Agora MEDIA NET Report
Căutare [avansată]
go
//Reviste/Net Report/nr.dec-ian.2007/networking 23 octombrie 2017
Net Report
Librăria
Librăria Byblos
agora ON line
agora ON Line [din galerie...]
ianuarie 2009
PC Rev
PC Rev
decembrie 2008
TIC Biz
TIC Biz
nr.215, 10 decembrie 2008
CPR
Channel Partner România
dec.2008

Versiune imprimantă
Trimite unui prieten

802.11n - Tehnologia LAN de viitor în mediul de întreprindere

802.11n este un standard wireless al IEEE care îmbunătăţeşte semnificativ viteza de trecere şi aria de acoperire. Este singurul standard care operează atât în banda de frecvenţă de 2,4 GHz, cât şi în cea de 5 GHz şi primul care standardizează utilizarea modelului de antenă MIMO.

Mircea Sabău
redactor web
Agora Media

802.11n este un standard wireless pe cale de maturizare al IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) care îmbunătăţeşte semnificativ viteza şi aria de acoperire comparativ cu mai vechile standarde 802.11. 802.11n singurul standard 802.11 care operează atât în banda de frecvenţe de 2,4 GHz cât şi în cea de 5 GHz, fiind primul care standardizează utilizarea modelului de antenă MIMO (multiple input, multiple output). 802.11n este compatibil cu vechile standarde 802.11b/g/a, ceea ce înseamnă că un echipament 802.11n poate comunica şi lucra împreună cu vechile echipamente 802.11. Standardul 802.11n ar putea deveni tehnologia LAN predominantă în mediul de întreprindere.

Caracteristici

Standardul 802.11n defineşte o serie de caracteristici cu rolul de a mări viteza, aria de acoperire, eficienţa transmisiei şi fiabilitatea canalului de comunicaţie. Pentru a asigura şi compatibilitatea cu standardele anterioare, 802.11n trebuie să accepte trei tehnici de modulare la nivelul fizic, utilizate de standardele mai vechi: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), CCK (Complementary Code Keying) şi OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing).

802.11n este primul din standardele 802.11 care înglobează utilizarea modelului de antenă MIMO (Multiple Input, Multiple Output). MIMO poate creşte semnificativ viteza de comunicaţie şi aria de acoperire. De asemenea, 802.11n înglobează o serie de alte caracteristici în sprijinul unor performanţe superioare:

OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing): 802.11n îmbunătăţeşte nivelul fizic OFDM utilizat de standardele 802.11a/g. Aceste îmbunătăţiri măresc viteza datelor pentru un flux singular de la 54Mbps la 65Mbps. Doar echipamentele 802.11n pot beneficia de această viteză de 65 Mbps.

Legarea canalelor: standardele 802.11 anterioare folosesc un singur canal de 20 MHz, dar 802.11n poate lega la un loc două canale pentru a forma un canal de lăţime de bandă dublă de 40 MHz. Dublarea lăţimii de bandă a canalului este o caracteristică foarte importantă a standardului 802.11n.

SDM (Space-division multiplexing): echipamentele 802.11n pot diviza un flux de transmisie în patru fluxuri separate (numite „fluxuri spaţiale”). Fiecare flux spaţial este transmis prin antene separate. Mai multe fluxuri spaţiale înseamnă o viteză mai mare a datelor deoarece prin acelaşi canal se pot transmite mai multe informaţii.

Formarea fasciculului: este o tehnică ce concentrează semnalele radio direct spre antena destinaţie. Când semnalele radio sunt focalizate, antena de recepţie primeşte o energie mai mare a semnalului. Formarea fasciculului îmbunătăţeşte atât aria de acoperire, cât şi toleranţa la interferenţe.

Agregarea cadrelor: agregarea cadrelor permite transmisia mai multor cadre împachetate într-unul singur, mai mare. Astfel se măreşte eficienţa unei reţele în mod mix prin creşterea procentului de timp în care echipamentul 802.11n utilizează canalul, comparativ cu echipamentele mai vechi.

Economie de energie MIMO (Multiple input, multiple output): caracteristica de consum redus de energie MIMO, realizează acest lucru prin utilizarea temporară doar a unei singure antene.

