12/10/2013
Corso di
Tecnologie per le Telecomunicazioni
Reti Wireless
WLAN 802.11
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Wireless Local Area Network
(WLAN)
Ethernet
Server
Access
Point
Internet
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Perchè le Wireless LAN
Riduzione costi di manutenzione e aumento della
flessibilità per un maggior ritorno sull’investimento
• Possibiltà di
interconnettere
client in ambienti
dove la cablatura
risulta difficile
• Deployment rapido
• Costi di realizzo e
stesura rete minimi
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Estensione dell’utilizzo delle WLAN
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Configurazione WLAN singola cella
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Configurazione WLAN Multipla cella
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IEEE 802.11
• Livello fisico: due metodi di utilizzo di frequenze radio, DSSS (Direct
Sequence Spread Spectrum), FHSS (Frequency Hopping Spread
Spectrum) ed un metodo basato sull’infrarosso (DFIR). Ai primi due è stato
presto affiancato OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
• Livello MAC: variante di Ethernet CSMA/CD (CSMA/Collision Detection)
definita come CSMA/CA (CSMA/Collision Avoidance)
• Banda utilizzata: 2.4 Ghz ISM (Industrial, Scientific, Medical)
• Power management: possibilità di porre il dispositivo radio in uno stato di
attesa per un periodo di tempo specifico o selezionabile dall’utente
• Stazione: qualunque dispositivo che implementi le funzionalità previste
dallo standard, ossia i livelli MAC e PHY ed un’interfaccia verso il canale
radio
IEEE 802.11(i)
• 802.11 (1997): trasmissione a 2.4 GHz con throughput massimo di 2 Mbps
• 802.11a (1999): trasmissione a 5 GHz con throughput massimo di 54 Mbps
• 802.11b (1999): trasmissione a 2.4 GHz con throughput massimo di 11 Mbps
• 802.11d: rispetta le leggi di alcuni Paesi per l’utilizzo della banda a 5 GHz
• 802.11e (2003): supporta QoS su 802.11a, b e g
• 802.11f (2003): interoperabilità tra diversi Vendor
• 802.11g (2003): trasmissione a 2.4 GHz con throughput massimo di 54 Mbps
• 802.11h (2003): rispetta le leggi europee per l’utilizzo della banda a 5 GHz
• 802.11i (2004): aumenta la sicurezza introducendo nuovi
autenticazione e di cifratura che si applicano ad 802.11a, b e g
metodi
di
• 802.11n: bit rate fino a 600 Mbps
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Wireless LANs IEEE 802.11
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Wireless LANs IEEE 802.11:
requisiti progettuali
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IEEE 802.11
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Architettura di rete
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Extended Service Set
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Mobilità
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Architettura Protocollare
Layer
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Architettura Protocollare
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Struttura dello standard
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Servizi del MAC
fornisce
DFS: Dynamic Frequency Selection; TPC: Transmission Power Control
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Servizi MAC: Authentication
i
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Servizio MAC: Confidentiality
o
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Servizi MAC: DFS/TPC
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Servizi a supporto della QoS
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Servizio di Association
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Servizio di Reassociation
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Servizio di Disassociation
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Il livello fisico
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Mezzi trasmissivi, terminali,
velocità di trasmissione
802.11n (MIMO): fino a
600 Mb/s
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Livello fisico
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Frequency Hop Spread Spectrum
(FH SS)
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Frequency Hop Spread Spectrum
(FH SS)
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Direct Sequence Spread Spectrum
(DS SS)
simbolo
sequenza di
chipping
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Direct Sequence Spread Spectrum
(DS SS)
Barker a
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Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM)
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Livello fisico - modulazioni
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Livello fisico - modulazioni
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A.A.
2012-2013
IEEE 802.11n
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IEEE 802.11n

802.11n è la più recente revisione
dello standard IEEE 802.11

Il suo scopo è quello di aumentare
significativamente il data rate
ottenibile (fino a 600 Mbps)

L’innovazione principale consiste
nell’adozione di tecniche MIMO
(Multiple Input Multiple Output)
802.11n MIMO

I percorsi multipli sono causa di interferenza per gli schemi di ricezione
tradizionali

La tecnica MIMO usa i segnali provenienti da percorsi multipli per migliorare la
ricezione

Inoltre, la tecnica MIMO è usata per realizzare la “Spatial Division
Multiplexing” (SDM)

Con la SDM più flussi indipendenti possono essere trasmessi
contemporaneamente sullo stesso canale

Ogni canale SDM richiede un’antenna dedicata su ciascun apparato

La tecnica MIMO richiede di moltiplicare l’hardware che realizza le catene di
trasmissione e ricezione

Essa richiede inoltre una operazione di “precoding” ed una di “postcoding” ai
due capi della trasmissione
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802.11n MIMO (2)
Radio
D
S
P
Radio
canale
Radio
TX

Radio
Radio
D
S
P
Radio
RX
Le radio multiple trasmettono e ricevono contemporaneamente
sullo stesso canale
DSP
Radio
canale
Radio
DSP
TX

RX
Diversamente a quanto accade negli schemi tradizionali, dove al
massimo si può sfruttare la diversity in ricezione
802.11n MIMO (3)

Il sistema MIMO si descrive con una notazione del tipo:
axb:c
a  numero di catene RF in trasmissione
b  numero di catene RF in ricezione
c  numero di canali SDM

Il draft 802.11n prevede configurazioni fino a 4x4:4

Configurazioni comuni sono 2x2:2, 2:3:2 e 3x3:2

Ciascun flusso utilizza la modulazione OFDM

Aumento del numero di portanti: 48 (802.11g)  52 (il throughput
sale da 54 Mbps a 58.5 Mbps)

Aumento del rate di codifica di canale (FEC): 3/4 (802.11g)  5/6
(il throughput sale da 58.5 Mbps a 65 Mbps)
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Rate Massimo





Miglioramento della modulazione
54 Mbps  65 Mbps
Uso di MIMO 2x2 o 2x3
65 Mbps  130 Mbps
Riduzione del overhead dei protocolli
130 Mbps  145 Mbps
Channel Bonding (20MHz  40MHz)
145 Mbps  300 Mbps
Uso di MIMO 4x4
300 Mbps  600 Mbps
Planning sistema WiFi
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Intel PRO/Wireless 3945ABG
(802.11a/b/g) Card
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Marvell Semiconductor Inc. Ultra LowPower 90nm
WLAN Single Chip Solution (88W8686)
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