Bežične mreže

Bežični Ethernet - IEEE standard 802.11

Početna verzija standarda IEEE 802.11 je formirana sredinom 1997., tako što je za rad bežičnih Ethernet sistema određena radna frekvencija od 2,4 GHz i dve brzine prenosa podataka, od 1 i 2 Mbps (miliona bita u sekundi).

Ponuđene su i dve tehnologije prenosa radio signala: FHSS i DSSS. FS oznacava Frequency Hopping (skakanje po frekvencijama), a DS Direct Sequence (niz skokova), dok SS na kraju ovih skraćenica označava Spread Spectrum, tehnologiju prenosa signala sa ispod nivoa šuma (razmazani spektar). Ubrzo po definisanju standarda oformljene su brojne radne grupe:

• grupa "A" je zadužena za unapređenje inicijalnog standarda i rad u 5 GHz opsegu,
• "B" za izradu bržeg DSSS prenosa na 2,4 GHz. 802.11a je propisao prenos podataka brzinama od 6 do 54 Mbps, a 802.11b je inicijalni standard pomerio sa 1, na 5,5 i 11 Mbps.
• "D" grupa radi na harmonizaciji medunarodnih pravilinika o slobodnim radio frekvencijama,
• "E" obaduje kvalitet servisa (QoS),
• grupa "F" razraduje podršku za roming, a
• "G" rad na 54 Mbps za zahtevne 802.11b korisnike...

WECA

Širenje podrške 802.11b standardu ubrzo je dovelo do postavljanja pitanja kompatibilnosti opreme brojnih proizvodaca, zbog čega je formirano udruženje pod nazivom "Wireless Ethernet Compatibility Alliance" - WECA. WECA je formirala test program za sertifikaciju opreme pod 802.11b standardom i svoj garantni znak je potpisala Wi-Fi oznakom.

Od čega se sastoji bežicni sistem?

Za formiranje bežicne LAN mreže potrebni su nam sledeci elementi:

• Radio kartica - umesto standardnih LAN karti ili modema,
  
• Access Point uređaji - (u prevodu: pristupna tacka) umesto Dail In servera ili Ethernet habova,
  
• Postojeća LAN mreža - koju ćemo proširiti bežicnim sistemom i pomoću koje ćemo pristupiti serverima i Internet-u.

Tipicno rastojanje koje se ovakvim uredajima pokriva je od 50 do 100m zatvorenog prostora.

Tipovi Access Point uredaja

Access Point uredaji se proizvode kao:

• Bridž - Bridž transparentno povezuje bežicnu i LAN mrežu.
  
• NAT ruter - NAT ruter prevodi saobraćaj sa bežicne mreže na LAN mrežu, ali ne i u obrnutom smeru i obicno se koristi za bežicni pristup Internet-u.
  NAT je skracenica za Network Address Translation - tehniku zaštite i "skrivanja" podmreže.
  
• NAT ruter + bridž - Ova vrsta uredaja bridžem spaja bežicnu i LAN i zatim ih ruterom povezuje sa Internet-om pomocu jedne IP adrese. Ovi uredaji najcešce imaju ugraden Cable ili DSL modem.

Infrastukturni i Ad Hoc režimi rada

Većina bežičnih LAN-ova rade u takozvanom "infrastrukturnom" režimu koji zahteva postojanje centralnih tacaka - Access Point-a. U ovakvoj organizaciji Access Point uredaj obezbeduje vezu sa LAN mrežom i tako povezuju bežične korisnike sa serverima i Internet aplikacijama.

Dodatna mogucnost predvidena 802.11 standardom je "Ad Hoc" režim, u kome radio kartice rade nezavisno od centralnog kontrolera (Peer-to-peer). Korisnici portabl računara su tako u mogućnosti da razmene datoteke, ili oforme radnu grupu bez ikakvih instaliranih kablova i druge komplikovane mrežne opreme. Sistemi u Ad Hoc režimu su time veoma interesantni za razne ekipe i hitne službe koje se bore protiv prirodnih (i drugih) katastrofa i nemaju ni vremena, ni uslova da razvuku kablove i postave standardnu računarsku opremu.

Domet

802.11 uređaji tipično pokrivaju rastojanja od oko 100m zatvorenog prostora, sa standardnim neusmerenim antenama. Veća rastojanja se pokrivaju sa više Access Point uredaja, ili primenom antena sa većim pojacanjem (usmerene antene).

