wifi bluetooth i irda.pdf

Sieci wifi

Technologia Wi-Fi (Wireless Fidelity) wykorzystywana jest przez coraz liczniejszą rzeszę

użytkowników. Z początku wydawało się, że największymi odbiorcami tej techniki będą firmy,

które instalują bezprzewodową infrastrukturę sieciową, po to by udostępnić intranet lub zasoby

globalnej Sieci przede wszystkim swoim pracownikom. Urządzenia do komunikacji

bezprzewodowej posłużyły też w miejscach publicznych do stworzenia tak zwanych hotspotów.

Tymczasem wciąż malejące ceny urządzeń dostępowych (Access Pointów i bezprzewodowych kart

sieciowych) spowodowały, że zwykli użytkownicy coraz chętniej spoglądają w kierunku sieci Wi-

Fi. Jednak same koszty to nie wszystko. Sieci bezprzewodowe są interesujące także z jeszcze kilku

innych powodów. Po pierwsze, korzystając z technologii Wi-Fi, można łatwo i raczej

bezproblemowo zbudować sieć lokalną w biurze lub w domu. WLAN-y (od. ang. Wireless LAN)

nie wymagają przede wszystkim setek metrów kabli i dziurawienia ścian tylko po to, aby przewody

sieciowe można było przeprowadzić z pomieszczenia do pomieszczenia.

Ponadto dodatkowym atutem bezprzewodowości jest mobilność. Komputer nie jest już

"przywiązany" do miejsca, w którym akurat znajduje się gniazdko sieciowe. Gdy nasz pecet pracuje

w sieci bezprzewodowej, możemy przemieszczać się z nim swobodnie, po całym mieszkaniu lub

biurze i nadal będziemy mieli dostęp do zasobów sieciowych. Wi-Fi jest także jednym z

najprostszych sposobów na współdzielenie, np. przez cienką ścianę lub podwórze, łącza

internetowego na kilku "sąsiedzkich" komputerach.

Niestety, nie ma róży bez kolców. Pomimo stosunkowo niskiej ceny i prostoty budowy

takiej sieci nie jest ona wolna od wad. Najważniejsza z nich to zazwyczaj wolniejsza transmisja

danych niż ta uzyskiwana w instalacjach kablowych. Transmisja radiowa jest też bardziej podatna

na tłumienie sygnału, przez co korzystanie z sieci bezprzewodowych częstokroć bywa utrudnione,

np. z powodu pojawiających się na drodze fal radiowych przeszkód. Niebagatelne znaczenie ma

również bezpieczeństwo sieci, które w przypadku WLAN-ów jest nieco trudniejsze do zapewnienia,

ale nawet w warunkach domowych można sprawić, że sieć będzie dysponowała wystarczającym

poziomem bezpieczeństwa.

Warto się zastanowić, jakie czynniki mają największy wpływ na szybkość transmisji danych i

zasięg - a więc z punktu widzenia użytkownika, na dwa podstawowe parametry pracy sieci

bezprzewodowych. Obie wielkości uzależnione są od częstotliwości zastosowanych fal radiowych

oraz mocy nadajnika. Niestety, producenci nie mogą swobodnie z nich korzystać, ponieważ

częstotliwości i moce nadajników objęte są szczegółowymi regulacjami prawnymi. Ponadto w

różnych krajach obowiązują odmienne przepisy dotyczące transmisji radiowej, co dodatkowo

komplikuje i ogranicza możliwości budowy uniwersalnych bezprzewodowych sieci.

Bezprzewodowe sieci Wi-Fi ustandaryzowane przez międzynarodową organizację IEEE

(Institute of Electrical and Electronic Engineers) działają na dwóch częstotliwościach. Jak się

okazuje, na całym świecie zastosowanie mają tylko częstotliwości z przedziału 2,4-2,5 GHz (pasmo

ISM - Industry, Science & Medicine). Dlatego też obecnie najpopularniejsze standardy sieci Wi-Fi,

czyli IEEE 802.11b i IEEE 802.11g, pracują właśnie na tej częstotliwości. W USA można spotkać

urządzenia zgodne ze standardem IEEE 802.11a, który do transmisji korzysta z pasma 5 GHz

(pasmo UNII - Unlicensed National Information Infrastructure). Jednak ta częstotliwość w Europie

zarezerwowana jest dla celów wojskowych, dlatego też standard 802.11a nie może być używany

bez ograniczeń (np. w Polsce dopuszcza się jego stosowanie, ale tylko wewnątrz budynków, a

sygnał nie może się wydostawać poza ich obręb).

To jednak nie wszystkie różnice między poszczególnymi standardami transmisji w sieciach

bezprzewodowych. Kolejną cechą charakterystyczną dla każdego z nich jest szybkość transmisji. W

przypadku normy 802.11b podstawową przepustowością jest 11 Mb/s. To niewiele, niemniej do

większości zastosowań w zupełności wystarczy.

