Модуляция Как говорилось ранее, у любого колебания есть важнейшая характеристика – частота. Однако не стоит забывать о том, что кроме нее есть фаза и амплитуда. - презентация

1 Модуляция

2 Как говорилось ранее, у любого колебания есть важнейшая характеристика – частота. Однако не стоит забывать о том, что кроме нее есть фаза и амплитуда сигнала. Модуляция Ниже приведены иллюстрации, отображающие смысл понятия «фаза»: Изображен сдвиг фазы колебания на Изображен сдвиг фазы колебания на Ниже приведена иллюстрация, отображающая смысл понятия «амплитуда»: Изображено увеличение амплитуды колебания в 2 раза.

3 Компьютерные системы и сети обмениваются информацией в двоичном коде. Поэтому в технологии Wi-Fi применяют цифровые методы модуляции, которые называются QPSK и QAM. QPSK- Quadrature Phase Shift Keying. Так называемая фазовая манипуляция - при использовании данного вида модуляции, фаза сигнала изменяется скачкообразно. Простейшим видом такой модуляции является BPSK - двоичная фазовая манипуляция, когда одному значению фазы сигнала соответствует логический ноль, а второму - логическая единица. При использовании данного вида модуляции, на приемной стороне, при приеме инверсного (то есть сдвинутого по фазе на ) сигнала, формируется логическая единица, а при приеме «обычного» - ноль. Соответственно, чем больше значений фазы мы зададим, тем больше бит за один раз сможем передать и, как результат, повышается скорость передачи данных. Модуляция

4 Одновременно с фазой можно изменять и амплитуду сигнала – это и есть метод модуляции, называемый QAM (Quadrature Amplitude Modulation) или квадратурно-амплитудная модуляция. Данный рисунок иллюстрирует случай QAM-16, когда на сигнальном созвездии находятся 16 точек - за один раз можно передать 4 бита. В технологии Wi-Fi для максимальной скорости передачи данных используется модуляция QAM-64, начиная со стандарта IEEE a. Однако есть и определенный негатив в использовании столь совершенных видов модуляции сигнала. При увеличении числа точек на сигнальном созвездии, расстояние между ними «уменьшается» и, как следствие, увеличивается не только скорость передачи данных, но и вероятность «перепутывания» или ошибки на приемной стороне. Не стоит забывать, что мы говорим про радиосвязь, и существует бесчисленное количество факторов, влияющих на радиосигнал. Модуляция

5 Почему у а и у g одинаковые скорости?

6 802.11b802.11а802.11g Частотный диапазон (ГГц) 2,45 Максимальная скорость передачи данных (Мбит/c) 1154 ТехнологияCCKOFDMCCKOFDM Модуляция для максимальной скорости передачи данных QPSK64-QAMQPSK64-QAM Стандарт IEEE g представляет собой заимствование технологии OFDM, применяемой в стандарте а, работающей в частотном диапазоне 5 ГГц с последующим ее переносом на диапазон 2,4 ГГц. При разработке стандарта g инженеры IEEE предусмотрели обратную совместимость устройств g с устройствами стандарта b (максимальная скорость при обратной совместимости будет ограничена 11 Мбит/с). Стандарт IEEE a предполагает использование более высокочастотного диапазона 5 ГГц, что уменьшает возможность влияния помех, которые создаются различными электробытовыми приборами на частоте 2,4 ГГц. Однако другой диапазон создает проблемы совместимости с другими стандартами, к тому же, чем выше частота сигнала, тем он активнее затухает, что существенно уменьшает зону радиопокрытия. Обратная совместимость стандартов b и g Одна и та же технология, но на разных диапазонах a/b/g содержание

7 Ускорение за счет объединения

8 Объединение каналов 20МГц (11g/11a/11b) Один канал 40МГц (11n и Super G) Комбинация из двух каналов Совместим со стандартами a/g/b Большая скорость Соотношение сигнал/шум Ускорение за счет объединения содержание Ширина полосы пропускания, Мбит/с Соотношение сигнал/шум, дБ Начиная со стандарта Super G (и во всех последующих стандартах Wi-Fi), используются каналы вдвое большей ширины (40МГц), что позволяет «разогнать» обычный IEEE g в два раза. Максимальная полоса пропускания на один частотный канал шириной 40 МГц составляет150Мбит/с!

9 IEEE n

10 802.11bag Super G N 150 N Speed N dual band N Частотный диапазон, ГГц 2,45 2,4 и/или 5 Пропускная способность канала вниз/вверх, Мбит/с 11/1154/54 108/108150/150300/150300/300 ТехнологияCCKOFDM Тип модуляции (для максимальной скорости передачи) QPSK64-QAM Ширина канала, МГц Защитный интервал OFDM,нс Защитный интервал OFDM - это период, в течение которого интерфейс IEEE передает следующий символ. Для устройств стандартов a/b/g он равен 800 нс, в стандарте n опционально предусмотрен защитный интервал в 400 нс. IEEE n содержание

11 Неужели MIMO?

