Hlavní navigace

Bezdrátové lokální sítě WLAN podle IEEE

Rita Pužmanová 9. 4. 2002

Bezdrátové sítě jsou hitem v mobilní komunikaci hlasové i datové. Provedením mohou být nejen rádiové, ale také optické či infračervené. Dnes se podíváme na bezdrátové sítě lokální, které specifikuje IEEE, protože norem 802.11xyz přibývá (802.11b přezdívané Wi-Fi už dnes není jedinou variantou) a není zrovna nejsnadnější se v nich vyznat.

Tentokrát se Zpravodaj z normalizačního dění podívá za hranice internetové komunity, mimo „produkty“ IETF/IESG/IAB, na nové standardy IEEE, organizace zabývající se specifikací lokálních a metropolitních sítí. IEEE v rámci svého výboru 802 pracuje na řadě zajímavých norem, jako dnešní téma jsem však vybrala bezdrátové lokální sítě. Přehled všeho, co se děje v oblasti WLAN se ale nevejde do jednoho článku, takže příště budeme pokračovat a zvlášť se budeme věnovat rovněž bezpečnosti komunikace po WLAN.

K novým RFC a dalším novinkám na půdě IETF se samozřejmě souhrnně vrátíme, aby nic neuniklo naší pozornosti (včetně aprílových RFC).

Bezdrátová datová komunikace

O výhodách využití bezdrátových lokálních sítí (Wireless Local Area Network, WLAN) k rozšíření stávajících podnikových intranetů i jejich plnohodnotné náhradě není třeba příliš hovořit. Jejich donedávna malé rozšíření souviselo s pomalou standardizací, nižšími přenosovými rychlostmi a také dražšími zařízeními. Ale normalizace i trh dnes vypadají jinak a zejména letošní rok je svědkem jejich výrazného nástupu, jak v podnikovém nebo domácím prostředí, tak na veřejných místech.

Rádiové vysílání, kterým je dnes řešena většina komerčně nasazovaných sítí, je náchylné na rušení, a to všemi prostředky, které mohou na příslušných kmitočtech pracovat (např. i mikrovlnné trouby – to se týká zejména bezlicenčního pásma 2,4 GHz). Optické bezdrátové sítě či sítě založené na infračerveném záření zase nesnesou překážky mezi vysílačem a anténou přijímače. Dosah související s kvalitou přenosu pak omezuje jejich velikost i počet systémů, které se v rámci daného prostoru mohou nacházet, aby nedocházelo k nežádoucímu rušení. Zajištění bezpečnosti bezdrátové komunikace je při rádiovém vysílání jedním z nejobtížnějších problémů, podobně jako roaming a směrování mezi různými sítěmi. To však již je záležitostí vyšších vrstev – především Mobile IP – nikoli nejnižších dvou, jež definují normy IEEE 802.

WLAN podle IEEE

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) se specifikací bezdrátových LAN zabývá teprve od roku 1990. Jedná se o následující podvýbory:

  • IEEE 802.11 – Bezdrátové lokální sítě (Wireless Local Area Network, WLAN)
  • IEEE 802.15 – Bezdrátové osobní sítě (Wireless Personal Area Network, WPAN)
  • IEEE 802.16 – Širokopásmový bezdrátový přístup (bezdrátové metropolitní sítě)

Nyní se zaměříme na 802.11 WLAN, jichž dnes existuje několik typů. Všechny sdílejí stejný protokol přístupu k médiu (Media Access Protocol, MAC) a liší se pouze řešením fyzické vrstvy. Jako protokol MAC se využívá metoda Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). Princip přístupu je podobný jako u Ethernetu s CSMA/CD, kdy stanice musí naslouchat, zda je přenosové médium volné. Protože pro bezdrátové vysílače neexistuje žádná možnost detekovat kolize vzniklé ve vzduchu „křížícími“ se vlnami, využívá se pro jejich detekci systém potvrzování. Kromě samotného přenosu dat je protokol MAC zodpovědný také za mechanizmus počátečního spojení (association) a opětovného spojení (reassociation) koncové stanice s přístupovým bodem, podobně jako za management napájení z baterie a volitelně za autentizaci.

