Transcript LOGO

LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
รายชื่อกลุ่ม
1.น.ส. อภิรดี ทิศาวิภาต รหัสนักศึกษา 7540700171
2.น.ส. กนกวรรณ วรเดชวิทยา
755070046
LOGO
Contents
1
WiFi : 802.11 Wireless Lan
2
Channels and Association
3
The 802.11 MAC Protocol
4
Dealing with Hidden Terminals: RTS and CTS
LOGO
Contents
5
The IEEE 802.11 Frame
6
Advanced Feature in 802.11
7
Power management
8
Personal Area Networks
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
IEEE 802.11 Wireless LAN หรือที่เรียกกันว่า WiFi
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
มาตรฐานของ 802.11 มีดงั ต่อไปนี้
มาตรฐาน
802.11b
802.11a
802.11g
คลื่นความถี่
2.4 - 2.485 GHz
5.1 - 5.8 GHz
2.4 - 2.285 GHz
อัตราความเร็วของข้อมูล
Up to 11 Mbps
Up to 54 Mbps
Up to 54 Mbps
โดยที่ 802.11g เป็ นมาตรฐานทีไ่ ด้รบั ความนิยมมากทีส่ ดุ
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
ทัง้ 3 มาตรฐาน มีสงิ่ ทีเ่ หมือนกัน ดังต่อไปนี้
1. ใช้ Access protocol เดียวกัน คือ CSMA/CA
2. ใช้โครงสร้างของเฟรมเดียวกัน
3. มีความสามารถในการลดอัตราความเร็วของการส่ง (Transmission rate)
เพือ่ ทีจ่ ะส่งข้อมูลได้ระยะทางทีไ่ กลมากขึน้
4. มีทงั ้ Infrastructure mode และ Ad hoc mode
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
ทัง้ 3 มาตรฐาน มีสงิ่ ทีแ่ ตกต่างกัน ดังต่อไปนี้
1. 802.11a สามารถส่งข้อมูลได้เร็วกว่า 802.11b แต่มคี วามถีส่ งู กว่า ซึง่ จะส่ง
ข้อมูลได้ระยะทีใ่ กล้กว่า
2. 802.11g มีความถีเ่ ท่ากับ 802.11b และมีอตั ราความเร็วของการส่งข้อมูลเท่ากับ
802.11a
มาตรฐาน
802.11b
802.11a
802.11g
คลื่นความถี่
2.4 - 2.485 GHz
5.1 - 5.8 GHz
2.4 - 2.285 GHz
อัตราความเร็วของข้อมูล
Up to 11 Mbps
Up to 54 Mbps
Up to 54 Mbps
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
โครางสร้างของสถาปตั ยกรรม 802.11 คือ BSS (Basic service set)
สามารถแบ่งออกได้เป็ น 2 ประเภท คือ
1. Infrastructure wireless LANs
2. Ad hoc network
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
1. Infrastructure wireless LANs
LOGO
WiFi : 802.11 Wireless Lan
2. Ad hoc network
LOGO
Channels and Association
Channel
อุปกรณ์ไร้สายจาเป็ นต้อง Associate กับ AP ก่อนทีจ่ ะส่งหรือรับข้อมูล
เมือ่ Network admin ติดตัง้ AP จะกาหนด Service Set Identifier (SSID)
ให้กบั AP นัน้ รวมทัง้ กาหนด Channel หรือช่องทางในการรับส่งข้อมูล
 SSID เป็ นข้อมูลข่าวสารขนาด 2-32 ตัวอักษร ทีใ่ ช้เป็ นชือ่ ของ AP ทีใ่ ห้บริการ
บนเครือข่าย
 สาหรับ 802.11 จะมีทงั ้ หมด 11 Channels
LOGO
Channels and Association
Channel
หมายเลขของ Channel ทีไ่ ม่คาบเกีย่ วกัน (non-overlapping channel) จะห่าง
กัน อย่างน้อย 5 Channel
 นันคื
