Bezdrátová komunikace

1. Bezdrátová komunikace Zejména WiFi

2. Výhody bezdrátové komunikace • snadná realizace, připojení a odpojení • infrastruktura bez kabelů – nesrovnatelně nižší pořizovací náklady • možnost přenositelnosti bezdrátových zařízení

3. Frekvenční pásma pro data 2,4 – 2,483 GHz – ISM – volné pásmo 3,5 GHz – FWA – koordinované pásmo 5,15 – 5,35 GHz – volné pásmo indoor 5,47 – 5,725 GHz – volné pásmo outdoor 10,5 GHz – volné pásmo 26 GHz – FWA koordinované pásmo 28 GHz – FWA koordinované pásmo 40,5 - 43,5 GHz – MWS – koordinované p.

4. Další používaná pásma • 27 MHz – CB – Packet radio • 450 MHz – nyní NMT, CDMA-450 • 900 MHz – GSM sítě • 1800 MHz – GSM sítě • 1900 MHz – DECT systémy • Infračervené světlo • Frekvence THz – možná budoucnost

5. Rozdělení sítí z hlediska šíře pokrytí

6. Standard 802.11 • z roku 1997 • první bezdrátová technologie 1 – 2 Mb/s • bezlicenční pásmo 2,4 GHz • definuje 3 přenosové technologie • technika přímo rozprostřeného spektra DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) • technika rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) • přenos infračerveným zářením DFIR (Diffused Infrared) • definuje fungování „bezdrátového Ethernet“ na podvrstvě MAC (Media Access Layer) • přístupová metoda - CSMA/CA (Carrier Sense, • Multiple Access with Collision Avoidance) s kladným potvrzováním

7. Přímo rozprostřené spektrum (DSSS) • každý jednotlivý bit, určený k přenosu, je nejprve nahrazen určitou sekvencí bitů, a skutečně přenášena (modulována na nosný signál) je pak tato až sekvence bitů • standard 802.11 pro přenosové rychlosti 1 Mbps a 2 Mbps počítá s tím, že každý bit je¨nahrazen 11 bitovou sekvencí bitů (tzv. Barterovým kódem), označovanou také jako chip • pásmo se dělí na 14 kanálů po 22 MHz • zavedení redundance – signál je zde rozprostřen do větší části spektra, je méně citlivý vůči rušení • max 3 systémy bez vzájemného rušení

8. Obrázek kódování DSSS

9. Schéma rušení kanálů • Z tohoto obrázku tedy vyplívá, že lze v jedné lokalitě provozovat pouze tři sítě bez vzájemného rušení

10. Znázornění signálu v případě velkého rušení

11. Přeskakování kmitočtů (FHSS) • nosný signál s namodulovanými daty je vysílán na určité frekvenci jen po velmi krátkou dobu (maximálně 400 milisekund), a poté "přeskočí" a pokračuje na jiné (dostatečně "vzdálené") frekvenci, a takto se vše trvale opakuje • vysílající i přijímající strana dopředu zná přesnou sekvenci "přeskoků„ • omezení souběhů – teoreticky až 26 zařízení pracujících ve stejném pásmu, prakticky cca 15 dostupné pásmo (zhruba 83,5Mhz)

12. Obrázek kódování FHSS

13. Přístupová metoda CSMA/CA • Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance • stanice naslouchá a pokud je médium volné počká ještě určený čas (DIFS,Distributed Inter Frame Space) a teprve pak začne vysílat • přijímající stanice zkontroluje kontrolní součet (CRC) přijatého paketu a odešle potvrzení (ACK) přijetí potvrzujícího paketu znamená pro odesílající stanici, že nedošlo ke kolizi • pokud stanice ACK paket nedostane, opakuje vysílání

14. IEEE 802.11b alias Wi-Fi • z roku 1999 • bezlicenční pásmo 2,4 GHz • pouze technika DSSS na fyzické vrstvě • dosah 100 m, rychlost přenosu deklarovaná do 11 Mbps, reálná 5 – 6 Mbps • zajištěna kompatibilita s IEEE 802.11 • dnes nejrozšířenější standard