RIFS (Spaţiere inter-cadre redusă): RIFS permite unei staţii să transmită în rafale cadrele, exploatând la maxim accesul la canalul de comunicaţie.

Specificaţii IEEE 802.11

 
802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
Standard aprobat
Iulie 1999
Iulie 1999
Iunie 2003
Neratificat încă
Viteza maximă a datelor
54Mbps
11Mbps
54Mbps
600Mbps
Modulare
OFDM
DSSS sau CCK
DSSS, CCK sau OFDM
DSSS, CCK sau OFDM
Banda de frecvenţe radio
5GHz
2,4GHz
2,4GHz
2,4GHz sau 5GHz
Număr de fluxuri spaţiale
1
1
1
1, 2, 3 sau 4
Lăţimea canalului
20MHz
20MHz
20MHz
20MHz sau 40MHz

Căi multiple

Căi multiple

Cercetătorul italian Guglielmo Marconi (1874-1937) a realizat în 1896 primele teste care au demonstrat că undele radio pot trece dincolo de linia orizontului. Descoperirea iniţială a transmisiei NLOS (Non-Line of Sight) a condus la cercetări ample ale comunicaţiei pe căi multiple. Căile multiple reprezintă fenomenul care apare atunci când semnalele de frecvenţă radio se reflectă din obiectele aflate pe calea canalului de transmisie dintre emiţător şi receptor (vezi figura „Căi multiple”).

Căile multiple cauzează interferenţă, atenuare şi deplasarea de fază a semnalului original. Multă vreme, efectele căii multiple (vezi figura „Efectele căilor multiple”) au fost considerate ca sursă de degradare a semnalului, care trebuie luată în considerare în cazul unui proiectării unui sistem wireless.

Efectele căilor multiple

În 1993, pentru a contracara efectele transmisiei pe căi multiple, Arogyaswami Paulraj şi Thomas Kailath au propus conceptul de multiplexare spaţială utilizând modelul de antenă MIMO. Apoi, în 1996, după 100 de ani de la primele teste ale lui Marconi, Greg Raleigh (student doctorand la Stanford) şi Gerard J. Foschini (inginer la Bell Labs), în mod separat, au elaborat noi abordări ale tehnologiei MIMO, care au stat la baza standardului 802.11n.

MIMO

MIMO este o tehnologie care foloseşte mai multe antene pe laturile emiţător şi receptor (de aceea tehnologiei MIMO i se mai spune tehnologia „antenei inteligente”). MIMO exploatează faptul că semnalele de radiofrecvenţă se reflectă de regulă din obiectele aflate în calea lor, generând fenomenul numit cale multiplă. MIMO foloseşte o tehnică numită multiplexare spaţială prin care se transmit fluxuri de date multiple la aceeaşi frecvenţă, dar prin canale spaţiale diferite. MIMO preia transmisia pe mai multe căi şi o converteşte dintr-un neajuns într-un beneficiu. MIMO face mult mai eficient un canal deoarece multiplexarea spectrală măreşte raportul viteză baud/hertz. Componenta „multiple-input” a denumirii MIMO înseamnă că un echipament WLAN trimite două sau mai multe semnale radio spre mai multe antene, iar „multiple-output” înseamnă că două sau mai multe semnale radio provin de la mai multe antene şi ajung în echipamentul radio.

Sistem MIMO

Viteza de trecere şi aria acoperită

Performanţa wireless este de obicei caracterizată de graficul „viteza de trecere - aria acoperită”. Viteza de trecere este reprezentată de obicei pe axa y, iar aria acoperită pe axa x într-un sistem de coordonate cartezian. Viteza de trecere va scădea pe măsură ce receptorul de îndepărtează de emiţător, adică pe măsură ce creşte aria acoperită. Figura „Graficul viteză de trecere - arie de acoperire” prezintă această curbă pentru trei configuraţii de puncte de acces: 802.11g (gri deschis), 802.11n cu 2x2 MIMO (albastru închis) şi 802.11n cu 3x3 MIMO (albastru deschis). Curbele arată că pe măsură ce viteza scade, distanţa creşte.

