Technológia - Elektro Net

1. Bevezetés
A novemberi cikkben fôként a vezeték
nélküli pont-pont kommunikációs rendszereket
mutattuk be. Ezen kommunikációtípusoknak
igen kiterjedt ipari alkalmazási
területük van. Ugyanakkor ezen túlmenôen
napjainkban a vezeték nélküli
hálózatok (WLAN-ok) vannak terjedôben.
Számos hazai forgalmazó kínál különbözô
felhasználási területre WLAN-modulokat
és -rendszereket. A szenzor hálózatoknak
kiterjedt irodalma van. Többféle
rendszer van forgalomban és nem könnyû
szakmailag eligazodni és tisztán látni.
Ezen cikkben ehhez kívánunk segítséget
nyújtani.
A WLAN-hálózatok legnagyobb
elônye a mobilitás. Ahogyan a vezetékes
ipari kommunikáció esetén, úgy a vezeték
nélkülinél is az iparban lényegesen
magasabb követelményeket támasztanak
a valós idejû alkalmazhatóság, az idôben
determinált mûködés, valamint az adatátvitel
biztonságával szemben.
2. WLAN-szabványok
A WLAN-hálózatokra az IEEE 802.11
szabvány (és változatai: a, b) vonatkoznak.
Ez a szabvány a következô fôbb hálózati
komponenseket tartalmazza:
� osztott rendszer,
� hozzáférési pont, amelyek a hálózati
híd szerepét valósítják meg a vezetékes
és vezeték nélküli átvitel között az
üzenetkeretek konvertálása révén,
� vezeték nélküli médium (pl. rádiófrekvenciás
vagy infravörös – IR),
� állomások, amelyek között a hálózati
adatátvitel, ill. csere történik.
Az IEEE 802.11 az alábbi átviteli módot
használja:
� frekvenciaugrásos, szórt spektrumú
átvitel (Frequency Hopping Spread
Spectrum – FHSS),
� direkt sorrendû szórt spektrumú átvitel
(Direct Sequence Spread Spectrum
– DSSS),
� szélessávú infravörös (IR) átvitel.
Az egyes átviteli módokkal elérhetô
sebességet és frekvenciasávokat az alábbi
táblázat mutatja:
48 info@elektro-net.hu
Automatizálás és folyamatirányítás
Ipari kommunikációs rendszerek
programozása (8. rész)
WLAN-hálózatok
AJTONYI ISTVÁN
IEEE-szabvány Sebesség Frekvencia sáv
802.11 1 … 2 Mibit/s 2,4 GHz
802.11a max. 54 Mibit/s 5 GHz
802.11b 5,5 … 11 Mibit/s 2,4 GHz
A WLAN-hálózati OSI-modellt a 8. 1.
ábra szemlélteti.
2. réteg: adatkapcsolat MAC
1. réteg: fizikai réteg PLCP
PMD
8.1 ábra. WLAN-rétegek
Az ábrából kitûnik, hogy a fizikai réteghez
kapcsolódó szoftver két alrétegre
oszlik. Az egyik (PLCP) a fizikai rétegre
történô eljárást vezérli. A másik a fizikai
médiumtól függô feladatot látja el (PMD).
1999-ben további két fizikai átviteli móddal
bôvült a WLAN-technológia:
� 802.11a: Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM),
� 802.11b: High Rate Direct Sequence
SS (HR/DSSS).
3. Médiumcímzés
A 802.11 szabvány a CSMA-technikát alkalmazza
közeghozzáférésként. A két
CSMA-technika közül az ütközéselkerülést
(CA) részesíti elônyben. A keret átvitelét
nyugtázni kell a vevônek a 8.2 ábra
szerint.
Mivel a WLAN-hálózatoknál az adatátvitel
rendszerint félduplex, ezért az ütközés
elkerülésére az ún. RTS/CTS-üzenetkérés/kérés
nyugtázás) módszert alkalmazzák
a 8.3 ábra szerint.
4. IEC 802.11 szerinti üzenetkeret
A 802.11 szerinti üzenetkeret felépítését
mutatja a 8.4 ábra. Az átvitel balról jobbra
haladva történik.
A 8.4 ábra szerinti üzenetkeret funkciót
terjedelmi okból nem áll módunkban
ismertetni.
5. BSS és ESS
A 802.11 szabvány szerinti WLAN-hálózat
ún. BSS-ekre (Basic Service Set)
épül. A BSS tehát az állomások azon
csoportja, amelyek kommunikálnak
egymással.
8.2 ábra. Az adatátvitel nyugtázása
8.3 ábra. RTS/CTS-átvitel
8.4 ábra. Általános 802.11 üzenetkeret
8.5 ábra. Független BSS
8.6 ábra. Infrastruktúra-függô BSS
2006/8.