Konfigurace WLAN

Bezdrátová lokální síť (buňka) může pracovat ve dvou konfiguracích (Basic Service Set, BSS). V nezávislé konfiguraci (ad hoc) mezi sebou stanice komunikují přímo a není třeba instalovat žádnou podpůrnou infrastrukturu. Taková konfigurace je mimořádně vhodná pro náhodná uspořádání (trvající podle potřeby hodiny, ale i měsíce), avšak nehodí se pro rozsáhlá řešení.

Konfigurace infrastruktury, s distribučním systémem, předpokládá existenci přístupového bodu (Access Point, AP), který funguje jako základnová rádiová stanice a současně datový most. Přístupový bod je centrem každé WLAN a je nepohyblivý. Tato konfigurace předpokládá propojení s distribučním systémem, tedy klasickou LAN (nejčastěji Ethernet). Každá koncová stanice (klient) si najde „svůj“ přístupový bod (na základě pravidelně vysílaného signálu od AP) a komunikuje pouze s ním. Klienti WLAN používají síťový adaptér, který obsahuje vysílač, přijímač, anténu a hardware (802.11 PC karta, PCI, ISA NIC apod.).

IEEE 802.11

První bezdrátové lokální sítě IEEE 802.11 (1997) mohou být fyzicky řešeny jedním ze tří způsobů:

  • přenos rádiových vln o kmitočtech v pásmu od 2,4 do 2,4835 GHz metodou přímo rozprostřeného spektra (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) – DSSS vysílač přeměňuje tok dat (bitů) na tok symbolů, kde každý symbol reprezentuje skupinu jednoho či více bitů. Za použití modulační techniky jako QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) vysílač moduluje nebo násobí každý symbol pseodonáhodnou šumovou sekvencí (na tzv. čip). Tato operace uměle zvětšuje použitou šířku pásma v závislosti na délce sekvence. DSSS dělí pásmo na 14 kanálů po 22 MHz, které se částečně překrývají (pouze tři z nich se nepřekrývají vůbec). Sítě 802.11 založené na DSSS nabízejí povinně rychlost 1 nebo 2 Mbit/s (nižší rychlost je jako záloha pro případy s rušeným prostředím);
  • přenos rádiových vln o kmitočtech v pásmu od 2,4 do 2,4835 GHz metodou rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) – FHSS vysílá jeden nebo více datových paketů po jednom kmitočtu (pásmo se dělí do 75 podkanálů, každý o jednom MHz), pak přeskočí na jiný kmitočet a vysílá dál. Způsob přeskakování mezi kmitočty se jeví jako náhodný, ale ve skutečnosti se jedná o periodické pořadí známé vysílači i přijímači. Různé konverzace ve WLAN se odehrávají podle odlišných klíčů, aby se minimalizovala možnost současného využití téhož podkanálu. FHSS nabízí povinně rychlost 1 Mbit/s, volitelně 2 Mbit/s.
  • přenos infračerveným zářením (Diffused Infrared, DFIR) – povinně rychlostí 1 Mbit/s, volitelně 2 Mbit/s. Infračervená varianta lokální datové komunikace je zásadně omezena na jedinou kancelář nebo jiný souvislý prostor, neboť infračervené paprsky neprocházejí pevným materiálem, a naopak dochází k odrazu. (Řešení na bázi infračerveného záření je podstatně dražší než u rádiových sítí, takže se tato varianta používá jen zřídka.)

Volné kmitočtové pásmo 2,4 GHz využívají zařízení jako bezdrátové telefony, mikrovlnné trouby i Bluetooth (průmyslová specifikace bezdrátové osobní sítě), takže může docházet ke vzájemnému rušení.

IEEE 802.11b

Největším problémem původní normy pro WLAN (802.11) byla nízká přenosová rychlost. „Rychlé rozšíření“ (High Rate, HR) základní normy IEEE 802.11b (1999), přezdívané také Wi-Fi (Wireless Fidelity), poskytuje vyšší rychlosti v pásmu 2,4 GHz, a to až 11 Mbit/s. Pro jejich dosažení využívá nový způsob kódování, tzv. doplňkové kódové klíčování (Complementary Code Keying, CCK) v rámci DSSS na fyzické vrstvě.