15. IEEE 802.11a alias Wi-Fi5 • z roku 1999 • nefunguje v bezlicenčním pásmu jako původní 802.11a Wi-Fi, ale v licenčním pásmu 5 GHz • „nízké“ pásmo (5,15 – 5,25 GHz), určené k vysílání s výkonem max. 50 mW • - „střední“ pásmo (5,25 – 5,35 GHz), určené k vysílání s výkonem max. 250 mW • - „vysoké“ pásmo (5,725 – 5,825), určené k vysílání s výkonem max. 1 W

16. IEEE 802.11a alias Wi-Fi5 • problém v Evropě – pásmo určeno pro ETSI (European Telecommunication Standards Institute) pro satelitní vysílání • dosah 170 m, rychlost přenosu deklarovaná 54 Mbps, reálná 30 – 36 Mbps při použití techniky OFDM • absence zpětné kompatibility

17. IEEE 802.11g • nový standard z roku 2003 • pracovní pásmo 2,4 GHz – zpětná kompatibilita s IEEE 802.11b • dosah 150 m, rychlost přenosu deklarovaná do 54 Mbps, reálná 12 Mbps při použití techniky OFDM pro rychlosti 6, 9, …48, 54 Mbps nebo DSSS pro rychlosti 1, 2, 5,5, 11 Mbps(volitelné) • možnost umístit v síti klienty a přístupové stanice typu b a g

18. Formáty rámců • používají se 3 základní typy rámců – datové, řídící a management rámce • Frame Control (FC) - informace o verzi protokolu a typu rámce (řídící, datový nebo kontrolní rámec) • Duration/ID (ID) • Station ID je identifikátor stanice používaný pro funkci úspory energie • - Duration Value - délka trvání rámce používaná provýpočet rezervace přenosového média pomocí Network Allocation Vector • Address field 1-4 - čtyři adresní pole obsahující adresy zdroje, cíle, přenašeče a přijímače v závislosti na poli Frame Control • Sequence control (SC) - používá se pro defragmentaci a likvidaci duplikátních rámců • CRC obsahuje 32-bitový kontrolní součet (CRC), který se počítá ze všech dat v MAC hlavičce a datového pole

19. Komponenty sítě - antény • správná vlnová délka • všesměrové • směrové • sektorové • Yagi • Parabolické • Konektory (N, SMA, MMXC, TNC …) • Kabely (RLA10, LMR100 …)

20. Antény • Směrová parabolická

21. Antény • Směrová sektorová

22. Antény • Všesměrová

23. Antény • Směrová antény Yagi

24. Základní režimy WIFI • Peer to peer režim (ad hoc) • Access point režim • Repeater • Bridge (point to point, point to multipoint)

25. Peer to peer režim (ad hoc)

26. Access point režim

27. Access point režim s použitím dvou přístupových bodů

28. Repeater

29. Bridge point to point

30. Bridge point to multipoint

31. Bezpečnost WiFi • Nezobrazování ESS ID • lze odchytit rámec s ESS ID • Používání šifrování WEP • lze rozluštit z odchycené komunikace • Kontrola MAC adres • lze si nastavit jinou MAC 802.1X – Radius – jediné zatím bezpečné

32. Výhled do budoucna

33. IEEE 802.15 alias Bluetooth • pro sítě WPAN (Wireless Personal Area Network) • komunikace mezi bezdrátovými elektronickými zařízeními výpočetního systému (tiskárny, myši…), • mezi počítači (laptop) – další možnosti využití i mimo výpočetní technologie používá pásmo 2,4 GHz – vzdálenost kanálů 1 MHz dosah deklarovaný 100 m (osvědčená použitelnost 10 – 20 m), přenosová rychlost současné verze 3 je 11, 22, 33 a 44 Mbps při použití techniky FHSS (v praxi asi 0,5 Mbps)

34. Standard ETSI – HIPERLAN • High Performance Radio LAN • současná verze HiperLAN II (rok 2003) používápásmo 5,15 – 5,35 GHz (uvolněné pro tento účel) • použití pouze uvnitř budov • dosah 80 m, rychlost přenosu deklarovaná 54 Mbps, reálná 31 Mbps při použití techniky OFDM • Motorola Canopy