Двоичное пакетное сверточное кодирование pbcc
Для дальнейшего рассмотрения протокола 802.11b/b+ нам предстоит ознакомиться с еще одним типом кодирования — так называемым двоичным пакетным сверточным кодированием (Packet Binary Convolutional Coding, PBCC).
Идея сверточного кодирования заключается в следующем. Входящая последовательность информационных бит преобразуется в специальном сверточном кодере таким образом, чтобы каждому входному биту соответствовало более одного выходного. То есть сверточный кодер добавляет определенную избыточную информацию к исходной последовательности. Если, к примеру, каждому входному биту соответствует два выходных, то говорят о сверточном кодировании со скоростью r = 1/2. Если же каждым двум входным битам соответствует три выходных, то скорость сверточного кодирования будет составлять уже 2/3.
Любой сверточный кодер строится на основе нескольких последовательно связанных запоминающих ячеек и логических элементов, связывающих эти ячейки между собой. Количество запоминающих ячеек определяет количество возможных состояний кодера. Если, к примеру, в сверточном кодере используется шесть запоминающих ячеек, то в кодере хранится информация о шести предыдущих состояниях сигнала, а с учетом значения входящего бита получим, что в таком кодере используется семь бит входной последовательности. Такой сверточный кодер называется кодером на семь состояний (K = 7).
Выходные биты, формируемые в сверточном кодере, определяются значениями входного бита и битами, хранимыми в запоминающих ячейках, то есть значение каждого формируемого выходного бита зависит не только от входящего информационного бита, но и от нескольких предыдущих битов.
В технологии PBCC используются сверточные кодеры на семь состояний (K = 7) со скоростью r = 1/2. Главным достоинством сверточных кодеров является помехоустойчивость формируемой ими последовательности. Дело в том, что при избыточности кодирования даже в случае возникновения ошибок приема исходная последовательность бит может быть безошибочно восстановлена. Для восстановления исходной последовательности битов на стороне приемника применяется декодер Витерби.
При скорости передачи 5,5 Мбит/с для модуляции дибита, формируемого сверточным кодером, используется двоичная фазовая модуляция, а при скорости 11 Мбит/с — квадратурная фазовая модуляция. При этом для скорости 11 Мбит/с в каждом символе кодируется по одному входному биту и скорость передачи бит соответствует скорости передачи символов, а при скорости 5,5 Мбит/с скорость передачи битов равна половине скорости передачи символов (поскольку каждому входному биту в данном случае соответствует два выходных символа). Поэтому и для скорости 5,5 Мбит/с, и для скорости 11 Мбит/с символьная скорость составляет 11×106 символов в секунду.
Для скорости 22 Мбит/с по сравнению с уже рассмотренной нами схемой PBCC передача данных имеет две особенности. Прежде всего, используется фазовая 8-позиционная фазовая модуляция (8-PSK), то есть фаза сигнала может принимать восемь различных значений, что позволяет в одном символе кодировать уже 3 бита. Кроме того, в схему кроме сверточного кодера добавлен пунктурный кодер (Puncture). Смысл такого решения довольно прост: избыточность сверточного кодера, равная 2 (на каждый входной бит приходится два выходных), достаточно высока и при определенных условиях помеховой обстановки является излишней, поэтому можно уменьшить избыточность, чтобы, к примеру, каждым двум входным битам соответствовало три выходных.
Разобравшись с принципом работы пунктурного кодера, вернемся к рассмотрению кодирования PBCC на скорости 22 Мбит/с в протоколе 802.11b+.
В сверточный кодер (K = 7, R = 1/2) данные поступают со скоростью 22 Мбит/с. После добавления избыточности в сверточном кодере биты со скоростью потока 44 Мбит/с поступают в пунктурный кодер 4:3, в котором избыточность уменьшается так, чтобы на каждые четыре входных бита приходилось три выходных. Следовательно, после пунктурного кодера скорость потока составит уже 33 Мбит/с (не информационная, а общая скорость с учетом добавленных избыточных битов). Полученная в результате последовательность направляется в фазовый модулятор 8-PSK, где каждые три бита упаковываются в один символ. При этом скорость передачи составит 11×106 символов в секунду, а информационная скорость — 22 Мбит/с (рис. 14.5).