่ อ มี 3 non-overlapping channel : 1, 6, 11
เป้าหมายของการกาหนด Channel คือ เพือ่ ลดการรบกวนของสัญญาณ
รบกวน
เมือ่ ไรก็ตามทีม่ มี ากกว่า 4 channel ทีใ่ ช้งานในบริเวณเดียวกัน ความแรงของ
สัญญาณรบกวนจะเพิม่ สูงขึน้ ทันที
LOGO
Channels and Association
Channel
ยกตัวอย่างของ Channel
WiFi jungle เป็ นสถานทีท่ อ่ี ุปกรณ์ไร้สายได้รบั สัญญาณไร้สายจากหลายๆ AP
เช่น ร้านคาเฟ่
ลูกค้าทีน่ งในร้
ั ่ าน ได้รบั สัญญาณไร้สายของร้านอาหาร และอพาร์ตเม้นต์ใน
บริเวณใกล้เคียง
แต่ละ AP จะอยูใ่ นคนละ Subnet และถูกกาหนดให้ใช้คนละ Channel
LOGO
Channels and Association
Association
การทีอ่ ุปกรณ์ไร้สายเชื่อมต่อกับ AP ทาให้สามารถส่งข้อมูลระหว่างกันได้
กระบวนการในการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ไร้สายกับ AP มี 2 วิธี
1. Passive scanning
2. Active scanning
LOGO
Channels and Association
Association - Passive scanning
AP จะส่ง Beacon frames เป็ นช่วงๆ เวลา
 แต่ละ Beacon frames จะประกอบไปด้วย SSID ของ AP และ MAC address
อุปกรณ์ไร้สายจะ scan 11 Channel และค้นหา Beacon frames ทีส่ ง่ มาจาก APs
อุปกรณ์ไร้สายจะเลือก AP ทีจ่ ะทาการ Association เพียง AP เดียว
LOGO
Channels and Association
Association - Active scanning
อุปกรณ์ไร้สายจะ Broadcast Probe frame ไปยัง APs
จากนัน้ APs ก็จะตอบรับกลับมาด้วย Probe request frame
อุปกรณ์ไร้สายจะส่ง Association request frame ไปยัง AP เพือ่ ร้องขอทีจ่ ะ Join
subnet
LOGO
Channels and Association
Association - Authentication
การระบุตวั ตนมี 2 วิธี
1. Mac address นิยมใช้ในหลายๆ บริษทั
2. Username / Password นิยมใช้ตามร้านอาหาร
ทัง้ 2 วิธกี าร AP จะติดต่อสือ่ สารกับ Server ทีท่ าหน้าทีเ่ ป็ น Authentication
server
การถ่ายทอดข้อมูลระหว่าง อุปกรณ์ไร้สาย กับ Authentication server จะใช้
Protocol RADIUS หรือ DIAMETER
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
Multiple access protocol
เป็ น Protocol ทีช่ ว่ ยในการควบคุมการรับส่งเฟรมข้อมูล
มี 3 กลุม่ คือ
 Random access
 Channel partitioning (รวม CDMA)
 Taking turns
สาหรับ 802.11 Wireless LANS จะใช้ CSMA/CA (Carrier sense multiple
access with collision avoidance)
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
CSMA/CD
Carrier sense multiple access with collision detection
หลักการ - แต่ละสถานีจะฟงั Channel ถ้าตรวจจับได้วา่ มีสถานีอ่นื ทีก่ าลังส่ง
ข้อมูล จะทาการยกเลิกการส่งข้อมูลและจะพยายามส่งข้อมูลอีกครัง้ ด้วย
ระยะเวลาทีท่ าการสุม่
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
CSMA/CD
802.11 ไม่เลือกวิธกี ารนี้ ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้
1. สัญญาณในการรับ (เพือ่ ระบุวา่ มีสถานีอ่นื ทีก่ าลังส่งข้อมูลพร้อมกันหรือไม่) มี
ความแรงน้อยกว่าสัญญาณในการส่ง