Graficul viteză de trecere - arie de acoperire

Producătorii de cipuri se aşteaptă ca viteza de trecere 802.11n să fie mai mare de cel puţin cinci ori faţă de cea 802.11g, iar aria de acoperire de două ori mai mare. Oricum este important de ştiut că performanţele reale sunt dependente de mulţi factori, incluzând interferenţele mediului, designul sistemului, al reţelei şi structura clădirilor. Prin urmare, performanţele 802.11n poate varia de la o firmă la alta, de la o clădire la alta.

Benzile de 2,4 şi 5 GHz

Echipamentele 802.11n pot funcţiona fie în banda de 2,4GHz , fie în cea de 5GHz. Tabelul „2,4 GHz vs. 5 GHz” prezintă gamele benzilor de frecvenţă particulare, utilizarea şi alocarea regională.

2,4 GHz vs. 5 GHz

Banda de frecvenţă Utilizare, alocare regională
2,403-2,483 GHz 802.11b/g, 802.11n, Bluetooth, cuptoare cu microunde
Banda ISM în SUA, disponibilă în aproape toate ţările
5,150-5,250 GHz 802.11a, 802.11n, 802.16 fix/mobil
SUA (U-NII), Canada, Europa, Japonia China
5,250-5,350 GHz 802.11a, 802.11n, 802.16 fix/mobil
SUA (U-NII), Canada, Europa, China
5,470-5,725 GHz 802.11a, 802.11n, 802.16 fix/mobil
SUA (U-NII), Canada, Europa, America Centrală şi Latină, Orientul Mijlociu, Asia
5,725-5,825 GHz Telefoane cordless, 802.11a, 802.11n, 802.16 fix/mobil
Banda U-NII în SUA

Moduri de operare

Un dispozitiv 802.11n poate fi configurat să funcţioneze în trei moduri: mod compatibil cu vechile standarde, mod mixt şi mod Greenfield. Modul compatibil configurează staţia să funcţioneze ca un dispozitiv 802.11a sau 802.11g. În acest mod, staţia 802.11n se prezintă ca un echipament 802.11a/g. Acest mod poate fi utilizat atunci când o companie cumpără un nou echipament 802.11g/a/n, dar nu doreşte să migreze încă spre funcţionarea în 802.11n.

Modul mixt configurează staţia să funcţioneze ca un echipament 802.11n, dar care trebuie să coexiste cu vechile echipamente 802.11 pe acelaşi canal de comunicaţie. În configuraţia mixtă, 802.11n trebuie să asigure protecţia echipamentelor mai vechi 802. Preambulul 802.11n arată ca unul 802.11g. Acesta conţine un câmp mic de date ce indică durata de timp în care transmiţătorul emite. Echipamentele 802.11g trebuie să se conformeze acestei informaţii şi să aştepte ca dispozitivul 802.11n să încheie transmisia înainte de a utiliza canalul. Acest mecanism este foarte eficient deoarece informaţia suplimentară adăugată în preambul consumă doar 8 microsecunde, asigurând compatibilitatea 802.11g.

Modul Greenfield presupune că în reţea funcţionează doar staţii 802.11n, prin urmare nu este necesară nicio protecţie. Modul Greenfield oferă cea mai mare performanţă posibilă, mai mare decât cea a modului mixt.

Staţiile pot utiliza canale cu lăţime dublă fără să se adapteze vechilor dispozitive care pot utiliza doar canale cu o singură lăţime. Problema cu modul Greenfield este aceea că dacă un echipament non-802.11n ajunge în aria de acoperire a 802.11n care funcţionează în modul Greenfield, echipamentul 802.11n nu va proteja traficul de la vechiul dispozitiv şi se va încurca cu pachetele standardului vechi.

Formarea fasciculului de transmisie

Şablonul de radiaţie a unei antene direcţionale

Majoritatea antenelor punctelor de acces din cadrul firmelor şi din locuinţe sunt antene omni-direcţionale care radiază uniform energie în toate direcţiile orizontale. Pe de altă parte, o antenă direcţională concentrează cea mai mare parte a energiei într-o singură direcţie (vezi figura „Şablonul de radiaţie a unei antene direcţionale”).

