WLAN – bežične mreže (IEEE 802.11)

8.1. Bežični LAN

Bežične mreže koriste prostor kao medij za prijenos podataka. Komunikacija između uređaja odvija se radiovalovima. IEEE je standardizirala žičane lokalne mreže (Ethernet 802.3) i bežične lokalne mreže (IEEE 802.11, neformalni naziv standarda je WiFi). U oba slučaja standard je definiran na prva dva sloja OSI modela.

Standardom su predviđena dva načina rada:
– pomoću pristupne točke – sva komunikacija se odvija preko pristupne točke (access point)
– bez pristupne točke – uređaji uspostavljaju izravnu međusobnu vezu.

U vrijeme standardizacije bežičnih mreža Ethernet je već bio standard za žičane lokalne mreže. Pokušalo se novi standard za bežične mreže učiniti što sličnijim s obzirom na specifičnosti (zakonitosti širenja radiosignala, frekvencije i modulacija signala, premještanje uređaja iz dometa pristupne točke u domet neke druge pristupne točke, privatnost podataka i dr.).

Standard 802.11 objavljen je 1997. U slijedećim su godinama objavljivani novi standardi koji se međusobno razlikuju po frekvencijskom opsegu, tehnici modulacije i brzini prijenosa: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n i 802.11ac.

8.1.1. Komponente bežične mreže

Komponente bežične mreže čine mrežni uređaji za bežični prijenos i skup protokola na prva dva sloja modela OSI.

Bežični mrežni uređaji su: mrežni prilagodnik, pristupna točka, bežični usmjernici.

Bežični mrežni prilagodnik (wireless NIC) –  u bežičnoj mreži svaki krajnji uređaj upotrebljava bežični mrežni prilagodnik da bi se spojio izravno s drugim krajnjim uređajima ili se povezuje pomoću bežičnih mrežnih uređaja kao što su pristupna točka i bežični usmjernik.

Bežični mrežni prilagodnik za komunikaciju sa bežičnim usmjernikom ili pristupnom točkom primjenjuje RF signale. Iako se krajnji uređaji mogu pomoću bežičnog mrežnog prilagodnika povezivati izravno, najčešće se povezuju pomoću pristupne točke.

 

Bežične pristupne točke (access point) – međusobno povezuju bežične krajnje uređaje. Krajnji uređaji ne komuniciraju međusobno izravno već pomoću pristupne točke. Proces u kojem se krajnji uređaji povezuju na WiFi mrežu zove se pridruživanje. Funkcija pristupne točke slična je funkciji koncentratora (hub) u Ethernet mreži tipa 802.3.

Kao i kod Ethernet standarda, uređaji koji žele pristup mediju moraju se natjecati za njega (protokol CSMA/CD).

Osnovni zadatak pristupne točke jest povezivanje više klijenata, ali se može postaviti u način rada u kojem se ponaša kao mrežni prilagodnik i dopušta povezivanje samo s jednim klijentom (klijentski način rada) ili u način rada u kojem se koristi za povezivanje sa drugom pristupnom točkom, odnosno drugim mrežnim segmentom kako bi razmjenjivali promet između segmenata. Taj se način rada zove mosni način rada (bridge).

Bežični usmjernik (wireless router) – uređaj koji je istodobno i pristupna točka, Ethernet preklopnik i usmjernik sa Ethernet i WAN sučeljima.

Uređaj obično ima LAN sučelja i WAN sučelje.

8.1.2 Standardi bežičnih LAN mreža

Specifikacija IEEE 802.11 definirana je na fizičkom sloju i MAC podsloju sloja podatkovne veze u modelu OSI.

Na MAC podsloju sloja podatkovne veze kreira se okvir za enkapsulaciju podataka s višeg sloja i defnira se tehnika pristupa mediju.

Na fizičkom sloju definirane su tehnike moduliranja signala koje mogu biti:

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) – pripada modulacijskoj tehnici Spread Spectrum. Signal se širi na veće frekvencijsko područje tako da se množi sa pseudoslučajnim signalom veće frekvencije (pseudoslučajni binarni niz). U standardu IEEE 802.11 pseudoslučajni binarni niz naziva se chip ili chipping code. Svaki bit podatka pretvara se u niz bitova (chipping code) koji se šalju paralelno unutar cijelog frekvencijskog pojasa. Širina frekvencijskog pojasa novog signala je 22MHz (bila je 6Mhz). Proširenje frekvencijskog pojasa signala prikazano je na slici:

Nakon proširivanja spektra signala signal se modulira nekom od standardnih modulacijskih tehnika. Na prijemnoj se strani signal demodulira i množi s lokalno generiranim pseudoslučajnim signalom koji je u korelaciji s originalnim pseudoslučajnim signalom. Na taj se način na odredišnoj strani dobiva originalni signal.

Podaci se šalju unutar frekvencijskog pojasa od 2.4Ghz do 2.4835Ghz. Taj se frekvencijski pojas dijeli na 13 kanala. Kako je frekvencijski pojas širok 83.5Mhz, a svaki kanal 22MHz, kanali se preklapaju. Zbog toga DSSS koristi svaki peti kanal da ne bi došlo do preklapanja signala. Moguća su tri kanala koja se ne preklapaju. To su kanali 1, 6 i 11 ili kanali 2, 7 i 12. Slika prikazuje raspored kanala unutar frekvencijskog pojasa:

Na slici su tri kanala koji se ne preklapaju (1, 6, 11). Unutar 13 kanala moguće je spajanje triju korisnika (ili krajnjih uređaja). DSSS koriste standardi IEEE 802.11b i IEEE 802.11g. Upotrebom ove tehnike moguće je ostvariti brzine do 11MB/s.