 ทาให้จาเป็ นต้องลงทุนด้าน Hardware สูง และต้องการ Bandwidth สูง เพือ่ ทีจ่ ะ
สามารถตรวจจับการชนกันได้
2. บางครัง้ อาจไม่สามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ทงั ้ หมด เนื่องจากมีสงิ่ กีด
ขวางสัญญาณ ทาให้อุปกณ์ไร้สายมองไม่เห็นกัน
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
CSMA/CA
Carrier sense multiple access with collision avoidance
หลักการ - แต่ละสถานีจะส่งสัญญาณ เพือ่ ตรวจสอบก่อนว่า Channel ว่าง
หรือไม่ ก่อนทีจ่ ะเริม่ ส่งข้อมูล และจะยังไม่สง่ ข้อมูลเมือ่ พบว่า Channel ไม่วา่ ง
ใช้ link-layer acknowledgement มาช่วยควบคุมการส่งข้อมูล
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
CSMA/CA
การทางานของ CSMA/CA มีดงั ต่อไปนี้
1. สถานีจะตรวจสอบว่า Channel ว่างหรือไม่
 เมือ่ ตรวจสอบว่าว่าง ก็จะรออยูร่ ะยะเวลาหนึ่ง เรียกว่า Distrubuted Inter-frame
Space (DIFS)
2. จากนัน้ สถานีจะสุม่ เลือกค่า Backoff
 ถ้าตรวจพบว่า Channel ว่าง จะนับค่า Backoff ถอยหลัง
 ถ้าตรวจพบว่า Channel ไม่วา่ ง ค่า Backoff จะเพิม่ ขึน้
3. เมือ่ ค่า Backoff เท่ากับ 0 สถานีจะส่งเฟรมข้อมูลออกไป และรอ Ack frame
4.เมือ่ ต้นทางได้รบั Ack frame จะรูไ้ ด้วา่ การส่งข้อมูลทาได้สาเร็จ
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
CSMA/CA
802.11 uses link-layer acknowledgements
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
ความแตกต่างของ CSMA/CD กับ CSMA/CA
สถานการณ์
 มี 2 สถานี ต้องการส่งข้อมูล แต่ไม่สามารถส่งข้อมูลได้ เนื่องจากตรวจพบว่า
สถานีท่ี 3 กาลังส่งข้อมูลอยู่
CSMA/CD จะรีบส่งข้อมูลเมือ่ ตรวจพบว่า สถานีท่ี 3 ส่งข้อมูลเสร็จแล้ว ซึง่
อาจจะก่อให้เกิดการชนกันได้
CSMA/CA จะไม่ตรวจจับการชนกันและยกเลิกการส่งเฟรมข้อมูลทีช่ นกัน
แต่จะหลีกเลีย่ งการชนกันของเฟรมข้อมูลเท่าทีเ่ ป็ นไปได้
LOGO
The 802.11 MAC Protocol
ความแตกต่างของ CSMA/CD กับ CSMA/CA
CSMA/CA
 เมือ่ พบว่า Channel ไม่วา่ ง ทัง้ สองจะทาการสุม่ ค่า Backoff ใหม่ (โดยอุดมคติ จะ
เป็ นค่าทีแ่ ตกต่างกัน)
 เมือ่ Channel ว่าง สถานีหนึ่งจะเริม่ ส่งข้อมูลก่อนอีกสถานีหนึ่ง สถานีท่ี 2 จะรอ
จนกว่าสถานีท่ี 1 ส่งข้อมูลเสร็จ
อย่างไรก็ตาม อาจเกิดกันชนกันของข้อมูลได้ ด้วยกรณีดงั นี้
1. ทัง้ 2 สถานี มองไม่เห็นซึง่ กันและกัน
2. ทัง้ 2 สถานี สุม่ ได้คา่ Backoff ทีใ่ กล้เคียงกัน
LOGO
Dealing with Hidden Terminals:
RTS and CTS
802.11 MAC protocol มีกลไกในการรับมือกับการชนกันของข้อมูลทีเ่ กิดจาก
การมองไม่เห็นกันของสถานี
Hidden Terminal example: H1 is hidden from H2, and vice versa
LOGO
Dealing with Hidden Terminals:
RTS and CTS
IEEE 802.11 protocol ให้สถานีสามารถส่งเฟรมควบคุมสัน้ ๆ ทีเ่ รียกว่า
Request to Send (RTS) และ Clear to Send (CTS) เพือ่ ใช้ในการจอง
Channel