Рисунок 14.5. Реализация скорости 22 Мбит/с в протоколе 802.11g.
На физическом уровне к МАС-кадрам (MPDU) добавляется заголовок физического уровня, состоящий из преамбулы и собственно PLCP-заголовка (рис.14.6). Преамбула содержит стартовую синхро-последовательность (SYNC) для настройки приемника и 16-битный код начала кадра (SFD) — число F3A0. PLCP-заголовок включает поля SIGNAL (информация о скорости и типе модуляции), SERVICE (дополнительная информация, в том числе о применении высокоскоростных расширений и PBSS-модуляции) и LENGTH (время в микросекундах, необходимое для передачи следующей за заголовком части кадра). Все три поля заголовка защищены 16-битной контрольной суммой CRC.
Рисунок 14.6. Структура кадров физического уровня сети 802.11
В стандарте IEEE 802.11b предусмотрено два типа заголовков: длинный и короткий. Они отличаются длиной синхро-последовательности (128 и 56 бит), способом ее генерации, а также тем, что символ начала кадра в коротком заголовке передается в обратном порядке. Кроме того, если все поля длинного заголовка передаются со скоростью 1 Мбит/с, то при коротком заголовке преамбула транслируется на скорости 1 Мбит/с, другие поля заголовка — со скоростью 2 Мбит/с. Остальную часть кадра можно передавать на любой из допустимых стандартом скоростей передачи, указанных в полях SIGNAL и SERVICE. Короткие заголовки физического уровня предусмотрены спецификацией IEEE 802.1b для увеличения пропускной способности сети.
Еще один стандарт для физического уровня разработан группой 802.11g института IEEE летом 2003 года. В нем также задействован диапазон 2,4 ГГц, но со скоростью передачи данных до 54 Мбит/с. В этой спецификации используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). До недавнего времени в США в диапазоне 2,4 ГГц разрешалось работать только за счет расширения спектра. Снятие этого ограничения дало импульс новым разработкам, в результате появилась новая высокоскоростная беспроводная технология. Для обратной совместимости с 802.11b поддерживается также техника ССК.
Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием стандарта 802.11b/b+ и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне, но с более высокими скоростями. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с.
При разработке стандарта 802.11g рассматривались несколько конкурирующих технологий: метод ортогонального частотного разделения OFDM, предложенный к рассмотрению компанией Intersil, и метод двоичного пакетного сверточного кодирования PBCC, опционально реализованный в стандарте 802.11b и предложенный компанией Texas Instruments. В результате стандарт 802.11g основан на компромиссном решении: в качестве базовых применяются технологии OFDM и CCK, а опционально предусмотрено использование технологии PBCC.
