Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 96
Текст из файла (страница 96)
На этом подуровне производится Фифрация, дешифрация данных, а также управления ключами доступа. 356 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде Верхние уровни Уровень передачи данных Физический уровень Подуровень, зависящий от физической среды Рис. 4.2В. Стек протоколов 802Л 6 Затем следует общая часть подуровня МАС.
Именно на этом уровне иерархии располагаются основные протоколы — в частности, протоколы управления каналом. Идея состоит в том, что базовая станция контролируют всю систему. Она очень эффективно распределяет очередность передачи входящего графика абонентам, немалую роль играет и в управлении исходящим трафиком (от абонента к базовой станции). От всех остальных стандартов 802.х МАС-подуровень стандарта 802.16 отличается тем, что он полностью ориентирован на установку соединения. Таким образом можно гарантировать определенное качество обслуживания при предоставлении услуг телефонной связи и при передаче мультимедиа. Подуровень сведения отдельных сервисов играет роль подуровня логической связи в других протоколах 802.х.
Его функция заключается в организации интерфейса для сетевого уровня. Сложность здесь состоит в том, что стандарт 802.16, по идее разработчиков, должен быть полностью совместимым как с дейтаграммными протоколами (например, РРР, 1Р и ЕгЬегпег), так и с АТМ.
Возникает проблема: пакетные протоколы — это протоколы без установления соединения, а АТМ ориентирован на установление соединения. Это означает, что любое соединение с использованием АТМ должно отображаться на соединение 802,16. Это осуществляется без проблем. Но куда прикажете отображать пришедший 1Р-пакет? Решением этой проблемы занимается подуровень сведения сервисов. Стандарт 802.16: физический уровень Как было сказано ранее, широкополосным беспроводным сетям необходим широкий частотный спектр, который можно найти только в диапазоне от 10 до 66 ГГц.
Миллиметровые волны обладают одним интересным свойством, которое отсутствует у более длинных микроволн: они распространяются не во всех направлениях (как звук), а по прямым линиям (как свет). Следовательно, на базовой станции должно быть установлено множество антенн, покрывающих различные секторы окружающей территории, как показано на рис. 4.29.
В каждом секторе будут свои пользователи. Секторы не зависят друг от друга, чего не скажешь о сотовой радиосвязи, в которой сигналы распространяются сразу по всем направлениям. Широкополосные беспроводные сети 387 "' е~"МВйрттффф!фф~йфцффф-~~ф';.~~~-ихгататя~и ' Рис. 4.29. Оперативная среда передачи данных сетей ЗО2.!б Поскольку мощность сигнала передаваемых миллиметровых волн сильно уменьшается с увеличением расстояния от передатчика (то есть базовой станции), то и соотношение сигнал/шум также понижается. По этой причине 802.16 использует три различных схемы модуляции в зависимости от удаления абонентской станции. Если абонент расположен недалеко от БС, то применяется ЯАМ-64 с шестью битами на отсчет, На среднем удалении используется ЯАМ-16 и 4 бита/бод.
Наконец, если абонент расположен далеко, то работает схема ЯРЖ с двумя битами на отсчет. Например, при типичной полосе спектра 25 МГц ЯАМ-64 дает скорость 150 Мбит/с, ЯАМ-16 — 100 Мбит/с, а ЯР5К вЂ” 50 Мбит/с. ДругиЙй словами, чем дальше находится абонент от базовой станции, тем ниже скоРость передачи данных (то же самое мы наблюдали в АРЯ., см. рис. 2.23).
Фазовые диаграммы всех трех методов были показаны на рис. 2.21. Перед разработчиками сетей 802.16 стояла трудная задача: необходимо было Создать широкополосную систему с учетом приведенных ранее физических ограййчений. Для этого следовало продумать наиболее эффективный способ использования доступного спектра. Схемы работы стандартов СЗМ и РАМР5 были отвергнуты сразу: и там, и там для входящего и исходящего трафика используются хоть и разные, но эквивалентные по ширине полосы частот. Для голосовой связи зто действительно логично, но при работе в Интернете предоставление широкой полосы для исходящего трафпка является непозволительной роскошью. Стандарт 802.16 обеспечивает гибкость распределения полосы пропускания.
ПримеИпются две схемы модуляции: РРР (Егет(цепсу Р(т1з(оп Рпр!ех1пй — дуплексная связь с частотным разделением) и ТРР (Типе Р1т|з1оп Рцр!ех1п8 — дуплексная ввязь с временным разделением). Последний метод показан на рис. 4.30. Что здесь происходитт Базовая станция периодически передает калры, разделенные иа временные интервалы. Первая часть временных интервалов отводится под входящий трафик. Затем следует защитный интервал (разделитель), позволяю- 358 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде Исходящий трафик Входящий трафик Временной интервал Защитный интервал Рис. 4.30. Дуплексная связь с временным разделением: кадры и временные интервалы Входящий трафик разбивается иа временные интервалы базовой станцией. Оиа полностью контролирует это направление передачи.
