Aşama 2 - emreuzun.net

EHB 481 Temel Haberleşme Sistemleri Tasarım ve Uygulamaları
2014-2015 Güz Yarıyılı
Proje Aşama Raporu: 2. Aşama
Standardizasyon Çalışmalarını İncelemesi
Aşama 2: Standartlaşma aktivitesinin getirileri
İsimler
: Köksal İçöz, Çağdaş Yürekli, Emre Uzun, Mustafa Ünsal
Numaralar : 040090295, 040080459, 040090275, 040090282
Grup No
: E-1
IEEE 802.11g Standardının İncelenmesi
1. Proje Kapsamı:
WLAN uygulamalarında en çok kullanılan ve bugünkü popülerliğini kazandıran IEEE1
tarafından yayınlan bir dizi standarttır. IEEE 802 LAN/MAN standart komitesi ilk olarak
Haziran 1997’de IEEE 802.11 standardını yayımlamıştır. Bu temel standarda göre 2.4 GHz
frekans bandında FHSS veya DSSS teknikleri kullanılarak 2 Mbps’e kadar data iletişimi
sağlanabilmektedir. 802.11 standardın esas amacı mevcut kablolu LAN’ların, kablosuz olarak
genişlemesine olanak tanımak ve sabit sistemlerle mobil sistemleri bir çatı altında toplamaktır.
Elde edilen başarı sonrasında IEEE tarafından WLAN uygulamaları için 802.11x adı altında bir
dizi standart daha yayımlanmıştır. Bu standartları geliştirme ve yeni standartlar hazırlama
çalışmaları devam etmektedir. 2.4 GHz bandında çalışan ve 11 Mbps veri iletişim hızına sahip
olan IEEE 802.11b Türkiye dahil dünyanın bir çok yerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2000 yılında dünyada yaşanan iletişim sektöründeki çöküşe rağmen WLAN sistemleri
inanılmaz bir başarı elde etmiştir. Bugünlerde yine aynı frekans bandında çalışan fakat veri
iletişimini 54 Mbps’e kadar çıkaran 802.11g standardı cihazlar rağbet görmektedir. Yaptığımız
proje kapsamında bu standartlardan IEEE 802.11g standardını inceleyeceğiz. Tabloda
geliştirme çalışmaları tamamlanmış ve ürünleri piyasada bulunan IEEE 802.11x standartlarının
genel özellikleri verilmiştir.
1
Tablo 1. Bazı IEEE 802.11x Standartları Ve Genel Özellikleri
Standart Frekans Modülasyon
Adı
Bandı
Tekniği
IEEE
802.11
2,4 GHz
ISM
Kanal
Sayısı
Güvenlik
Veri
Hızı
FHSS
veya
DSSS
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
2
Mbps
WEP
veya
WPA
54
Mbps
IEEE
802.11a
5 GHz
OFDM
4
(dahili)
11
(harici)
IEEE
802.11b
2,4 GHz
ISM
DSSS
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
11
Mbps
IEEE
802.11g
2,4 GHz
ISM
DSSS veya
OFDM
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
54
Mbps
Açıklama
İlk hazırlanan
ve
temel standart
Çoklu ortam
uygulamaları
ve
yüksek veri
hızı için
Yaygın
kullanım ve
düşük maliyetli
sistemler
802.11b’nin
yüksek
hızlar için
gelişmiş hali
Proje kapsamında inceleyeceğimiz standardın başlıca özellikleri şöyledir;
IEEE 802.11g adını verdiği yeni bir kablosuz iletişim standardını 2003 yılında duyurmuştur.
Bu standart 2.4 GHz standardını kullanması itibariyle 802.11b ile uyumlu olmakla birlikte veri
transfer hızı itibariyle 54 Mbps veri aktarım hızına ulaşmaktadır. Bu standartta 802.11a
standardında olduğu gibi modülasyon tekniği olarak OFDM kullanılmaktadır. 5 GHz frekans
bandına göre daha düşük frekans bandı (2.4 GHz) kullanıldığı için cihaz üretimi daha kolay ve
ucuz, RF sinyal zayıflaması ise daha azdır. 802.11g standardının en büyük dezavantajı ise 2.4
GHz bandının yoğun kullanılıyor olmasıdır. Bu yoğunluk kullanılabilecek boş kanal sayısının
azalmasına, dolayısıyla iletişim kapasitesin düşmesine neden olmaktadır. 802.11g standardında
da 802.11b’de olduğu gibi birbiriyle çakışmayan 3 kanal kullanılmaktadır. Ancak kanalların
bant genişliği 22 MHz’dir.
2. Standartlaşma Çalışmalarının En Önemli 3 Çıktısı:
2.1 Çıktı 1-: 2,4 GHz Bandında Çalışma
2.1.1 Açıklaması: 802.11g standartlaşması da kendinden dört yıl önce çıkmış olan 802.11b
standardı gibi 2.4 GHz bandında çalışmaktadır. 2.4 GHz bandı ITU-R (International
Telecommunications Union Radiocommunication Sector ) tarafından ISM band olarak yani
lisanssız bir şekilde kullanılabilen band olarak ayrılmıştır. Standartın kullandığı 2.4 GHz
2
bandının merkez frekansı 2450 MHz, band genişliği ise 100 MHz’dir. Dolayısıyla 2400
MHz’den 2500 Mhz’e kadar ki frekans aralığı 802.11g’nin kullandığı frekans aralığıdır.