Do standardu 802.11b wprowadzono także ciekawy mechanizm, znany jako dynamic rate

shifting. Pozwala on na dynamiczną zmianę szybkości transmisji w zależności od właściwości

kanału w danym momencie. W idealnych warunkach 802.11b zapewnia właśnie 11 Mb/s. Jednak

wraz z pogorszeniem warunków transmisji (przez np. zwiększenie dystansu między nadajnikiem a

odbiornikiem) lub wzrostem zakłóceń mechanizm ten zmniejsza prędkość przesyłu danych z 11 do

5,5, 2 czy 1 megabita na sekundę. Jeżeli warunki transmisji ulegną poprawie, szybkość przesyłania

danych zostanie automatycznie zwiększona.

Jednocześnie wraz ze standardem 802.11b rozwijany był konkurencyjny system 802.11a. Został

on ratyfikowany przez organizację IEEE w lipcu 1999 roku, w tym samym czasie, co standard b.

Jego popularność w skali światowej nie jest zbyt duża, mimo że maksymalne transfery są prawie

pięciokrotnie większe niż w przypadku b i wynoszą 54 Mb/s. Spowodowane jest to przede

wszystkim, działaniem w paśmie UNII, które w Europie zarezerwowano do celów wojskowych.

Ponadto - w odróżnieniu od częstotliwości 2,4 GHz - fale w paśmie 5 GHz charakteryzują się

wyższą tłumiennością. To z kolei powoduje, że wszelkie przeszkody - w postaci chociażby ścian

działowych w budynku - mogą stanowić barierę nie do przejścia. Nie są to jednak jedyne przyczyny

niskiej popularności standardu a.

Na mniejsze rozpowszechnienie sieci 802.11a wpływa też to, że oba rozwiązania - tak b, jak i a

- nie są ze sobą w żaden sposób kompatybilne. Prowadzi to do sytuacji, w której użytkownicy kart

802.11b nie mogą posługiwać się infrastrukturą bezprzewodową typu a i na odwrót. Próbowano

sobie wprawdzie z tym poradzić, wprowadzając na rynek urządzenia umożliwiające pracę w obu

standardach, mimo to jednak poza terenem Stanów Zjednoczonych wykorzystanie standardu a jest

obecnie marginalne.

W połowie roku 2003 organizacja IEEE zatwierdziła ostatecznie kolejną normę dla sieci

bezprzewodowych działających w paśmie 2,4 GHz - IEEE 802.11g. W założeniu standard ten miał

łączyć w sobie najlepsze cechy wcześniejszych specyfikacji a i b, a więc dużą szybkość transmisji

przy jednoczesnej większej odporności na zakłócenia, poszerzeniu zasięgu i kompatybilności ze

standardem b. Wszystkie te wytyczne udało się osiągnąć - szybkość transmisji wynosi teraz 54

Mb/s, a dzięki wykorzystaniu pasma 2,4 GHz spełniono pozostałe wymienione warunki. Nie obyło

się jednak bez kłopotów. Najpoważniejszym problemem okazała się współpraca urządzeń standardu

802.11b i 802.11g. Aby mogła ona zaistnieć, trzeba było rozwiązać problemy związane z tzw.

długością preambuły, czyli polem synchronizacyjnym, które poprzedza ramkę z przesyłanymi

danymi. W IEEE 802.11g długość tego pola wynosi 56 bitów (short preamble), natomiast w

802.11b - 128 bitów (long pramble).

Kłopotliwa była także szybkość transmisji danych przy obecności w jednej sieci urządzeń

zgodnych z 802.11b i 802.11g. W takiej sytuacji szybkość transmisji teoretycznie nie mogłaby być

większa niż 11 Mb/s. Chociaż urządzenia 802.11b i 802.11g pracują w tym samym paśmie

częstotliwości, to korzystają z różnych metod modulacji sygnału. 802.11b wykorzystuje metodę

CCK (ang. Complementary Code Keying), z kolei 802.11g wykorzystuje modulację OFDM ( ang.

Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Istnieje więc mechanizm umożliwiający stacji

802.11g rozpoznanie sytuacji, w której stacja 802.11b próbuje nawiązać komunikację oraz

nakazujący stacji 11g przełączenie się w tryb CCK, co umożliwi poprawną komunikację. Ta funkcja

kompatybilności znana jest pod nazwą "protekcji" (ang. Protection).

Funkcja "protekcji" rozpoznaje sposób modulacji sygnału, pozwalając określić czy komunikacja

opiera się o modulację CCK czy o OFDM. Wykorzystuje ona pokazany na rysunku 2 mechanizm

RTS/CTS będący częścią specyfikacji 802.11b. Kiedy wykorzystywany jest mechanizm protekcji,

to każdy pakiet danych 802.11g OFDM zostaje poprzedzony żądaniem RTS (ang. Request To Send)

modulowanym CCK.