12 (Multiple Input, Multiple Output ) MIMO(Multiple Input, Multiple Output ) : Технология «умной антенны» Используется сразу несколько антенн Увеличивается мощность сигнала на выходе и, как следствие, уровень сигнала на входе приемника Большая скорость Большая площадь покрытия Более устойчивое соединение Используется сразу несколько передающих и принимающих антенн, уменьшающих интерференцию, увеличивая вероятность приема прямого луча сигнала Основная технология, обеспечивающая существенное увеличение зоны покрытия по сравнению с оборудованием стандарта G Дело в том, что это технология MIMO содержание

13 Формирование лучей радиосигнала в технологии MIMO: 2 радиосигнала = 2 информационным потокам Используется фазовая автоподстройка Уменьшение многолучевой интерференции Используются сразу несколько усилителей мощности Данные дублируются и передаются при помощи 2-х антенн Wi-Fi стандарта N Speed содержание

14 Результат использования такой технологии: Сложение максимумов сигнала на каждой из частот Увеличение соотношение сигнал/шум в точке приема Wi-Fi стандарта N Speed содержание

15 CSMA/CA

16 CSMA/CA Метод разделения среды в технологии CSMA/CA Алгоритм определения коллизий работает следующим образом: A. Сетевое устройство или компьютер прослушивает радиоэфир на предмет несущего сигнала. В том случае если ее не обнаружено, то можно начинать передачу. B.В то время пока идет передача, компьютер или сетевое устройство при обнаружении сигнала другого устройства или чужих пакетов посылает шумовую последовательность и ожидает некий случайный промежуток времени, а затем повторяет попытку передачи. Примечание : Метод разделения среды CSMA/CA очень схож с методом используемым в технологии Ethernet (CSMA/CD), однако отличается тем, что новая передача не начинается до тех пор, пока не будет получено подтверждение о том, что предыдущая передача удачно завершена. В том случае когда возникла коллизия попытка передачи повторяется, но уже после фрагментации фрейма. CSMA/CA содержание

17 RTS/CTS Основная идея любого из стандартов определить не занят ли канал при попытке передачи. Перед попыткой передачи каких-либо данных передается специальный служебный запрос, именуемый RTS(Request to send)- «готов к передаче данных». Если устройство посылавшее такой запрос в ответ получает служебный ответ CTS(Clear to send)- «готов к приему данных», то можно сделать вывод о том, что радиоэфир свободен в течение некоторого времени для обмена данными между устройствами. Эти параметры можно настроить на любом Wi-Fi оборудовании производства компании TRENDnet.

18 Канальный уровень содержание В технологии реализован механизм подтверждения передатчика об успешности передачи данных После успешного принятия информационной посылки приемник высылает передатчику специальный служебный ответ, называемый ACK (Acknowledgement) – «подтверждение» В том случае, когда передатчиком не было получено ACK производится процесс фрагментации пакета, процесс передачи которого потерпел неудачу Процесс фрагментации будет рассмотрен ниже

19 Передача данных пакетами

20 Через физические среды передаются пакеты данных(рассмотрим фрейм Ethernet II) Пакеты иногда называют фреймами. Те данные, которые вы хотите передать, разбиваются на маленькие фрагменты – пакеты. Каждому пакету присваивается заголовок, в котором содержится служебная информация и MAC адрес тех устройств откуда и куда должен быть доставлен пакет. Канальный уровень Таким образом, компьютер разбивает информацию на пакеты Заголовок Окончание Сам пакет содержание

21 4 (4 bytes) Frame MAC Header Address Data ( bytes) IP, ARP, etc. Payload CRC FCFC D/ID/I SCSC Address Канальный уровень Как Мы с Вами видим, фрэймы имеют более сложную структуру, что повышает накладные расходы на передачу одного фрейма и, как следствие, сильно влияет на реальную пропускную способность (реальную скорость)! Сравним фреймы и и сделаем выводы… содержание

22 Агрегация и фрагментация фреймов Накопление данных Пакеты с одинаковым заголовком объединяются в один большой пакет Результат - более эффективная передача данных Канальный уровень Пакеты с одним заголовком Один большой пакет содержание

23 Сжатие данных Аппаратное сжатие Аппаратное сжатие в реальном времени Технология Lempel Ziv WinZip Компрессия данных перед передачей Декомпрессия после получения данных Канальный уровень содержание