Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Никто (пока что) не смотрит на экранах мобильных телефонов двухчасовые фильмы с высоким разрешением. Даже UMTS, похоже, неизменит ситуацию. Короче говоря, запросы у пользователей беспроводных региональных сетей гораздо выше, чем у владельцев мобильных аппаратов. Следовательно, нужна совсем другая система. Вопрос о возможном использованиистандарта 802.16 для мобильных приложений остается открытым. Он не подразумевает этого, но такая возможность, в принципе, есть.
На сегодняшний деньведется беспроводное обслуживание исключительно стационарных абонентов.Стандарт 802.16: стек протоколовНабор протоколов, используемый стандартом 802.16, показан на рис. 4.28. Общаяструктура подобна другим стандартам серии 802, однако здесь мы видим большейодуровней. Нижний подуровень занимается физической передачей данных. Используется обычная узкополосная радиосистема с обыкновенными схемами модуляции сигнала. Над физическим уровнем находится подуровень сведения (с уда|>ением на второй слог), скрывающий от уровня передачи данных различия технологий.
На самом деле, в стандарте 802.11 можно найти нечто подобное, простокомитет не потрудился дать этому название в стиле модели OSI.- Хотя мы и не показали этого на рисунке, уже разрабатываются два новых протокола физического уровня. Стандарт 802.16а будет поддерживать OFDM в диапазоне 2-11 ГГц. 802.16b сможет работать в 5-гигагерцевом ISM-диапазоне. ОбеВДриации на тему 802.16 представляют собой попытки приблизиться к 802.11.Уровень передачи данных состоит из трех подуровней. Нижний из них относится к защите информации, что очень критично для сетей, в которых передачаДанных осуществляется в эфире^ физически никак не защищенном от прослушиМния.
В сетях 802.11 в прямом смысле слова «стены помогают» скрыть инфор,. Мацию от несанкционированного доступа. На этом подуровне производится|, (Цифрация, дешифрация данных, а также управления ключами доступа.356Глава 4. Подуровень управления доступом к средеШирокополосные беспроводные сети357ВерхниеуровниПодуровень сведения отдельных сервисовОбщая часть подуровня MACУровеньпередачиданныхПодуровень защиты информацииПодуровень сведения технологий передачиПодуровень, зависящийот физической средыQPSKQAM-16QAM-64Физическийуровеньи/Рис. 4.28. Стек протоколов 802.16Затем следует общая часть подуровня MAC.
Именно на этом уровне иерархии располагаются основные протоколы — в частности, протоколы управленияканалом. Идея состоит в том, что базовая станция контролируют всю систему.Она очень эффективно распределяет очередность передачи входящего трафикаабонентам, немалую роль играет и в управлении исходящим трафиком (от абонента к базовой станции). От всех остальных стандартов 802.x 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 логическойсвязи в других протоколах 802.x. Его функция заключается в организации интерфейса для сетевого уровня. Сложность здесь состоит в том, что стандарт802.16, по идее разработчиков, должен быть полностью совместимым как с дейтаграммными протоколами (например, РРР, IP и Ethernet), так и с ATM. Возникает проблема: пакетные протоколы — это протоколы без установления соединения, a ATM ориентирован на установление соединения. Это означает, что любоесоединение с использованием ATM должно отображаться на соединение 802.16.Это осуществляется без проблем. Но куда прикажете отображать пришедшийIP-пакет? Решением этой проблемы занимается подуровень сведения сервисов.Стандарт 802.16: физический уровеньКак было сказано ранее, широкополосным беспроводным сетям необходим широкий частотный спектр, который можно найти только в диапазоне от 10 до66 ГГц.
Миллиметровые волны обладают одним интересным свойством, котороеотсутствует 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 каждомсекторе будут свои пользователи. Секторы не зависят друг от друга, чего не скажешь о сотовой радиосвязи, в которой сигналы распространяются сразу по всемнаправлениям.aid .
шыQAM-64 (6 бит/бод)шQPSK (2 бит/бод)Рис. 4.29. Оперативная среда передачи данных сетей 802.16Поскольку мощность сигнала передаваемых миллиметровых волн сильноуменьшается с увеличением расстояния от передатчика (то есть базовой станции), то и соотношение сигнал/шум также понижается. По этой причине 802.16использует три различных схемы модуляции в зависимости от удаления абонентской станции.
Если абонент расположен недалеко от БС, то применяется QAM-64с шестью битами на отсчет. На среднем удалении используется QAM-16 и 4 бита/бод. Наконец, если абонент расположен далеко, то работает схема QPSK сДвумя битами на отсчет. Например, при типичной полосе спектра 25 МГц QAM-64Дает скорость 150 Мбит/с, QAM-16 - 100 Мбит/с, a QPSK - 50 Мбит/с. Другийй словами, чем дальше находится абонент от базовой станции, тем ниже скорость передачи данных (то же самое мы наблюдали в ADSL, см. рис.
