Оцінка пропускної здатності бездротового каналу стандартів IEEE802.11 за використанням протоколів IPv4 та IPv6

Abstract

Передача даних бездротовими каналами зв’язку здійснюється стеком протоколів TCP/IP. Цей стек протоколів має бути апаратно незалежним, тобто застосованим в незалежності від того які операційні системи на ньому працюють, які канали зв’язку використовуються. Це надає універсальності системам передачі даних, проте може негативно відобразитись на роботі каналів передачі, зокрема бездротових каналах, які мають обмежену швидкість передачі даних. Збільшення надлишковості під час формування пакетів передачі даних може знизити пропускну здатність каналу та відповідно швидкість каналу. Для бездротових каналів зв’язку, стандарти IEEE802.11 досягають високих швидкостей завдяки використанню технології просторового мультиплексування MIMO і розширенню смуги пропускання каналу за рахунок використання діапазонів 2,4 ГГц і 5 ГГц, які також використовують пакетну передачу даних та різні типи IP адресації. Системи з різними типами IP адресації можуть застосовувати протоколи динамічної конфігурації хосту (DHCP), що дозволяє автоматично отримувати необхідні параметри для роботи в мережі. Відповідно до специфікацій протоколів IP адресація впливатиме на розмірність пакетів та на порядок її формування.

Оцінка продуктивності використання протоколів різних версій можлива: за допомогою максимальних та середніх значень дельта, максимальним та середнім джиттером (як варіацією затримки), затримкою пакетів та пропускною здатністю.

Проведено аналіз можливих варіантів поліпшення параметрів мережі, за застосування певної мережевої архітектури, зокрема мережі з двома стеками, технології переходу, в якій IPv4 і IPv6 працюють в тандемі із загальним або виділеним посиланням; тунелювання, для створення оверлейної мережі, яка тунелює один протокол за іншим, інкапсулюючи пакети IPv6 в пакети IPv4 і пакети IPv4 в пакети IPv6; транслювання, що полегшує обмін даними між хостами і мережами тільки для IPv6 і тільки для IPv4 шляхом виконання IP-заголовку і перетворення адрес між двома групами адрес, зіставлення доменних імен і IP-адрес протоколу DNS.

Transmission of data through wireless communication channels is carried out by the TCP / IP protocol stack. This stack of protocols should be hardware-independent, that is, applied regardless of which operating systems it operates, which communication channels are used. It provides universality to data transfer systems, however, it can negatively affect the operation of transmission channels, in particular wireless networks that have a limited data rate. Increasing redundancy in the formation of data packets may reduce the bandwidth of the channel and, accordingly, the speed of the channel. For wireless communication channels, IEEE802.11 standards achieve high speeds through the use of MIMO spatial multiplexing technology and channel bandwidth expansion through the use of 2.4 GHz and 5 GHz bands, which also use packet data and various types of IP addressing. Systems with different types of IP addressing can use Dynamic Host Configuration (DHCP) protocols, which allow to automatically receiving the required parameters for network operation. According to protocol specification, IP addressing will affect the dimension of packets and the order of its formation.

Estimating the performance of using protocols of various versions is possible with the help of maximum and average values of delta, maximum and average jitter (as variation of delay), packet delays, and bandwidth.

The analysis of possible options for improving network parameters, when applying a certain network architecture, including a two-stacked network, is a transition technology in which IPv4 and IPv6 work in tandem with a general or dedicated link; tunneling to create an overlay network that tunnels one protocol by another, encapsulating IPv6 packets in IPv4 packets and IPv4 packets in IPv6 packets; Broadcasts that facilitate the exchange of data between hosts and networks only for IPv6 and only for IPv4 by executing an IP header and converting addresses between two groups of addresses, domain name mapping, and IP addresses of the DNS protocol.

The purpose of this article is to study changes in the characteristics of the information parameter of the wireless communication channel IEEE802.11 standards when using IPv4 and IPv6 protocols of different types.

Передача данных по беспроводным каналам связи осуществляется стеком протоколов TCP/IP. Этот стек протоколов должен быть аппаратно независимым, то есть применимым в независимости от того, какие операционные системы на нем работают, какие используются каналы связи. Это делает универсальной систему передачи данных, однако может негативно отразиться на работе каналов передачи, в частности беспроводных каналах, имеют ограниченную скорость передачи данных. Увеличение избыточности при формировании пакетов передачи данных может снизить пропускную способность канала и соответственно скорость канала. Для беспроводных каналов связи, стандарты IEEE802.11 достигают высоких скоростей благодаря использованию технологии пространственного мультиплексирования MIMO и расширению полосы пропускания канала за счет использования диапазонов 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые также используют пакетную передачу данных и различные типы IP адресации. Системы с различными типами IP адресации могут применять протоколы динамической конфигурации хоста (DHCP), что позволяет автоматически получать необходимые параметры для работы в сети. Согласно спецификациям протоколов IP-адресация влияет на размерность пакетов и на порядок ее формирования.

Оценка продуктивности использования протоколов различных версий возможна с помощью максимальных и средних значений дельта, максимальным и средним джиттером (как вариацией задержки), задержкой пакетов и пропускной способностью.

Проведен анализ возможных вариантов улучшения параметров сети, при применении определенной сетевой архитектуры, в частности сети с двумя стеками, технологии перехода, в которой IPv4 и IPv6 работают в тандеме с общим или выделенным направлением; туннелирования для создания оверлейной сети, туннелирует один протокол за другим, инкапсулирующий пакеты IPv6 в пакеты IPv4 и пакеты IPv4 в пакеты IPv6; трансляции, что облегчает обмен данными между хостами и сетями только для IPv6 и только для IPv4 путем выполнения IP-заголовков и преобразования адресов между двумя группами адресов, сопоставление доменных имен и IP-адресов протокола DNS.

Целью статьи является исследование изменения характеристик информационного параметра беспроводного канала связи стандартов IEEE802.11 при использовании различного типа IP адресации протоколов IPv4 и IPv6.