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-1 802.11g Standardının İncelenmesi 1. Proje Kapsamı: WLAN uygulamalarında en çok kullanılan ve bugünkü popülerliğini kazandıran 1 tarafından yayınlan bir dizi standarttır. 802 LAN/MAN standart komitesi ilk olarak Haziran 1997 de 802.11 standardını yayımlamıştır. Bu temel standarda göre 2.4 GHz frekans bandında FHSS DSSS teknikleri kullanılarak 2 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 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 veri iletişim hızına sahip olan 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 e kadar çıkaran 802.11g standardı cihazlar rağbet görmektedir. Yaptığımız proje kapsamında bu standartlardan 802.11g standardını inceleyeceğiz. Tabloda geliştirme çalışmaları tamamlanmış ve ürünleri piyasada bulunan 802.11x standartlarının genel özellikleri verilmiştir. 1
Standart Adı 802.11 802.11a 802.11b 802.11g Tablo 1. Bazı 802.11x Standartları Ve Genel Özellikleri Frekans Bandı 2,4 GHz ISM Modülasyon Tekniği FHSS DSSS 5 GHz OFDM 2,4 GHz ISM 2,4 GHz ISM DSSS DSSS OFDM Kanal Sayısı (dahili/harici) 4 (dahili) 11 (harici) (dahili/harici) (dahili/harici) Güvenlik Veri Hızı 2 54 11 54 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; 802.11g adını verdiği yeni bir kablosuz iletişim standardını 200 yılında duyurmuştur. Bu standart 2.4 GHz standardını kullanması itibariyle 802.11b ile uyumlu olmakla birlikte veri transfer hızı itibariyle 54 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 kanal kullanılmaktadır. Ancak kanalların bant genişliği 22 MHz dir. 2. Standartlaşma Çalışmalarının En Önemli 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 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. band ile arasında herhangi bir boş frekans yoktur. Şekil 1. 802.11g 2.4 GHz Frekans Band Kanalları 2.2 Çıktı 2-: 54 Veri Hızı 2.2.1 Açıklaması: 802.11g standartında veri hızı tıpkı 802.11a standartı gibi 54 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
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. Veri Hızları ile İletim Mesafeleri 2. Çıktı -: OFDM 2..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..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. 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 200 Maksimum veri hızı 54 Modülasyon OFDM ve CCK Veri hızları CCK:1,2,5.5,11 OFDM:6,9,12,18,24,6,48,54 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#wp14190 [] National Instruments (201, Dec 0). WLAN - 802.11 a,b,g and n [Online]. Available: http://www.ni.com/white-paper/711/en/ [4] National Instruments (2014, Nov 05). OFDM and Multi-Channel Communication Systems [Online]. Available: http://www.ni.com/white-paper/740/en/ [5] S. Haykin, Communications Systems, 4th ed, New York: Wiley, 2000, pp. 529-51. 6