2.23). Фазовые диаграммы всех трех методов были показаны на рис. 2.21.Перед разработчиками сетей 802.16 стояла трудная задача: необходимо былосрздать широкополосную систему с учетом приведенных ранее физических ограничений. Для этого следовало продумать наиболее эффективный способ использования доступного спектра. Схемы работы стандартов GSM и DAMPS были отвергнуты сразу: и там, и там для входящего и исходящего трафика используютсяхоть и разные, но эквивалентные по ширине полосы частот. Для голосовой связиэто действительно логично, но при работе в Интернете предоставление широкойполосы для исходящего трафика является непозволительной роскошью.
Стандарт 802.16 обеспечивает гибкость распределения полосы пропускания. Применяются две схемы модуляции: FDD (Frequency Division Duplexing — дуплекснаясвязь с частотным разделением) и TDD (Time Division Duplexing — дуплексная№язь с временным разделением). Последний метод показан на рис. 4.30.
ЧтоЭДесь происходит? Базовая станция периодически передает кадры, разделенныена временные интервалы. Первая часть временных интервалов отводится подВходящий трафик. Затем следует защитный интервал (разделитель), позволяю-358Широкополосные беспроводные сетиГлава 4. Подуровень управления доступом к средещий станциям переключать режимы приема и передачи, а за ним — интервалыисходящего трафика. Число отводимых тактов может динамически меняться,что позволяет подстроить пропускную способность под трафик каждого из направлений.Кадр 2Кадр 1ВходящийтрафикИсходящийтрафикЗащитныйинтервалКадр 3ВременнойинтервалРис.
4.30. Дуплексная связь с временным разделением: кадры и временные интервалыВходящий трафик разбивается на временные интервалы базовой станцией.Она полностью контролирует это направление передачи. Исходящий трафик отабонентов управляется более сложным образом и зависит от требуемого качества обслуживания. Мы еще вернемся к распределению временных интервалов,когда будем обсуждать подуровень MAC.Еще одним интересным свойством физического уровня является его способность упаковывать несколько соседних кадров MAC в одну физическую передачу. Это дает возможность повысить эффективность распределения спектрапутем уменьшения числа различных преамбул и заголовков, столь любимых физическим уровнем.Необходимо также отметить, что для непосредственного исправления ошибок на физическом уровне используется код Хэмминга.
Почти все сетевые технологии просто полагаются на контрольные суммы и обнаруживают ошибки сих помощью, запрашивая повторную передачу испорченных фрагментов. Но приширокополосной беспроводной связи на больших расстояниях возникает столько ошибок, что их обработкой приходится заниматься физическому уровню, хотя на более высоких уровнях и применяется метод контрольных сумм. Основнаязадача коррекции ошибок на физическом уровне состоит в том, чтобы заставитьканал выглядеть лучше, чем он есть на самом деле (точно так же компакт-дискикажутся столь надежными носителями только лишь благодаря тому, что большеполовины суммарного числа бит отводится под исправление ошибок на физическом уровне).Стандарт 802.16: протокол подуровня MACИтак, уровень передачи данных разделен на три подуровня, как показано нарис. 2.28. Поскольку мы не будем вплоть до восьмой главы касаться принциповкриптографии, то сейчас нет смысла пояснять работу подуровня защиты информации.
Достаточно сказать, что для сокрытия передаваемых данных применяетсяшифрация, причем шифруются только сами данные; а заголовки не шифруются.Это означает, что нехороший дядя может узнать, кто с кем разговаривает, но неможет подслушать содержание разговора.359Если вы уже знакомы с криптографией, то далее" приводится один абзац, изкоторого 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 RSA с открытым ключом (сертификатХ.509). Сама передаваемая информация шифруется с помощью симметричногокриптографического ключа: либо DES с цепочкой цифровых блоков, либо тройной DES с двумя ключами.
Вскоре, возможно, будет добавлен AES (Rijndael).Целостность данных проверяется алгоритмом SHA-1. Ну что, не очень страшный абзац получился?Теперь перейдем к общей части подуровня MAC. Кадры MAC всегда занимают целое число временных интервалов физического уровня. Каждый кадр разбит на части, первые две из которых содержат карту распределения интерваловмежду входящим и исходящим трафиком.
Там находится информация о том, чтопередается 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 базоваястанция, которая определяет, что разместить в каждой части кадра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