Formarea fasciculului de transmisie (TBF) este o tehnică care foloseşte antene direcţionale pentru a mări aria de acoperire a sistemului wireless şi, indirect, pentru a îmbunătăţi viteza de trecere. TBF utilizează o serie de antene de transmisie având acelaşi semnal, cu deosebirea că magnitudinile şi fazele sunt ajustate la fiecare transmiţător, aşa încât să rezulte un fascicul concentrat. Dacă se cunoaşte dinainte locaţia receptorului destinaţie, TFB va dirija fasciculul în acea direcţie. TBF concentrează energia, prin urmare îmbunătăţeşte şi puterea semnalului care ajunge la staţia de recepţie.

Agregarea cadrelor

Staţiile 802.11 vechi (de exemplu cele 802.11b) au nevoie de mai mult timp pentru a transmite un cadru, de aceeaşi dimensiune, faţă de o staţie 802.11n deoarece viteza de transmisie este mai mică. Ca rezultat, staţiile vechi consumă o cantitate de timp în exces pe canalul wireless comparativ cu staţiile 802.11n. Standardul 802.11n încearcă să compenseze această pierdere permiţând echipamentelor 802.11n să pună la un loc, într-un singur cadru, mai multe cadre (vezi figura „Agregarea cadrelor”).

Agregarea cadrelor

Există două tipuri de agregare: agregarea transportului şi agregarea pachetelor. Agregarea transportului combină câteva pachete IP într-un singur cadru 802.11n cu un singur CRC pentru nivelul de control al accesului la mediu (MAC). Agregarea pachetelor combină câteva cadre individuale 802.11n într-un singur cadru 802.11n agregat. Fiecare cadru 802.11n individual are propriul CRC.

Spaţiere inter-cadre redusă

Spaţierea inter-cadre redusă (RIFS) micşorează întârzierea dintre transmisia cadrelor, mărind eficienţa în cazul OFDM. RIFS permite unei staţii să păstreze controlul asupra canalului wireless pentru a transfera cadre suplimentare. RIFS este o tehnică destinată trimiterii în rafală a cadrelor.

Economisirea energiei

Într-un sistem MIMO există două moduri de economie a energiei. Economia de energie MIMO reduce puterea consumată prin utilizarea unui singur transmiţător MIMO. Acest mod economiseşte energie prin oprirea unuia sau mai multor transmiţătoare MIMO. Economisirea energiei cu MIMO este diferită faţă de cea a modului U-APSD (Unscheduled Automatic Power Save Delivery) 802.11. U-APSD este utilizată în principal de telefoanele Wi-Fi (Wireless Fidelity). U-APSD opreşte toate transmiţătoarele şi receptoarele pe o perioadă predeterminată de timp. În timpul modului de aşteptare U-APSD, punctul de acces trebuie să stocheze temporar cadrele destinate. Când staţia reintră în funcţiune, punctul de acces transmite staţiei cadrele stocate temporar.

Recomandări

802.11n este o tehnologie WLAN mult mai complexă şi încă nu este standardizată. De aceea, firmele ar trebui să ţină cont de recomandările care urmează.

Produse certificate WFA

Pe parcursul anului 2007 şi, posibil şi în 2008, furnizorii WLAN vor comercializa echipamente WLAN draft-N care nu sunt certificate WFA. Aceste produse pot fi utilizate în laboratoarele de testare, dar pentru producţie trebuie folosite numai produsele certificate WFA. Studiaţi testele şi rezultatele acestora efectuate de terţi pentru a evalua interoperabilitatea şi performanţa produselor înainte de achiziţie.

Vizaţi produsele Draft-N, certificate WFA

Produsele draft-N certificate WFA sunt disponibile încă din toamna acestui an. Cu toate că standardul IEEE nu este încă ratificat, riscul ca produsele draft-N certificate WFA să fie incompatibile cu versiunea finală a 802.11n este redus. Companiile trebuie să utilizeze produsele draft-N, certificate WFA, pentru integrarea lor în reţelele de lucru.