2.1.2 Önemi: Standartın 2.4 GHz aralığında seçilmesi sayesinde 3 adet birbiri üzerine
örtüşmeyen band kullanılabilir. Bu bantlar 1, 6 ve 11.’lerdir. Bu bandların her biri MHz
genişlikli olup, birbiri üzerine örtüşmeyen band genişliklerinin band genişlikleri de 22
MHz’dir. Bantların birbiriyle örtüşmemesi girişim etkisini azaltmaktadır. Amerika’da
kullanılan aşağıdaki şekilde de gösterilmiş olan 4. band ise 2484 MHz. Merkez frekansını
kullanır. Bu band diğerleri üzerine örtüşme yapmıyorsa da girişim açısından diğerlerine
oranla daha tehlikelidir. Çünkü 3. band ile arasında herhangi bir boş frekans yoktur.
Şekil 1. 802.11g 2.4 GHz Frekans Band Kanalları
2.2 Çıktı 2-: 54 Mbps Veri Hızı
2.2.1 Açıklaması: 802.11g standartında veri hızı tıpkı 802.11a standartı gibi 54 Mbps
hızlarına çıkabilmektedir. Bunun için 802.11a standartı OFDM (Orthogonal frequencydivision multiplexing) yani Dikey Frekans Bölmeli Çoklama modülasyonu yapılarak
gerçekleniyordu. 802.11g standartı ise bu modülasyon türünün yanında CCK-OFDM
modülasyonunu kullanır.
Şekil 2. Veri Hızlarına Göre Modülasyon Türleri
3
2.2.2 Önemi: 802.11g standartı teoride 802.11a standartı ile aynı hızlara çıkıyor olarak
gözükse de 802.11g bu hızlarda daha uzaklara iletim yapabilir. Bunu yapabilmesi OFDM’in
yanında CCK (Complimentary Code Keying) modülasyonu kullanılmasındandır.
Şekil 3. Veri Hızları ile İletim Mesafeleri
2.3 Çıktı 3-: OFDM
2.3.1 Açıklaması: 802.11g standartının en önemli çıktısı OFDM (Dikey Frekans Bölmeli
Çoğullama) tekniğidir. Bu teknik FDM (Frekans Bölmeli Çoğullama) tekniğinin devamıdır.
FDM’de birbirinden bağımsız örtüşmeyen semboller frekansta çoğullanarak, TDM yani
zamanda çoğullamanın aksine, iletim yapılır. OFDM’de ise spektrumu maksimum verimle
kullanabilmek için her kanalın altında birbiriyle örtüşen alt kanallar vardır. Her kanal için 7
alt kanal vardır. Bu alt kanallar sayesinde veri hızları da yükselmektedir.
Şekil 4. OFDM Alt Kanallar
4
2.3.2 Önemi: OFDM 802.11g standartı için aslında en önemli çıktıdır. OFDM’in en önemli
özelliği şüphesiz spektrumu verimli kullanmasıdır. Alt kanallar sayesinde sistemden
maksimum verim alınmış olur. FDM sistemlere göre band genişliği neredeyse iki katına
çıkmıştır. FDM sistemlerde semboller arası girişim olmaması için sembol band
genişliklerinin %25’i kadar aralık bırakılır. Bu durumda;
Band Genişliği (BW) = 2 / Sembol Hızı (Rs);
Formülü geçerli olur. OFDM sistemlerde ise
Band Genişliği (BW) = 1 / Sembol Hızı (Rs);
Şeklinde bir yaklaşıklık yazılabilir. OFDM’in bir diğer avantajı ISI (Simgeler arası girişim)
konusunda iyi sonuçlar vermesidir. OFDM’de kullanılan kanallara arası bırakılan güven
aralıkları sayesinde ISI’nın minimum düzeye indirilmesi hedeflenmiştir.
Şekil 5. OFDM Sembol Girişimleri
3. Sonuçlar:
Proje kapsamından ve çıktılardan yola çıkarak 802.11g standartlaşmasının önemini
aşağıdaki tablo ile daha net açıklayabiliriz.
5
Tablo 2. Sonuçlar
802.11g
Standart onayı
Temmuz 2003
Maksimum veri hızı
54 Mbps
Modülasyon
OFDM ve CCK
Veri hızları
CCK:1,2,5.5,11
OFDM:6,9,12,18,24,36,48,54 Mbps
Frekanslar
2.4-2.497
802.11g’nin 802.11b ve 802.11a standartlarından fazla veri hızlarına ve maksimum menzile
sahip olması bu standardın 802.11b ve 802.11a standartlarından daha iyi olduğunu gösteriyor.
Modülasyon bakımından ise hem 802.11b de kullanılan CCK hem de 802.11a da kullanılan
OFDM türünü içeriyor. Kullandığı frekanslar ise 802.11b standardının frekansı ile aynıdır.
Kaynaklar
[1]
ITU-R
(2012).
Radio
Regulations
Edition
of
2012
[Online].
Available:
http://www.itu.int/pub/R-REG-RR-2012
[2] Cisco (2004). Channel Deployment Issues for 2.4-GHz 802.11 WLANs [Online]. Available:
http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/technology/channel/deployment/guide/Channe
l.html#wp134190
[3] National Instruments (2013, Dec 03). WLAN - 802.11 a,b,g and n [Online]. Available:
http://www.ni.com/white-paper/7131/en/
[4] National Instruments (2014, Nov 05). OFDM and Multi-Channel Communication Systems
[Online]. Available: http://www.ni.com/white-paper/3740/en/
[5] S. Haykin, Communications Systems, 4th ed, New York: Wiley, 2000, pp. 529-531.
6