Персональные беспроводные сети
06.09.2018
Большинство используемых в настоящее время стандартов беспроводных сетей разработано Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE). Именно на них мы и остановимся.
Согласно приведенной выше классификации беспроводных сетей их можно разделить на персональные (WPAN), локальные (WLAN), городские (WMAN) и глобальные (WWAN) сети. Стандарты IEEE относятся только к трем последним типам беспроводных сетей.
Как работает беспроводная технология Wi-Fi
Персональные беспроводные сети
Персональные беспроводные сети находятся в ведении рабочей группы стандарта 802.15. В рамках стандарта определено четыре группы, решающие различные задачи.
Таблица 1.1
| Стандарт | Описание |
| IEEE 802.15.1 | Персональные беспроводные сети на основе технологии Bluetooth |
| IEEE 802.15.2 | Совместное использование сетей WPAN с другими беспроводными технологиями |
| IEEE 802.15.3 | Высокопроизводительные персональные беспроводные сети (High Rate WPAN) |
| IEEE 802.15.4 | Энергосберегающие персональные беспроводные сети (Low Rate WPAN) |
Стандарт IEEE 802.15.1-2002 основан на спецификации Bluetooth 1.1. В стандарте описываются канальный и физический уровни. В 2005 г. была опубликована обновленная версия IEEE
Как пользоваться Вай-Фай? Как подключить беспроводной Интернет?
802.15.1- 2005. Благодаря технологиям, описанным в документе 802.15.2- 2003, мы имеем возможность одновременно работать с Bluetooth и беспроводными сетями стандарта 802.11.
Рабочая группа 802.15.3 работает над несколькими стандартами, наиболее перспективным из которых является 802.15.3Ь, позволяющий реализовать скорость передачи до 55 Мбит/с. Рабочая группа 802.15.3Ь занимается улучшением канального уровня WPAN. Стандарт 802.15.3с разрабатывается для высокоскоростной (2…3 Гбит/с) передачи данных в миллиметровом диапазоне (57…64 ГГц).
Стандарт 802.15.4-2003 широко известен под торговой маркой ZigBee. Этот стандарт описывает физический уровень (802.15.4а) направленный на использование в устройствах с чрезвычайно низким энергопотреблением, время работы которых от одной батарейки исчисляется годами. Название ZigBee охватывает набор прикладных протоколов, основанных на стандарте 802.15.4, которые поддерживаются организацией ZigBee Alliance. В ближайшее время ожидается выход стандарта 802.15.4Ь, описывающего ряд улучшений, включающих гибкие настройки безопасности, упрощение протокола и устранение обнаруженных проблем.
Протокол Bluetooth
Название протокола Bluetooth происходит от имени короля Дании Харальда Синезубого (Harald Bluetooth), известного своими дипломатическими талантами. По идее авторов названия Bluetooth, идя по стопам своего исторического предшественника, помогает различным устройствам «понимать» друг друга. Руническое написание первых букв его имени используется в качестве хорошо известного логотипа Bluetooth. Поскольку Bluetooth разрабатывался для обмена данными между различными устройствами (КПК, клавиатуры, телефоны, ноутбуки и т.д.), он ориентирован на низкий расход электроэнергии и небольшой радиус действия.
Существует три класса устройств, поддерживающих протокол Bluetooth, которые различаются мощностью передатчика.
Таблица 1.2 Характеристики различных классов устройств
| Класс | Максимальная мощность, мВт | Радиус действия, м |
| 1 | 100 (20 dBm) | 100 |
| 2 | 2,5 (4 dBm) | 10 |
| 3 | 1 (0 dBm) | 1 |
Указанные расстояния могут быть значительно увеличены путем использования направленной антенны. Поскольку частотный диапазон устройств Bluetooth совпадает с используемым стандартом 802.11 b/g, могут быть использованы антенны, предназначенные для этих устройств. Так, в широко известной Bluetooth-винтовке (http://www.thg.ru/network/2005031 б/index.html), обеспечивающей возможность взаимодействия на расстоянии свыше километра, используется стандартная направленная антенна для 802.11 b/g. Но, поскольку найти устройство Bluetooth с разъемом для подключения внешней антенны практически невозможно, тем, кто решит обзавестись подобной системой, придется немного поработать паяльником.
В протоколе используется диапазон ISM 2,4 ГГц, что позволяет работать при отсутствии прямой видимости. Поскольку данный диапазон достаточно сильно загружен, в том числе и другими беспроводными сетями, остро встает вопрос совместимости. Для снижения вероятности возникновения интерференции с другими беспроводными сетями Bluetooth используют методы частотных скачков и адаптивных частотных скачков (Adaptive Frequency Hoping Spread Spectrum, AFHSS). При этом канал (т.е. последовательность частот, между которыми переключаются приемник и передатчик), состоящий из 79 частотных подканалов в 1 МГц, постоянно изменяется на основе псевдослучайной последовательности. Поскольку количество скачков достаточно велико (до 1600/с), то мощность на каждой из частот небольшая, что снижает уровень помех для других систем. Использование метода часточных скачков требует синхронизации всех работающих устройств, что предусмотрено в спецификации стандарта Bluetooth.
Протокол Bluetooth поддерживает как синхронный (Synchronous Connection-Oriented, SCO), так и асинхронный режим (Asynchronous Connectionless, ACL) передачи данных. Синхронный режим используется в основном для передачи голосовой информации.
Существует несколько вариантов стандарта Bluetooth. Первые из них, Bluetooth 1.0 и 1.0В имели ряд серьезных проблем с совместимостью. Кроме того, протокол требовал обязательной передачи значения МАС-адреса (BD_ADDR) в процессе установления соединения, что негативно сказывается на анонимности устройств .Большинство современных устройств основано на версиях Bluetooth 1.1 и 1.2, в которых исправлены недочеты предыдущих вариантов, увеличена пропускная способность, решены проблемы совместного использования с другими беспроводными сетями. Максимальная скорость передачи данных устройств первой версии 723,1 кбит/м.
Устройства, поддерживающие протокол Bluetooth 2.0, обратно совместимы с предыдущими версиям. Основным улучшением является увеличение пропускной способности до 2,1 Мбит/с (Enhanced Data Rate, ERD).