Исходящий график от абонентов управляется более сложным образом и зависит от требуемого качества обслуживания. Мы еше вернемся к распределению временных интервалов, когда будем обсуждать подуровень МАС. Еше одним интересным свойством физического уровня является его способность упаковывать несколько соседних кадров МАС в одну физическую передачу. Это дает возможность повысить эффективность распределения спектра путем уменьшения числа различных преамбул и заголовков, столь любимых физическим уровнем. Необходимо также отметить, что для непосредственного исправления ошибок иа физическом уровне используется код Хэммиига. Почти все сетевые технологии просто полагаются иа контрольные суммы и обнаруживают ошибки с их помощью, запрашивая повторную передачу испорченных фрагментов.
Но при широкополосной беспроводной связи иа больших расстояниях возникает столько ошибок, что их обработкой приходится заниматься физическому уровню, хотя иа более высоких уровнях и применяется метод контрольных сумм. Основная задача коррекции ошибок иа физическом уровне состоит в том, чтобы заставить канал выглядеть лучше, чем ои есть иа самом деле (точно так же компакт-диски кажутся столь надежными носителями только лишь благодаря тому, что больше половины суммарного числа бит отводится под исправление ошибок иа физическом уровне). Стандарт 802.16: протокол подуровня МАС Итак, уровень передачи данных разделен иа три подуровня, как показано иа рис.
2.28. Поскольку мы ие будем вплоть до восьмой главы касаться принципов криптографии, то сейчас иет смысла пояснять работу подуровня зашиты информации. Достаточно скааать, что для сокрытия передаваемых данных применяется шифРация, причем шифруются только сами данные; а заголовки ие шифруются. Это означает, что нехороший дядя может узнать, кто с кем разговаривает, ио ие может подслушать содержание разговора. ший станциям переключать режимы приема и передачи, а за иим — интервалы исходящего трафика. Число отводимых тактов может динамически меняться, что позволяет подстроить пропускную способность под трафик каждого из на- правлений.
Широкополосные беспроводные сети 359 Если вы уже знакомы с криптографией, то далее приводится один абзац, из которого вы поймете, какие именно принципы применяются подуровнем защиты информации. В противном случае в следующем абзаце вы найдете мало знакомых слов. Лучше перечитать его после ознакомления с главой 8. Когда абонент соединяется с базовой станцией, выполняется взаимная идентификация с использованием алгоритма КЗА с открытым ключолт (сертифпкат Х,509).
Сама передаваемая информация шифруется с помощью симметричного криптографического ключа: либо 1)ЕБ с цепочкой цифровых блоков, либо тройной ПЕБ с двумя ключами. Вскоре, возможно, будет добавлен АЕЯ (Кцп8ае1). Целостность данных проверяется алгоритмом БНА-1. Ну что, не очень страшный абзац получился? Теперь перейдем к общей части подуровня МАС. Кадры МАС всегда занимают целое число временных интервалов физического уровня.
Каждый кадр разбит на части, первые две из которых содержат карту распределения интервалов между входящим и исходящим трафиком. Там находится информация о том, что передается в каждом такте, а также о том, какие такты свободны. Карта распределения входящего потока содержит также разнообразные системные параметры, которые важны для станций, только что подключившихся к эфиру, Канал входящего трафика устроен довольно просто, поскольку есть базовая станция, которая определяет, что разместить в каждой части кадра.
С исходящим каналом все несколько сложнее, поскольку имеются конкурирующие между собой станции, желающие получить доступ к нему. Его распределение тесно связано с вопросом качества обслуживания. Определены четыре класса сервисов: 1. Сервис с постоянной битовой скоростью.
2. Сервис реального времени с переменной битовой скоростью. 3. Сервис, работающий не в реальном масштабе времени, с переменной битовой скоростью. 4. Сервис с обязательством приложения максимальных усилий по предоставлению услуг. Все предоставляемые стандартом 802.16 сервисы ориентированы на соединение, и каждое соединение получает доступ к одному из приведенных ранее классов сервиса.
Это определяется при установке связи. Такое решение сильно отличается как от 802.11, так и от Е111егпец где отсутствовали какие-либо намеки на Установление соединения на подуровне МАС. Сервис с постоянной битовой скоростью предназначен для передачи несжатой речи, такой, какая передается по каналу Т1. Здесь требуется передавать предопределенный объем данных в предопределенные временные интервалы. Это Реализуется путем назначения каждому соединению такого типа своих интервалов После того как канал оказывается распределенным, доступ к временным интервалам осуществляется автоматически, и нет необходимости запрашивать каждый из них по отдельности.
Сервис реального масштаба времени с переменной битовой скоростью применяется при передаче сжатых мультимедийных данных и других программных 360 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде приложений реального времени. Необходимая в каждый момент времени пропускная способность может меняться. Та или иная полоса выделяется базовой станцией, которая опрашивает через определенные промежутки времени абонента с целью выявления необходимой на текущий момент ширины канала.
Сервис, работающий не в реальном масштабе времени, с переменной битовой скоростью предназначен для интенсивного трафика — например, для передачи файлов большого объема. Здесь базовая станция тоже опрашивает абонентов довольно часто, но не в строго установленные моменты времени. Абонент, работающий с постоянной битовой скоростью, может установить в единицу один из специальных битов своего кадра, тем самым предлагая базовой станции опросить его (это означает, что у абонента появились данные, которые нужно передать с новой битовой скоростью).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
