Teknik i 802.11 standarder

IEEE definierar specifikt 802.11-tekniker relaterade till det fysiska skiktet (PHY) och datalänk skiktet (MAC). Det innebär att 802.11 standarden begränsades till de lägsta skikt i OSI kommunikationsmodellen, även om standardens teknik samarbetar med övre skiktsprotokoll. Standarden publicerades juni 1997 som IEEE Std 802.11-1997, den kallas ofta 802.11 Prime eftersom den var den första WLAN-standarden.

Den ursprungliga 802.11-standarden var resultat av två arbetsgrupp: PHY-arbetsgrupp och MAC-arbetsgrupp.

PHY-arbetsgruppen definierade tre ursprungliga fysiska lagerspecifikationer:

  • InfrarödIR-teknik använder ett ljusbaserat medium. Denna teknik definierades i den ursprungliga 802.11-standarden därmed är föråldrat idag. Mer information om moderna implementeringar av infraröd teknik finns på Infrared Data Association hemsida, www.irda.org
  • Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) – Radiofrekvenssignaler kan definieras som smalbandssignaler eller som spridningsspektrumsignaler.
  • Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) är en annan spridningsspektrum teknik som använder fasta kanaler. DSSS 802.11-enheter är kända som Clause 16 enheter.

Radiovågor modulerade med FHSS och DSSS verkar i det licensfria 2,4 GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM) -bandet.

Pulskodmodulering – PCM

Pulskodmodulering är ett sätt att konvertera analoga signaler till digitala tillämpad mest på röstkodning i telefonnätet. Den analoga signalen “samplas” i regelbundna intervaller och sedan översätts samplingarna till symboler (grupper av ettor och nollor) inom den digitala koden. Omvandlingen görs i tre steg:

  1. Sampling – antal genomförda avläsningar per sekund på den analoga signalens amplitud. Det gäller att ta “prov” (eller sampel) på signalen lagom ofta.
  2. Kvantisering – genomförda avläsningar tilldelas ett siffervärde inom ett visst antal nivåer.
  3. Kodning – siffervärde i steg två kodas binärt

PCM nämns här endast som ett exempel på teknik som omvandlar analoga signaler till digitala.

Spridspektrumteknik

Metoder genom vilka en trådlös signal sprids inom en viss frekvensområde. Metoderna fokuserar bland annat på att undvika störningar och förhindra detektering. Översiktligt tas upp två metoder här:

Direct Sequence Spread Spectrum – DSS

DSSS innebär att informationen “multipliceras” med en så kallade chip-sekvens, exempelvis 10 bitar. Detta gör att informationen ökar med faktor 10, vilket för att signalen innehåller en massa extra, redundanta bitar som kan gå förlorade över radioförbindelsen utan att information störs. Dessutom kan signalen inte avlyssnas om inte den avlyssnande parten har tillgång till samma chipsekvens, en slag kryptering således.

Bild 1: Direct Sequence Spread Spectrum

Frequency Hopping Spread Spectrum – FHSS

Bild 2: Direct Sequence Spread Spectrum

FHSS är en spridningsspektrum teknik som patenterades under andra världskriget. FHSS 802.11-enheter kallas också Clause 14 enheter på grund av klausulen som hänvisar till dem. Frekvenshoppning innebär att data tidsmässigt delas upp i mindre paket som sedan överförs på olika frekvenser. Frekvenserna hoppar mellan inom en viss tidsmoment vilket kallas hoppsekvens. Om en frekvens störs eller avlyssnas endast en del av informationen kommer att fördärvas något som kallas bitfel. Bitfelen kan oftast korrigeras med hjälp av olika algoritmer.

Multiplexering – MA

Tekniskt sätt är MA (multi access) en teknik som går ut på att överföra flera signaler genom en och samma kommunikationskanal. Detta kan göras med olika uppdelningsmetoder:

  • TDM eller Time Division Multiplexing som blir TDMA med fleråtkomst multiplexering
  • STDM eller Statistical Time Division Multiplexing som blir STDMA med fleråtkomst multiplexering
  • FDM eller Frequency Division Multiplexing som blir FDMA med fleråtkomst multiplexering
  • OFDM eller Orthogonal Frequency Division som blir OFDMA med fleråtkomst multiplexering
Bild 3: Exempel på multiplexering