Adoptaţi 802.11n în banda de 5 GHz

Companiile ar trebui să adopte standardul 802.11n în banda de frecvenţă de 5 GHz. Banda de 5 GHz are mult mai multe canale care pot fi utilizate pentru formarea canalelor de lăţime dublă, de 40 MHz.. Suplimentar, banda de 5GHz este mult mai puţin ocupată, prin urmare traficul WLAN va fi afectat de mult mai puţine interferenţe comparativ cu banda de 2,4 GHz.

Utilizaţi legarea canalelor de 40 MHz

Pentru a beneficia de cea mai bună viteză de trecere posibilă WLAN, folosiţi legarea canalelor de 40 MHz. Acest lucru nu este posibil în cazul echipamentelor 802.11 anterioare sau atunci când canalele adiacente sunt deja utilizate.

Utilizaţi staţii 802.11n cu două benzi

Folosiţi staţii cu două benzi. Acestea oferă cea mai mare flexibilitate în cazul adoptării deoarece pot fi utilizate fie în banda de frecvenţă 2,4 GHz, fie în cea de 5 GHz.

Utilizaţi puncte de acces 802.11n cu două benzi

Companiile ar trebui să folosească puncte de acces 802.11n cu două benzi două deoarece acestea pot opera atât în în banda de 2,4 GHz, cât şi în cea de 5 GHz. În plus, punctele de acces cu radio dual pot fi configurate să aibă un modul radio care funcţionează ca punct de acces 802.11g/a, iar celălalt modul radio ca punct de acces 802.11n. Administratorii de reţea pot utiliza această configuraţie pentru a implementa o reţea WLAN cu două benzi.

Gigabit Ethernet pentru comunicaţia principală a punctului de acces

Punctele de acces 802.11n necesită conexiuni Gigabit Ethernet pentru comunicaţia principală. Verificaţi să aveţi acest tip de conexiune necesar echipamentului de tip punct de acces.

Actualizaţi sistemul de detecţie a intruziunilor

Sistemele de detecţia intruziunilor (IDS) trebuie actualizate acum pentru a putea detecta punctele de acces şi dispozitivele mobile care încearcă să pătrundă fraudulos în reţea.

Bibliografie

[1] „Power over Ethernet.” Wikipedia.
[2] „Cisco passes $10B in enterprise switch sales in 2006; 1G, 10G, PoE ports growing strong.” InfoneticsResearch
[3] „Wireless LAN switch market up 27%, 802.11 adoption continues to ramp up in 2006.” Infonetics Research
[4] Winston Sun. „MIMO Architecture: The Power of 3.” Atheros Communications, Inc.
[5] IEEE. „802.11 Official Timeline”

Pregătiţi sistemul de alimentare cu energie pentru punctele de acces 802.11n

Punctele de acces 802.11n APs pot depăşi energia electrică consumată necesară tehnologiei PoE (Power over Ethernet). Companiile trebuie să îşi pregătească corespunzător sistemul de alimentare al punctelor de acces 802.11n prin utilizarea a două conexiuni PoE, a unei surse separate de alimentare sau prin adoptarea pre-standardului de alimentare PoE Plus, care asigură o putere mai mare.

Evitaţi mixarea staţiilor 802.11b şi 802.11n în aceeaşi bandă de 2,4 GHz

Staţiile 802.11n sunt compatibile cu dispozitivele mai vechi 802.11b. În orice caz, această compatibilitate este însoţită de o severă penalizare a performanţelor. Prin urmare, evitaţi mixarea staţiilor 802.11b şi 802.11n pe aceeaşi bandă de 2,4 GHz, fie prin eliminarea dispozitivelor mobile 802.11b, fie prin configurarea echipamentelor 802.11n în banda de 5 GHz.

   ... spune-ţi părerea în Forumul Agora

  networking
  decembrie 2007
  opinii

2007 - Retrospectiva
Zona în care s-au întâmplat cele mai interesante lucruri este - în opinia mea - telefonia ...

Home | Home | Home | Home | Home
Copyright © 1999-2009 Agora Media S.A.
IT TRENDS, Agora Technology Conferences - ATC, SolePAD, Agora News

Powered by
Dell PowerEdge servers