Od momentu, gdy określona stacja nadaje sygnał modulowany metodą CCK, wszystkie znajdujące

się w zasięgu stacje 802.11b (lub stacje 802.11g wykorzystujące funkcję protekcji) rozumieją, że

stacja ta prosi o pozwolenie na wysłanie danych. Znajdująca się w zasięgu stacja 802.11b lub

802.11g może następnie odpowiedzieć sygnałem CCK CTS (ang. Clear To Send) po czym może się

rozpocząć transmisja. Ponieważ ramki RTS i CTS zawierają też informacje o danych, które będą

przesyłane w następnej kolejności, to stacja 802.11g może poinformować inne stacje o tym, czy

mogą się one przełączyć w tryb OFDM, czy też maja pozostać w CCK aby zakończyć komunikację.

Niektórzy producenci pokusili się o opracowanie specyfikacji, które przewidują zwiększenie

transmisji danych do wartości ponad 100 Mb/s dla standardu g oraz 22 Mb/s dla specyfikacji typu

b. Niestety, są one niekompatybilne z wcześniejszymi rozwiązaniami, co uniemożliwia

wykorzystanie potencjału takich urządzeń w sieciach b lub g.

Topologie sieci Wi-fi

Urządzenia sieci bezprzewodowej mogą pracować w jednym z dwóch trybów - ad-hoc lub

infrastructure.

Tryb Ad Hoc

Tryb ad-hoc odpowiada zaś klasycznej sieci peer-to-peer i pozwala stworzyć sieć radiową bez

pośrednictwa Access Pointa. Taka topologia nazywa się IBSS (Independent Basic Service Set). W

tym przypadku każdy komputer komunikuje się ze wszystkimi innymi w sieci. Ta sieć liniowa

zwana jest trybem Ad Hoc i, jak się można było domyślać, ma zalety i wady.

Główną zaletą pozostaje szybka i tania instalacja. Wszystko, co jest potrzebne, to aby każda stacja

w sieci (komputer biurkowy lub przenośny) posiadała swoją własną kartę WiFi. Gdy konfiguracja

urządzeń została zakończona, wszystkie stacje mogą się komunikować ze sobą. Inną zaletą, w

sytuacji gdzie każdy komputer jest oddalony od pozostałych, jest to, że każda stacja zwiększa

zasięg sieci. Jeżeli więc komputer A jest oddalony od komputera B o 300 metrów, musicie jedynie

umieścić pomiędzy nimi komputer C, a wszystkie trzy będą mogły się skomunikować. Wadą

takiego rozwiązania jest to, że komputer B straci sieć, jeżeli połączenie pomiędzy A i C zostanie

przerwane. Tryb Ad Hoc jest zalecany dla sieci składających się maksymalnie z ośmiu maszyn.

Tryb infrastructure

W pierwszym sieć składa się z co najmniej jednego Access Pointa, z którym komunikuje się każdy

komputer. Przez niego przechodzi właśnie cała transmisja danych - można więc powiedzieć, że

pełni on funkcję bezprzewodowego koncentratora. Korzystając z jednego lub więcej punktów

dostępowych, da się już stworzyć sieć bezprzewodową w dwóch topologiach - BSS (Basic Service

Set) i ESS (Extender Service Set). W pierwszym przypadku mamy do czynienia z wieloma

bezprzewodowymi stacjami roboczymi, które są połączone w grupy komunikujące się z różnymi

Access Pointami albo urządzeniami wpiętymi do kablowej sieci LAN. Topologia ESS to nic innego

jak wiele podsieci BSS współpracujących ze sobą nawzajem.

Oprócz możliwości podłączenia sieci bezprzewodowej do przewodowej, punkt dostępowy może

służyć również jako router internetowy, co oznacza współdzielenie łącza internetowego pośród

wszystkich komputerów.

Elementy Sieci

Na całość infrastruktury sieci bezprzewodowych składają się następujące elementy:

1. Access Point (punkt dostępowy)

to urządzenie stosowane w sieciach bezprzewodowych stanowiące element łączący część

przewodową sieci (najczęściej w standardzie Ethernet) a część bezprzewodową (standard 802.11

znany też jako Ethernet bezprzewodowy).

Służy on najczęściej służy do komunikacji między bezprzewodowymi urządzeniami (najczęściej są

to bezprzewodowe karty sieciowe) w topologii gwiazdy. Zarządza on ruchem w obrębie takiej sieci.

2. Bezprzewodowa karta sieciowa służy do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są

przesyłane w sieci komputerowej. Urządzenia te pracują w standardzie IEEE 802.11. Takie karty

pracować mogą w obydwu topologiach. Niektóre z nich są w stanie pracować jako punkt centralny

w sieci WiFi. Zwykle podłączane są one do komputerów przez złącza PCI (komputery stacjonarne),

PCMCIA lub miniPCI (notebooki) oraz USB (większość komputerów).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: