Langattomat lähiverkot

Esitys aiheesta: "Langattomat lähiverkot"— Esityksen transkriptio:

1 Langattomat lähiverkot
Ville Haanperä Tiina Sinisalo

2 Langaton tiedonsiirto
Siirtotienä ympäristö, käytännössä ilma ”näköyhteys” Tarjoaa siirtyvän tietoliikenteen mahdollisuuden Radioaallot, infrapuna

3 Taajuusalueet Langattomissa verkoissa käytetään useita erilaisia taajuusalueita (100MHz ~ 100GHz) Samanaikaisesti käytettävät laitteet tarvitsevat erillisiä kanavia yhteentörmäyksien välttämiseksi. Valtioilla on omat sääntönsä taajuusalueista sekä niiden käytöstä.

4 Ongelmia Samoja ongelmia kuin johtimissa Uusia ongelmia Vaimeneminen
ISI eli signaalin sisäinen häirintä Uusia ongelmia Häipyminen Monitie-eteneminen Katvealueet Doppler-ilmiö

5 Vaimeneminen Signaalin edetessä sen teho heikkenee
Vaimeneminen riippuu taajuudesta ja ympäristöstä

6 Häipyminen Nopea häipyminen Hidas häipyminen
Signaalin tehon nopea muutos Aiheutuu monitie-etenemisestä Hidas häipyminen Tehon keskiarvon muutos Aiheutuu ympäristön muutoksista liikkuessa

7 Monitie-eteneminen Radiolähetin säteilee signaalia joka suuntaan tai tietylle sektorille. Radioaaltojen osuessa ympäristön esteisiin ne muuttavat suuntaa ja jatkavat uudella reitillä. Signaali kulkee useita eripituisia reittejä, joten pidemmän reitin kulkenut signaali tulee perille viiveellä. Signaalit summataan, joten viiveen takia summattavissa signaaleissa on vaihe-eroa, joka aiheuttaa vääristymiä

8 Monitie-eteneminen

9 MIMO Monitie-etenemistä käytetään hyväksi MIMO (Multiple in/Multiple out) -tekniikassa. useita antenneja, yhdistetään näiltä saatavia signaaleja.

10 WLAN IEEE:n 802.11–standardiperhe Radioliikenne Infrapunalinkki
Liikennöinti millä tahansa standardilla tai valmistajakohtaisella protokollalla. Yleisin TCP/IP

11 OSI-mallin siirtokerros
Jakautunut kahteen osaan siirtotien ohjaus LLC vuoronvaraus MAC LLC-kehys; otsikosta löytyy käytössä olevan protokollan tunnukset ja ohjauskenttä SNAP-kehys

12 OSI-mallin siirtokerros-MAC
Kehystää LLC-kehyksen ja muodostaa MAC-tietosähkeen Otsikosta löytyy kehyksen ohjaustiedot, vuoronvarauksen kesto, sekvenssitiedot, radiotiellä käytettävät osoitteet sekä tarkistussumma Määrittelee kehysten väliset ajat sekä CSMA/CA–vuoronvarauksen Datakehyksen kuittaukset ja puskurointi

13 OSI-mallin fyysinen kerros
Jakautunut kahteen osaan konvergenssiprotokolla PLCP PMD PLCP sovittaa suurimman mahdollisen bittinopeuden ja kehystää MPDU:n PPDU-kehykseen PDM määrittelee käytettävän kanavointitavan, hajaspektritekniikan sekä modulaation.

14 Vuoronvaraus verkoissa käytetään CSMA/CA-vuoronvarausta (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). CSMA/CD-vuoronvarausta ei voida käyttää, koska verkossa syntyisi paljon törmäyksiä.

15 CSMA/CA CSMA/CA-vuoronvaraus antaa mahdollisuuden toteuttaa virtuaalista kantoaallon kuuntelua. Lähettimet pyytävät tukiasemalta lähetysvuoron ennen lähetystään.

16 Verkkotopologiat Ad-hoc –verkko infrastruktuuriverkko

17 Ad-hoc Ad-hoc -verkot soveltuvat muutaman osapuolen väliseen tietojen vaihtamiseen. Ad-hoc –verkkoja tarvitaan laitteissa, joissa ei ole tarvetta suuren tietoverkon sisällölle. Ei tukiasemia Luodaan yleensä hetkelliseen tarpeeseen

18 Independent Basic Service Set

19 Infrastruktuuriverkot
Asiakas/palvelin –toteutus Tukiasema toimii palvelimena Asiakkaiden välinen liikenne tukiaseman kautta Tukiasemia voi olla useita, jolloin ne muodostavat runkoverkon

20 Extended Service Set

21 Soluverkko Useita limittäisiä verkkosoluja
Kattaa yleensä tasaisesti koko verkon ääriviivojen sisäisen alueen Esimerkiksi matkapuhelinverkot

22 Roaming Soluverkoissa solusta toiseen siirrytään yhteyden katkeamatta
Roaming solujen välillä tapahtuu siten, että langaton verkkolaite haistelee jatkuvasti verkon tukiasemia. Havaitessaan paremman yhteyden, siirtyy laite käyttämään kyseistä tukiasemaa.