Suština problema dometa bežicnih uredaja je u slabljenju signala pri prolasku kroz vazduh i prepreke. Za izradu dobrog bežicnog sistema potrebno je dobro poznavanje uzroka slabljenja signala. Borba sa slabljenjem pocinje pri planiranju pozicija za Access Point uredaje tokom kljucne faze planiranja instalacije: Radio frekventne analize lokacije.

U tabeli su data slabljenja u decibelima (db) za najčešce "prepreke" radio signalu u kancelarijama. 3 db slabljenja znaci da je od signala koji je do gipsanog zida došao sa na primer 50 mW snage, po prolasku kroz zid preostalo upola manje, tj. 25 mW. Tri gipsana zida unose slabljenje od 9 db, itd.

Proračun slabljenja u zatvorenim prostorima je veoma komplikovan, ali se može ocekivati oko 100 db slabljenja na rastojanju od 60 m za 802.11b uredaje na 11 Mbps. 100 db je otprilike ukupno slabljenje koje 802.11b uređaji mogu da izdrže.

Uspostavljanje veze u otvorenom prostoru je složen zadatak. Jedan od osnovnih uslova za funkcionisanje sistema je da tzv. Frenelova zona bude čista. Iako je 802.11 signal veoma visoke frekvencije, elektromagnetni talas "deblja" na svom putu, tako da na 10 km dostiže poluprečnik od desetine metara. Osim ovoga na većim rastojanjima treba računati i na efekte zakrivljenje Zemlje, kao i na druge geometrijske i fizicke fenomene.

802.11b kanali i frekvencije

Komunikacija izmedu 802.11 radio kartice i Access Point-a se obavlja preko zajedničke radio frekvencije. Na Access Point uredaju se izabere radni kanal, a radio kartica se samo automatski podešava na frekvenciju Access Pointa sa najjacim signalom.

Da bi se obezbedila podrška za roming (kretanje korisnika) radio kartica periodicno skenira sve Access Point-e i povezuje se onim koji ima najjaci signal. Zbog ovoga je potrebno da se susedni Access Point uredaji podese na frekvencije koje imaju najmanje preklapanje spektra.

Standard 802.11b definiše ukupno 14 frekvencija (ili kanala) unutar ISM opsega na 2,4 GHz. (ISM je skracenica za Industry, Scientific & Medical opseg radio frekvencija koji se koristi bez licence - drugim recima, slobodno.)
U americi su dozvoljeni kanali od 1 do 11, u vecem delu Evrope kanali od 1 do 13, a u Japanu samo jedan kanal - kanal 14.
Prica o 802.11b kanalima nije jednostavna, jer se radi o signalima koji zauzimaju oko 30 MHz spektra, dok su pri tome pojedini kanali razmaknuti na samo 5 MHz!

• Kanal 1 = 2.412 GHz
  
• Kanal 2 = 2.417 GHz
  
• Kanal 3 = 2.422 GHz
  
• Kanal 4 = 2.427 GHz
  
• Kanal 5 = 2.432 GHz
  
• Kanal 6 = 2.437 GHz
  
• …

Sigurnost i brzina prenosa

Bilo koji mrežni adapter koji primi signal drugog 802.11b adaptera ili Access Point-a može da se istog trenutka pridruži mreži - osim ako nije uključen sigurnosni WEP protokol. WEP je skracenica za Wireless Encryption Protocol i dovoljna je zaštita za većinu sistema, osim onih koji traže izuzetno visok stepen zaštite.

Ključevi za kriptografsku zaštitu su dužine 40, 64 i 128 bita i za ispravan rad - svi cvorovi mreže trebaju da koriste istu dužinu ključeva.

Realna brzina

Sa punim signalom 802.11b uredaji daju 3,5 - 4,5 Mbps sa iskljucenom WEP enkripcijom. Razlog je u Half-Duplex režimu rada (u jednom trenutku uredaj ili šalje ili prima). Pri ovome treba voditi racuna da zidovi i druge prepreke slabe signal, što dovodi do daljeg pada brzine prenosa.

Standard 802.11g omogućava brzinu prenosa od 54Mbps, pri čemu se u realnim okruženjima najveće brzine postižu na rastojanjima od 20-30m.