η πραγματική πρακτική. Αν πιστεύουμε ότι το power save mode θα έχει σημαντική εξοικονόμηση στη ζωή της μπαταρίας, τότε αρχικά κάνουμε κάποιες πιλοτικές δοκιμές προκειμένου να εξασφαλίσουμε ότι πράγματι εξοικονομούμε ενέργεια και ζωή στη μπαταρία και τελικά ότι η πτώση της απόδοσης δεν επηρεάζει την λειτουργία των ασύρματων εφαρμογών μας. 1.5) Το Πρωτόκολλο IEEE 802.16 Το πρότυπο 802.16 ομοίως με το 802.11 αναπτύχθηκε από την ομάδα 16 της IEEE 802. Το 802.16 ειδικεύεται σε ευρυζωνική σημείου προς σημείο ασύρματη πρόσβαση (point-to-point broadband wireless access). Δηλαδή η τεχνολογία broadband wireless access (BWA), έχει ως σκοπό την παροχή ασύρματης πρόσβασης σε δίκτυα δεδομένων, με πολύ υψηλό ρυθμό μετάδοσης. Το πρότυπο 802.16 είναι γνωστό και ως WiMAX που Το WiMAX συμπληρώνει το WiFi. Το WiMAX είναι μια ασύρματη WAN (wide area network) τεχνολογία η οποία συνδέει τους σταθμούς βάσης (hotspots) του WiFi με το internet και έτσι αποτελεί μια επέκταση του. Παρατηρούμε ότι το hotspot έχει την ίδια έννοια με το access point για το οποίο μιλήσαμε παραπάνω. Βασικό χαρακτηριστικό του 802.16 είναι ότι μπορεί να παρέχει ασύρματη σύνδεση σε ένα εύρος μεγαλύτερο από 50 χιλιόμετρα χωρίς να χρειάζεται άμεση οπτική επαφή με ένα σταθμό βάσης. Επίσης το πρότυπο 802.16 εξασφαλίζει ένα ρυθμό μετάδοσης δεδομένων ίσο με 54 Mbit/s. Ι.δ.1) Οι Ιδιότητες του 802.16 Το πρότυπο IEEE 802.16 είναι ένα πολύ στιβαρό μοντέλο που επιτυγχάνει πολύ μεγάλη διεκπαιρεωτική ικανότητα (throughput) ακόμα και σε μεγάλες αποστάσεις αφού έχει ένα πολύ μεγάλο φάσμα εκπομπής που είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό σε αντανακλάσεις του σήματος κατά τη διάρκεια της διαδρομής του. Στο πρότυπο 802.16 οι σταθμοί βάσης μπορούν να διαχειρίζονται την απόσταση εκπομπής ή καλύτερα το βεληνεκές εκπομπής με το throughput.fia