23 Hajaspektritekniikat
Radiolähetys hajautetaan kantoaallon molemmille puolille Tiedonsiirto näyttää pelkältä taustakohinalta

24 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
Bittijono hajautetaan laajemmalle taajuusalueelle ja lähetetään rinnakkain Barker- sekä CCK-hajautus Signaalit lähetetään tiettyä taajuuskaistaa käyttäen. DSSS avulla saavutetaan suurempi siirtonopeus kuin FHSS avulla

25 Barker-hajautus

26 Suomessa käytettävät kanavat
Kanavat toimivat 2,4 – 2,485 GHz taajuusalueella ja ne on jaettu 5 MHz välein (Suomessa 13)

27 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)
Signaali pilkotaan ja se lähetetään yhdellä taajuudella kerrallaan vaihdellen taajuutta 2,4 GHz kaistalla on Suomessa käytössä 79 kanavaa Euroopan alueella käytetään kolmea hyppyryhmää DSSS parempi häiriönsietokyky

28 FHSS Lähetystaajuutta vaihdetaan vähintään 400 ms välein ja hypyn on tapahduttava vähintään 6 MHz päähän edellisestä kanavasta

29 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Data siirretään lukuisilla toisiaan häiritsemättömillä taajuuskanavilla (alikanavat) yhtä aikaa Sietää hyvin häiriöitä ja hyödyntää koko taajuuskaistan spektrin tehokkaasti

30 OFDM Alikanavien välissä ei käytetä varokaistaa, vaan kanavien taajuusspektrit valitaan siten, että kunkin kanavan keskitaajuudella muiden kanavien spektri on nolla

31 Standardit ja niiden käyttämät hajaspektritekniikat
– FHSS, DSSS 802.11b – DSSS 802.11a – OFDM 802.11g - OFDM

32 Standardit Standardi Bittinopeus Hajotus Modulaatio 802.11, 802.11b DSSS 1 Mbps Barker DBPSK 2 Mbps DQPSK 5,5 Mbps CCK 11 Mbps

33 Bittejä per kantoaalto
Standardi Bittinopeus Modulaatio Bittejä per kantoaalto OFDM 6 BPSK 1 9 12 QPSK 2 18 24 16-QAM 4 36 48 64-QAM 54

34 WLAN-standardit IEEE:n LMSG –työryhmä (LAN/MAN Standardization Group) aloitti langattoman verkkotekniikan standardin kehittämisen vuonna 1990 OSI-mallin fyysisen kerroksen ja siirtokerroksen alemman osan

35 802.11 Julkaistu 2,4 GHz 2 Mbps Kantomatka noin metriä

36 802.11b Julkaistu 1999 parantamaan tiedonsiirron nopeutta 2.4 GHz
11 Mbps Kantomatka noin metriä

37 802.11a Julkaistu 1999 Mahdollistaa useamman kaistan käytön nopeamman tiedonsiirron saavuttamiseksi 5 GHz 54 Mbps Kantama noin metriä 5 GHz taajuuskaista monissa maissa varattu muuhun käyttöön

38 802.11g Julkaistu 2003 2,4 GHz 54 Mbps Kantama noin metriä

39 802.11n Nostaa 802.11a- ja 802.11g–standardien tiedonsiirtonopeutta
250 Mbps Tavoitteena nykyisiä verkkoja pidempi toimintaetäisyys

40 Standardi 802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11n Teoreettinen
siirtonopeus 1 Mbps 2 Mbps 11 Mbps 54 Mbps Arvio 250+ Mbps Käyttötaajuus 2,4 GHz 5 GHz Yhteensopivuus 802.11a, 802.11b, EIRP-teho (FIN) 100 mW 200 mW Käyttökohteet (FIN) Sisä- ja ulkotiloissa Vain sisätiloissa Kanavia yhteensä 14 12

41 Muut standardit 802.11e mahdollistaa QoS–palveluiden käytön
802.11h on kehitysversio standardista a 802.11i parantaa langattomien verkkojen turvallisuutta

42 Verkon toteutus Vaatimusten määrittely Verkkosuunnitelma Katselmus
Asennus Toiminnan varmistus

43 HiperLAN HiperLAN/1 1998 HiperLAN/2 2000 5 GHz 54 Mbps

44 Bluetooth 2,4 GHz Toimintasäde vaihtelee lähetystehosta riippuen metristä noin sataan metriin point-to-point point-to-multipoint

45 NMT-taajuuksien uusiokäyttö
450 MHz flash OFDM

46 Yhteenveto WLAN saavuttanut kansainvälisesti vahvan aseman
Kehitetään jatkuvasti Tuki monissa laitteissa Akku, liikkuvuus