По теме «Интерфейс стандарта Wi-Fi»

Реферат по предмета «Арх. и ЭВМ»

Выполнил: Панкратов Дмитрий Олегович

студент 2 курса, группы 3Т

Специальности 230401 «Информационные системы»

Проверил: Арутюнян В.С.

Оценка _______________

Подпись______________

Все большую часть рынка коммуникаций занимают устройства для передачи данных без проводов. Беспроводные решения широко применяются как в сетях передачи данных, так и в отдельных системах: для передачи данных в измерительных и управляющих системах, аудио- и видеоинформации в системах защиты и безопасности, кодов в системах навигации, а также для выполнения многочисленных задач M2M (machine-to-machine) автоматизации. Использование технологии WiFi (Wireless Fidelity) также является одним из популярных решенийдля организациибеспроводного доступа в Интернет. Ширина полосы частот стандарта WiFi составляет 2400–2483,5 МГц. WiFi модуль W24 (рис. 1) поддерживает две модификации WiFi стандарта — IEEE 802.11b и IEEE 802.11g. Мощность передатчика составляет 17 дБм (50 мВт) и 15 дБм (32 мВт) соответственно. Выбор режима работы WiFi модуля выполняется при подключении автоматически.

Стандарт IEEE 802.11 описывает общий протокол управления доступом к передающей среде (Media Access Control, MAC) и несколько физических уровней беспроводных локальных сетей. На MAC-уровне решаются задачи по определению занятости радиоканала и управлению физическим уровнем для осуществления передачи фреймов с данными. Рассмотрим отличие стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.11g на физическом уровне. В первом случае в WiFi модуле W24 реализованы следующие схемы модуляции: BPSK, QPSK, CCK, DSSS. Во втором — BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, OFDM [1].

BPSK (Binary Phase Shift Keying) — двоичная фазовая манипуляция, один из основополагающих методов беспроводной передачи данных, основанный на изменении фазы высокой несущей частоты в зависимости от значений двоичных разрядов передаваемого сигнала.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) — квадратурная фазовая манипуляция, она отличается от BPSK использованием 4 возможных сдвигов фазы для каждой пары двоичных разрядов.

CCK (Complementary Code Keying) — кодирование с использованием комплементарных последовательностей, предназначено для увеличения скорости передачи данных и помехоустойчивости.

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) — квадратурная амплитудная модуляция. Биты данных представляются путем изменения центральной частоты передачи данных, а также изменения амплитуды сигналов в дополнение к сдвигам фазы. Применяется для повышения скорости передачи данных. В частности, в 64-QAM используются 64 комбинации фазы и амплитуды для кодирования одного символа разрядностью 6 бит.

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) — расширение спектра методом прямой последовательности, применяется с целью уменьшения как внутренних, так и внешних помех. Несущая частота модулируется цифровым кодом со скоростью передачи битов намного большей, чем полоса частот информационного сигнала.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) — мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам, заключается в распределении модулированного сигнала по нескольким несущим частотам. Вследствие этого удается увеличить скорость передачи данных и снизить влияние помех, связанных с многолучевым распространением [2].

Рассмотрим некоторые функции, реализованные на MAC-уровне. Сканирование — процесс поиска точки доступа. При пассивном сканировании производится анализ уровня сигнала по каждому из доступных каналов с целью выбора соединения с наилучшим качеством сигнала. Данная информация поступает от одной или нескольких точек доступа, которые посылают в широковещательном режиме пакет-маяк (beacon). Пакет-маяк содержит информацию о точке доступа, включая идентификатор зоны обслуживания (SSID — Service Set Identifier) и поддерживаемую скорость передачи данных. В случае активного сканирования новая точка сети посылает широковещательный запрос и получает немедленный ответ в виде beacon-пакета.

В WiFi модуле W24 предусмотрено 3 различных конфигурации каналов: Европа — 13 каналов, США — 11 каналов, Япония — 14 каналов. W24 может работать в двух режимах: Infrastructure Station Mode (рассмотренный выше) и Ad-Hoc Station Mode (режим неплановой сети — Independent Basic Service Set, IBSS). Во втором случае ответственность по распределению beacon-пакетов распределяется между всеми точками.

W24 поддерживает два режима аутентификации: стандартный, основанный на проверке WEP-ключа (Wired Equivalent Privacy), и продвинутый — WPA2 (WiFi Protected Access), основанный на применении симметричного алгоритма блочного шифрования AES (Advanced Encryption Standard). Аутентификация — одна из основополагающих категорий информационной безопасности, гарантирующая обеспечение подлинности путем проверки соответствия субъекта и того, за кого он себя выдает. В WiFi модуле W24 предусмотрены также механизмы защиты данных с использованием алгоритмов SHA (Secure Hash Algorithm, основная задача хеширования состоит в достижении наибольшего изменения выходного значения хеш-функции при незначительном изменении исходных данных) и 3DES (Data Encryption Standard, тройное применение стандартного алгоритма DES для увеличения длины ключа с 56 до 168 бит).

Открытость стандарта WiFi позволяет различным пользователям, применяющим разные платформы, работать в одной и той же беспроводной локальной сети, что является довольно существенным фактором для беспроводных локальных сетей общего доступа. Благодаря этому, модули WiFi обладают преимуществом по сравнению с модулями, использующими другие технологии беспроводной передачи данных. Разрабатывая систему на базе WiFi модуля W24, нет необходимости создавать специальное устройство для сопряжения с персональным компьютером (ПК) или другим стандартным мобильным устройством (карманный ПК, коммуникатор, мобильный телефон).