Технологии физического уровня стандарта IEEE 802.11
Набор стандартов 802.11 определяет целый ряд технологий реализации физического уровня (PHY), которые могут быть использованы подуровнем 802.11 MAC. В этой главе рассматривается каждый из уровней PHY, перечисленных ниже:
- уровень PHY стандарта 802.11 со скачкообразной перестройкой частоты (frequency hopping) в диапазоне 2,4 ГГц;
- уровень PHY стандарта 802.11 с расширением спектра методом прямой последовательности (direct sequence) в диапазоне 2,4 ГГц;
- уровень PHYстандарта 802.l1b с комплиментарным кодированием в диапазоне 2,4 ГГц;
- уровень PHY стандарта 802.11а с ортогональным частотным мультиплексированием (orthogonal frequency division multiplexion, OFDM) в диапазоне 5 ГГц;
- расширенный физический уровень (extended rate physical (ERP) layer) стандарта 802.11g в диапазоне 2,4 ГГц.
Основное назначение физических уровней стандарта 802.11 — обеспечить механизмы беспроводной передачи для подуровня MAC, а также поддерживать выполнение вторичных функций, таких, как оценка состояния беспроводной среды и сообщение о нем подуровню MAC. Уровни МАС и PHY разрабатывались так, чтобы они были независимыми. Именно независимость между MAC и подуровнем PHY и позволила использовать дополнительные высокоскоростные физические уровни, описанные в стандартах 802.l1b, 802.11а и 802.11g.
Каждый из физических уровней стандарта 802.11 имеет два подуровня:
- Physical Layer Convergence Procedure (PLCP). Процедура определения состояния физического уровня.
- Physical Medium Dependent (PMD). Подуровень физического уровня, зависящий от среды передачи.
На рисунке 2.7 показано, как эти подуровни соотносятся между собой и с вышестоящими уровнями.
Рисунок 2.7 - Подуровни уровня PHY модели взаимодействия
открытых систем (Open System Interconnection, OSI)
Подуровень PLCP по существу является уровнем обеспечения взаимодействия (handshaking layer), на котором осуществляется перемещение элементов данных протокола MAC (MAC protocol data units, MPDU) между МАС-станциями с использованием подуровня PMD, на котором реализуется тот или иной метод передачи и приема данных через беспроводную среду. Подуровни PLCP и PMD отличаются для разных вариантов стандарта 802.11.
Перед тем, как приступить к рассмотрению физических уровней, рассмотрим одну из составляющих физического уровня, до сих пор не упомянутую, а именно: скремблирование.
Скремблирование
Одна из особенностей, лежащих в основе современных передатчиков, благодаря которой данные можно передавать с высокой скоростью, — это предположение о том, что данные, которые предлагаются для передачи, поступают, с точки зрения передатчика, случайным образом. Без этого предположения многие преимущества, получаемые за счет применения остальных составляющих физического уровня, остались бы нереализованными. Однако вполне вероятно и часто происходит на практике, что принимаемые данные не вполне случайны и на самом деле могут содержать повторяющиеся наборы и длинные последовательности нулей и единиц. Скремблирование (перестановка элементов) — это метод, посредством которого принимаемые данные делаются более похожими на случайные; достигается это путем перестановки битов последовательности таким образом, чтобы превратить ее из структурированной в похожую на случайную. Эту процедуру иногда называют отбеливание (whitening) потока данных. Дескремблер (descrambler) приемника затем выполняет обратное преобразование этой случайной последовательности с целью получения исходной структурированной последовательности. Большинство из способов скремблирования относится к числу самосинхронизирующихся; это означает, что дескремблер способен самостоятельно синхронизироваться со скремблером.