Koho nepoděsil kryptický titulek, dozví se o novinkách v normalizaci WLAN. V článku z počátku roku 2004 = pokrokový rok pro (W)LAN jsme se zaměřili na dění ve specifikacích IEEE pro bezdrátové lokální sítě. Podívali jsme se i na rozpracované projekty, které se týkají jak zajímavých rozšíření WLAN z hlediska kapacit (802.11n, viz též článek Kdy bude 100 Mbit/s WiFi?), topologie (802.11s) a mobility (802.11p a r), ale také důležitých doplňků pro měření (802.11k).
Neuplynulo ani čtvrt roku a naplno se rozjely další tři zbrusu nové projekty 802.11u, v, w, které nejen doplňují „bezdrátovou abecedu“, ale nabídnou ve výsledku potřebnou podporu pro management a jeho bezpečnost. V tomto článku nejprve naznačíme záměry těchto tří budoucích norem a pak se podíváme podrobněji na jednu z dříve zmíněných specifikací, které mají šanci na brzké schválení, 802.11k pro RRM (Radio Resource Measurement).
Nové projekty WLAN
V únoru IEEE 802.11 zahájil práce na dvou nových projektech a začátkem dubna se k nim přidal další:
- P802.11u „Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: IEEE 802.11 Interworking with External Networks“ – doplněk má harmonizovat možnosti spolupráce 802.11 a externích sítí.
- P802.11v „Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: IEEE 802.11 Wireless Network Management“ – doplněk vytvoří jednotné rozhraní pro management zařízení v bezdrátové síti. Stanice budou moci provádět funkce managementu zahrnující monitoring a konfiguraci buď centralizovaně, nebo distribuovaně prostřednictvím mechanismu na druhé vrstvě. Doplněk má také přispět k rekonfiguraci stávající MIB (Management Information Base), aby vyhověla rostoucí komplexnosti bezdrátových zařízení.
- P802.11w „Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Protected Management Frames“ – nabídne rozšíření stávající MAC podvrstvy o mechanismy na podporu integrity dat, autenticity zdroje dat, utajení dat a ochrany před útoky typu replay pro vybrané rámce určené pro management. Cílem je tedy zvýšit zabezpečení rámců pro management včetně rámců pro deautentizaci a deasociaci.
802.11k Radio Resource Measurement
Zastavme se podrobněji u dokončované normy 802.11k. Jejím úkolem je lépe práci WLAN přizpůsobit momentálním podmínkám bezdrátového prostředí, jinými slovy dobře porozumět podmínkám jednotlivých kanálů, šumu, zahlcení, vzájemnému rušení a následně optimalizovat nastavení klientů a konfiguraci sítě tak, aby byla výkonnost rádiového spoje co nejlepší. Popularita WLAN, za niž vděčí pohodlí a nízkým nákladům, s sebou nese nebezpečí vzájemného rušení překrývajících se WLAN i dalších technologií pracujících ve stejném bezlicenčním pásmu, typicky 2,4 GHz.
Systémy WLAN podle stávajících specifikací (802.11a/b/g) zatím neumí posoudit rádiové prostředí na straně klienta tak, aby mohly dosahovat optimálních výsledků a aby bylo možné je také efektivně spravovat. Dnešní WLAN sice umožňují základní měření, ale většinou se omezují na statistická počítadla. 802.11k je doplňuje o další parametry a informace o měření a také o ukládání měření (MIB).
Rozpracovaná norma 802.11k má právě klientům zajistit možnost poskytovat informace přístupovým bodům a přepínačům pro RRM (Radio Resource Measurement). Definuje parametry měření a požadavky a hlášení o měření, které si mohou vyměňovat nejen klienti a přístupové body, ale také přístupové body mezi sebou (802.11k nepodporuje ad hoc režim). Většinou jsou to přístupové body a přepínače, které požadují od klientů informace, ale v některých případech klienti generují požadavky na přístupové body. Mezi nově definovanými měřeními 802.11k najdeme:
- statistiky klienta (nad rámec stávajících statistik přístupových bodů zahrnujících pokusy o opětovné přidružení, počet přijatých a odeslaných paketů),
- stav rádiového kanálu (šum, doba využívání, zátěž),
- skryté uzly (klienti informují přístupové body o existenci uzlů na okraji jejich dosahu),
- řízení vysílacího výkonu (TPC, Transmit Power Control) podle 802.11h (doplněk pro 802.11a pro evropské prostředí),
- rozhodování o roamingu.