Norma specifikuje, že podle momentální rušivosti prostředí se dynamicky mění rychlost na nižší nebo naopak na vyšší: 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s až 1 Mbit/s. Maximální rychlost na fyzické vrstvě je sice 11 Mbit/s, ale užitná rychlost je nižší, protože 30–40 procent teoretické kapacity tvoří režie. Testovaná uživatelská rychlost se udává kolem 6 Mbit/s.

Dosah sítě je kolem 100 m, ale výkonnější vysílač může tuto vzdálenost přesáhnout. 802.11b není dobře uzpůsobena k přenosu hlasu, proto se rychle pracovalo na „nápravě“ (viz následující pokračování článku).

Produkty pro 802.11b jsou již ve velkém výběru k dispozici a také testovány WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) na vzájemnou spolupráci.

Pokračování příště: 802.11a, 802.11d-j, IEEE.

Anketa

Míváte problémy se zarušním bezdrátových sítí?

Našli jste v článku chybu?

22. 4. 2002 20:50

Rita Pužmanová (neregistrovaný)
To je samozrejme legrace: na lidech je preci nejlepsi to, jak jsou ruzni (i kdyz si to rozhodne nemyslim ve chvili, kdy maji jiny nazor ... a ne a ne pochopit, natoz prijmout ten muj ;-). Ale stejne existuji mravni, eticke, pravni normy atd. - ktere nas uspesne modeluji...

Ale k te prave, suche a casto posmivane normalizaci. Nevim, jak vy, ale ja vzdycky znervoznim pri zjisteni, ze nekde funguje sit pod jinym napetim (nez u nas doma), maji jine elektricke zasuvky (nez u nas doma), pouzivaji jiny …

22. 4. 2002 20:18

Rita Pužmanová (neregistrovaný)
>...jste muj radce a ucitel a rad se priucim zas necemu dalsimu.

Dekuji za velmi lichotiva slova :-) [beru je samozrejme s "mirnou" rezervou ;-), presto si hned pripadam nejmin o 20 let starsi]

Mozna by se vam spis hodila nektera z mych knih (pokud mohu doporucit ;-), nez serial v PC World (jeho podtitulek jsem si nevymyslela ja...).

Vice chvaly a konstruktivni kritiky, to lze prat cele LUPE (a nebudeme troskari: celemu narodu a celemu svetu a celemu vesmiru...).

Root.cz: Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Lupa.cz: Levný tarif pro Brno nebude. Radní: je to kartel

Levný tarif pro Brno nebude. Radní: je to kartel

Měšec.cz: Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Vitalia.cz: Jsou čajové sáčky toxické?

Jsou čajové sáčky toxické?

Měšec.cz: Banky mlží o nákladech na předčasnou splátku hypotéky

Banky mlží o nákladech na předčasnou splátku hypotéky

Root.cz: 250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

Podnikatel.cz: 3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?

3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?

Měšec.cz: Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Podnikatel.cz: Na 3. prosince se chystá protest proti EET

Na 3. prosince se chystá protest proti EET

120na80.cz: Rovnátka, která nejsou vidět

Rovnátka, která nejsou vidět

Podnikatel.cz: Udávání kvůli EET začalo

Udávání kvůli EET začalo

Vitalia.cz: Jmenuje se Janina a žije bez cukru

Jmenuje se Janina a žije bez cukru

DigiZone.cz: Recenze Westworld: zavraždit a...

Recenze Westworld: zavraždit a...

Root.cz: Telegram spustil anonymní blog Telegraph

Telegram spustil anonymní blog Telegraph

Měšec.cz: Platby do zahraničí: pozor na tučné poplatky

Platby do zahraničí: pozor na tučné poplatky

Měšec.cz: Za palivo zaplatíte mobilem (TEST)

Za palivo zaplatíte mobilem (TEST)

Měšec.cz: Europlatby: někde bez poplatku, jinde i 350 Kč

Europlatby: někde bez poplatku, jinde i 350 Kč

DigiZone.cz: Další dva kanály nabídnou HbbTV

Další dva kanály nabídnou HbbTV