WLAN - Sieci bezprzewodowe

Standaryzacja bezprzewodowych sieci WLAN

Pierwsze systemy bezprzewodowych sieci lokalnych pojawiły się już dość dawno, ale podstawowym problemem były kwestie braku jednolitych standardów. W rezultacie wprowadzono wiele standardów: 802.11, HiperLAN (standard ETSI) i inne. Sieci WLAN stanowią elastyczny system komunikacyjny, który może służyć do wymiany danych między komputerami przenośnymi lub stanowić uzupełnienie tradycyjnych sieci LAN opartych na okablowaniu miedzianym (albo światłowodach), łącząc się z nimi za pośrednictwem specjalnych urządzeń. Okablowanie zastąpiono interfejsem bezprzewodowym i niewielką anteną. Sieci bezprzewodowe to mobilność i możliwość zwiększenia efektywności pracy w wielu środowiskach przemysłowych i służbach publicznych oraz edukacji.

Standard IEEE 802.11 określa zasady pracy urządzeń transmisji bezprzewodowej w sieciach lokalnych. Został zdefiniowany w 1997 r. i zaakceptowany przez ETSI pod nazwą ETS 300 328. Z czasem podstawowa wersja standardu została rozszerzona o dodatkowe standardy, takie jak 802.11b, 802.11a oraz 802.11g, zapewniające lepsze parametry transmisyjne. Obecnie w ramach grupy 802.11 trwają prace nad nowymi standardami.

W rezultacie tych działań zostaną dodane następujące zakresy funkcjonalne:

• 802.11d - zdefiniowanie takich parametrów użytkowych i wymogów, aby standard 802.11 mógł być używany w krajach, w których obecne regulacje uniemożliwiają stosowanie urządzeń WLAN;
• 802.11e - zdefiniowanie zarządzania jakością usług QoS;
• 802.11f - implementacja protokołu IAPP (Inter-Access Point Protocol), służącego do realizacji roamingu (L2) pomiędzy punktami dostępowymi w sieciach 802.11;
• 802.11h - zapewnienie lepszych mechanizmów transmisji radiowej przez dynamiczny przydział kanałów radiowych i kontrolę mocy;
• 802.11i - rozszerzenie mechanizmów bezpieczeństwa i autoryzacji użytkowników sieci;
• 802.11j - zapewnienie w przyszłości globalnego standardu zgodnego z IEEE, ETSI HiperLAN/2.

Zgodnie z koncepcją IEEE sieci WLAN oparte na standardach 802.11 wykorzystują nielicencjonowane zakresy częstotliwości dedykowane do zastosowań ISM (Industry, Science, Medicine). W związku z różnicami dotyczącymi zarządzania częstotliwościami w różnych krajach w ramach każdego ze standardów przewidziano pewne pule kanałów częstotliwościowych w określonych zakresach. Szczegółowe regulacje dotyczące możliwości wykorzystania urządzeń WLAN wg odpowiednich standardów są ujęte w dokumentach krajowych organów regulujących.

W ramach Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej dla urządzeń ISM dedykowano następujące zakresy częstotliwości:

• 902-928 MHz
• 2,4-2,483 GHz
• 5,15-5,35 GHz
• 5,725-5,875 GHz

Obszar działania sieci WLAN w istotny sposób zależy od uwarunkowań propagacyjnych (pasma pracy, poziomu zakłóceń itp..), ograniczeń regulacyjnych dotyczących mocy EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) oraz specyfiki urządzeń poszczególnych producentów.

Sieci WLAN i inne technologie bezprzewodowe

Podstawowym elementem sieci typu infrastructure jest BSS (Basic Service Set) - ziór terminali (T) skojarzonych z wyróżnionym punktem dostępu (AP), dołączonym do segmentu dystrybucyjnego (DS - Distribution Segment) sieci stałej. Segment dystrybucyjny z dołączonymi BSS tworzy rozbudowaną strukturę - ESS (Extended Service Set). Węzeł umożliwiający komunikację urządzeń WLAN z zewnętrznymi sieciami LAN (802.x) jest nazywany portalem

Sieci WLAN zapewniają wszystkie funkcje realizowane przez tradycyjne sieci LAN, nie wymagając instalowania skomplikowanego okablowania.

Można budować zarówno tymczasowe sieci WLAN (komunikacja typu peer-to-peer między poszczególnymi komputerami przenośnymi), jak i stacjonarne sieci WLAN, oferujące wszystkie funkcje dostępne w kablowych sieciach LAN.

W ramach standardu 802.11 określono dwa podstawowe tryby pracy sieci:

• tryb sieci tymczasowej (ad hoc), w której nie wyróżnia się elementów stacjonarnych;
• tryb sieci stacjonarnej (infrastructure), która zawiera pewne elementy stałe, w tym połączenie z siecią przewodową.

W trybie ad hoc klienci komunikują się bezpośrednio między sobą, a transmisja odbywa się w obrębie tak utworzonej komórki. Jeśli jest potrzebna łączność z inną siecią (np. internetem), to jeden z klientów musi pełnić funkcję bramy (gateway) i wykonywać niezbędny ruting.

Sieci typu infrastructure mają bardziej rozbudowaną architekturę, w której można wyróżnić elementy stacjonarne. Należą do nich punkty dostępu (AP - Access Point'), które pośredniczą w transmisji między sieciami przewodową a bezprzewodową. Można tu znaleźć, ze względu na strukturę, analogię do sieci telefonii komórkowej - punkty dostępu pełnią, w sporym przybliżeniu, funkcje stacji bazowych z sieci komórkowej.

Rozwiązania bezprzewodowe typu punkt-punkt, takie jak mosty LAN-LAN czy połączenia WPAN (Wireless Personal Area Network), mogą czasami obsługiwać te same aplikacje, które są uruchamiane w sieciach WLAN, ale zasadniczo realizują inne zadania. Most bezprzewodowy LAN-LAN jest alternatywnym rozwiązaniem dla technologii kablowych łączących ze sobą np. dwa budynki. Bezprzewodowa sieć PAN ma zasięg kilku, kilkunastu metrów, co wystarczy do wymiany danych między komputerem a lokalnymi urządzeniami peryferyjnymi. Bezprzewodowych sieci WLAN nie należy też mylić z rozległymi sieciami bezprzewodowymi (WMAN i WWAN), realizujących zadania przesyłania danych na duże odległości, wymagających wybudowania kosztownej infrastruktury i pracujących dużo wolniej.