เมือ่ ผูส้ ง่ อยากทีจ่ ะส่งเฟรมข้อมูล ก็จะ Broadcast RTS เฟรม (ภายใต้ Range
ของสถานี)
 RTS เฟรม จะระบุ เวลาทีจ่ ะใช้ในการส่งเฟรมข้อมูล และ Ack frame ไปยัง AP
 เมือ่ AP ได้รบั RTS เฟรม จะตอบกลับมา โดย Broadcast CTS เฟรม
 เป็ นการอนุ ญาตให้สถานีสามารถส่งข้อมูลมาได้ พร้อมกับบอกสถานีอ่นื ๆ ว่าห้าม
ส่งข้อมูลมาในระหว่างการจอง
LOGO
Dealing with Hidden Terminals:
RTS and CTS
Collision avoidance using the RTS and CTS frames
LOGO
Dealing with Hidden Terminals:
RTS and CTS
ข้อดีของการใช้ RTS และ CTS
1. ลดปญั หาการมองไม่เห็นกันของสถานี เนื่องจากข้อมูลจะสามารถส่งได้เมือ่ ได้
จอง Channel เป็ นทีเ่ รียบร้อยแล้ว
2. เนื่องจาก RTS และ CTS เป็ นเฟรมสัน้ ๆ ดังนัน้ การชนกันก็จะเกิดในระยะเวลา
สัน้ ๆ แต่หลังจากทีไ่ ด้จอง Channel เป็ นทีเ่ รียบร้อยแล้ว การชนกันของข้อมูลก็จะ
ไม่เกิดขึน้
ข้อเสียของการใช้ RTS และ CTS
1. เกิดความหน่วง (Delay)
2. ใช้ทรัพยากรสูง
LOGO
The IEEE 802.11 Frame
Address Fields
the 802.11 frame จะมี address อยู่ 4 fields แต่ละ address จะมี 6 bytes
Address 2 คือ MAC address ของสถานีตน้ ทางทีส่ ง่ ข้อมูล (เช่น ถ้า AP Aส่ง
สัญญาณ MAC address ของ A จะถูกระบุอยูใ่ น address นี้)
Address 1 คือ MAC address ของสถานีปลายทางทีส่ ง่ ข้อมูล
Address 3 MAC address ของ router
LOGO
R1 จะรู้ IP address ของ H1 จากการ ARP เพือ่ กาหนด MAC address ของ H1
หลังจากทีไ่ ด้รบั H1 MAC address จะส่งไปใน Ethernet frame.
field Address ต้นทางของ frame อยูใ่ น R1 ของ MAC address และ
field address ปลายทาง อยูใ่ น H1 ของ MAC address
LOGO
Mobility in the Same IP Subnet


เมือ่ H1 เคลื่อนย้ายจาก BBS1
ไป BBS2 ยังคงใช้ IP address
เดิม
Switch จะพบ Frame จาก H1
และบันทึกไว้ เพือ่ ใช้ในการ
เข้าถึง H1
LOGO
Advanced Feature in 802.11
Rate Adaptation
 โทรศัพท์เคลื่อนทีจ่ ะเปลื่ยน
อัตราการส่งเป็ น SNR ที่
แตกต่างกันไป (physical layer)
 SNR จะลดลง , BER จะเพิม่ ขึน้
เป็ นการย้ายออกจาก base
station
 เมือ่ BER เพิม่ สูงมากเกินไป
switch จะลดอัตราการส่ง BER
ก็จะต่าลง
LOGO
Power management
Node-to-AP : “I am going to sleep until next beacon frame”
AP จะไม่สง่ frames ให้ node
Node จะตื่นขึน้ ก่อน beacon frame ถัดไป
Beacon frame จะมี list ของ mobiles กับ AP-to-mobile frames เพือ่ ทีร่ อจะส่ง
node จะตื่นเมือ่ จะทาการส่ง AP-to-mobile frames
และ sleep อีกครัง้ จนกว่า beacon frame ถัดไป
LOGO
Personal Area Networks
- เส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า 10 เมตร
- ใช้แทนสายเคเบิล้ (mouse, keyboard,
headphones)
- Ad hoc ไม่มโี ครงสร้างพืน้ ฐาน
- master/slave
slaves ต้องขออนุญาติเพือ่ ส่งให้ master
master รับคาขอ
- 802.15 วิวฒ
ั นาการมาจากคุณสมบัตขิ อง
Bluetooth
2.4-2.5 GHz radio band ถึง 721 kbps
LOGO