- Конспект лекций
- 6.050903 “Телекомуникации”
- 1. Эволюция компьютерных систем и сетей
- 1.1. Мультипрограммирование
- 1.2.Многотерминальные системы – прообраз сети
- 1.3.Первые сети – глобальные
- 1.4. Мини-компьютеры – предвестники локальных сетей
- 1.5. Появление стандартных технологий локальных сетей
- 2. Основные проблемы построения компьютерных сетей
- 2.1. Связь компьютера с периферийными устройствами
- 2.2. Связь двух компьютеров
- 2.3. Клиент, редиректор и сервер
- 3. Топология физических связей
- 3.1. Типы конфигураций связи компьютеров
- 4. Адресация узлов сети
- 5. Коммутация
- 5.1.Определение информационных потоков
- 5.2.Маршрутизация
- 5.3.Продвижение данных
- 5.4.Мультиплексирование и демультиплексирование
- 5.5. Разделяемая среда передачи данных
- 5.6. Типы коммутации
- 6. Декомпозиция задач сетевого взаимодействия
- 6.1. Многоуровневый подход
- 6.2. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов
- 7. Модель взаимодействия открытых систем - osi
- 7.1. Общая характеристика модели osi
- 7.2. Уровни модели osi
- 8. Структура стандартов ieee
- 9. Протокол llc
- 9.1. Три типа процедур уровня llc
- 9.2. Структура кадров llc
- 10. Технология ethernet
- 10.1. Адресация в сетях Ethernet
- 00-E0-14-00-00-00
- 01-00-0C-cc-cc-cc
- 10.2. Метод доступа csma/cd
- 10.3. Форматы кадров технологии Ethernet
- 10.4. Спецификации физической среды Ethernet
- 10.5. Методика расчета конфигурации сети Ethernet
- 11.Технология 100vg-AnyLan
- 11.1. Общая характеристика технологии 100vg-AnyLan
- 11.2. Структура сети 100vg-AnyLan
- 11.3. Стек протоколов технологии 100vg-AnyLan
- 11.4. Функции уровня mac
- 11.5. Функции уровня pmi
- 11.6. Функции уровня pmd
- 12. Технология fast ehternet
- 12.1. Создание стандарта Fast Ethernet
- 12.2. Структура физического уровня и его связь с mac-подуровнем
- 12.3. Физический уровень 100Base-fx - многомодовое оптоволокно
- 12.4. Физический уровень 100Base-tх - двухпарная витая пара
- 12.5.Физический уровень 100Base-t4 - четырехпарная витая пара
- 12.6. Правила построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей класса I и класса II
- 13. Технология gigabite ehternet
- 13.1. Хронология разработки стандарта
- 13.2. Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
- 13.3. Интерфейс 1000Base-X
- 13.4. Интерфейс 1000Base-t
- 13.5. Уровень mac
- 14. Беспроводные локальные сети (Wi-Fi)
- 14.1. Стек протоколов ieee 802.11
- Технология уширения спектра
- Скорость 1 Мбит/с
- Скорость 2 Мбит/с
- Cck-последовательности
- Двоичное пакетное сверточное кодирование pbcc
- Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием
- 14.2.Топологии локальных сетей стандарта 802.11
- 15. Структуризация локальных сетей
- 15.1. Причины структуризации локальных сетей
- 15.2. Физическая структуризация локальной сети
- 15.3.Логическая структуризация сети на разделяемой среде
- 15.4. Алгоритм прозрачного моста ieee 802.1d
- 15.5. Топологические ограничения коммутаторов в локальных сетях
- 16. Дуплексные протоколы локальных сетей
- 16.1. Изменения в работе мас-уровня в дуплексном режиме
- 16.2.Борьба с перегрузками
- 17. Виртуальные локальные сети
- 17.1. Назначение виртуальных сетей
- 17.2. Создание виртуальных сетей на базе одного коммутатора
- 17.3. Создание виртуальных сетей на базе нескольких коммутаторов
- 18. Основные задачи оптимизации сетей передачи данных
- 18.1. Критерии эффективности работы сети
- 18.2. Показатели надежности и отказоустойчивости
- 19. Параметры оптимизации транспортной подсистемы
- 19.1. Влияние на производительность сети типа коммуникационного протокола и его параметров
- 19.2. Влияние на производительность алгоритма доступа к разделяемой среде и коэффициента использования
- 19.3. Влияние размера кадра и пакета на производительность сети
- 19.4. Назначение максимального размера кадра в гетерогенной сети
- 19.5. Время жизни пакета
- 19.6. Параметры квитирования
- 19.7. Сравнение сетевых технологий по производительности: Ethernet, TokenRing, fddi, 100vg-AnyLan, FastEthernet, atm
- 19.8. Сравнение протоколов ip, ipx и NetBios по производительности
- 19.9. Влияние широковещательного служебного трафика на производительность сети
- 19.9.1. Назначение широковещательного трафика
- 19.9.2. Поддержка широковещательного трафика на канальном уровне
- 19.9.3. Широковещательный шторм
- 19.9.4. Поддержка широковещательного трафика на сетевом уровне
- 19.9.5. Виды широковещательного трафика
- 6.050903 “Телекомуникации”