Díky 802.11k budou moci přístupové body (AP) požadovat od klientů jakýsi histogram šumu (přehled o rádiové energii generované mimo 802.11). Pro volbu vhodného kanálu na straně přístupového bodu nebo přepínače bude také možné využít informace o zátěži a době používání kanálů, takže bude zřejmé, který kanál kvůli značnému rušení nebo zátěži nebude vhodné používat.
Jedním z povinných měření v 802.11k je RCPI (Received Channel Power Indicator). V současnosti 802.11 používá RSSI (Received Signal Strength Indicator), který ale není jednotně definován a výrobci se liší v jeho implementaci. RSSI se používá pro porovnání síly signálu na různých kanálech a výběr přístupového bodu. RCPI podle 802.11k je jeho vylepšením jako jednotné měření signálu. Např. stanice může při aktivním skenování vyslat sondu (probe) AP, ten následně změří hodnotu RCPI této sondy a vyšle zpět tuto hodnotu v odpovědi na sondu.
Typicky pro roaming může měření napomoci zvolit skutečně nejvhodnější přístupový bod: stávající přístupový bod si vyžádá od klienta informace o všech přístupových bodech, jejichž pravidelné hlášení (beacon) slyší na specifickém kanále (v rámci pasivního skenování). Na základě těchto údajů pak přístupový bod (případně přepínač) analyzuje informace v zachycených zprávách beacon a porovnává je jednak podle nabídky služeb a zabezpečení a jednak podle síly signálu. Na základě toho přístupový bod nebo přepínač poskytne klientovi již seřazený seznam nejvhodnějších kandidátů dalších přístupových bodů pro roaming.
Parametry, typy měření a komunikace
V rámci rádiových parametrů rozlišuje 802.11k dvě kategorie: informace sítě a rádiová měření. V první kategorii jsou jako základní dvě zprávy: zpráva AP o kanálu (pásmo a seznam kanálů, které AP podporuje) a seznam sousedních AP, kandidátů pro roaming (BSID, funkční kanály, podporované služby a bezpečnost).
802.11k definuje dva typy měření: vyhrazené a průběžné. V prvním případě musí stanice všeho nechat, přepnout na zadaný kanál a provést rádiové měření. V druhém případě se měření provádí na používaném kanálu, takže k žádnému přerušení datového provozu nedochází.
Příklad komunikace mezi přístupovým bodem a stanicí na základě 802.11k – měření zátěže kanálu – ukazuje následující obrázek (IE=Information Element). Stanice ale nemusí vždy pozitivně reagovat na požadavek přístupového bodu na měření, když na to nemá čas (např. uprostřed volání VoIP).
Zdroj: Intel
Proč 802.11k?
Na 802.11k se pracuje od roku 2003 a v letošním roce by mohla být již schválena. Bude představovat doplněk ke stávajícím normám, a protože se bude implementovat softwarově, bude možné dnešní systémy o její prvky snadno obohatit. Účinnost samozřejmě závisí na implementaci jak na klientech, tak v infrastruktuře (přístupové body a přepínače).
Měření bude možné uplatnit v efektivním výběru přístupového bodu při roamingu (ne vždy je nejlepší AP s nejsilnějším kanálem) a při adaptivním přístupu k médiu (MAC, Media Access Control), kdy lze dynamicky měnit statické parametry MAC pro zvýšení propustnosti a snížení latence.
Na co se tedy lze s očekávaným schválením 802.11k těšit? Na lepší výkonnost WLAN ve stávajícím prostředí, méně výpadků i v případě roamingu klientů (větší pomoc ale přinese 802.11r) i rychlejší komunikaci jako pozitivní výsledek lepšího využití WLAN. To vše ovšem za předpokladu správného využití výsledků měření, protože to jde již nad rámec dokončované normy.