ALTE DOCUMENTE
|
||||||||||
Jedním z báječných aspektů moderních ICT technologií je, ze nikdy dopředu nevíte jaké najdou vyuzití. Stále častěji totiz tyto technologie vznikají s určitým záměrem, jako řesení určité potřeby či přímo konkrétního problému, ale praxe pro ně později najde jestě mnoho dalsích mozností vyuzití - včetně takových, o kterých se autorům původně ani nesnilo, které jsou zcela nové a vznikly právě díky tomu, ze daná technologie něčemu novému "otevřela vrátka". Velmi hezky to lze dokumentovat právě na příkladu bezdrátových technologií pro sítě LAN (technologie WLAN, Wireless LAN). Ty původně vznikly jako řesení pro potřebu omezené mobility uvnitř objektů (např. kanceláří). Později se začaly prosazovat jako náhrada klasických "drátových" sítí LAN, a dnes dokonce dávají vzniknout zcela novému fenoménu - veřejným bezdrátovým sítím typu "community networks". Dnes se o bezdrátových sítích WLAN, mezitím překřtěných na Wi-Fi, mluví jiz jako o konkurenci k mobilním sítím 3G (UMTS). Dokonce se ozývají i takové hlasy, které předpovídají jednoznačné vítězství laciného a pruzného Wi-Fi nad extrémně drahými a tězkopádnými sítěmi 3G alias UMTS.
Chceme-li správně pochopit roli, kterou dnes hrají bezdrátové technologie, je dobré začít krátkou úvahou o jejich vývoji. Zdaleka nejvíce pozornosti se az dosud věnovalo vyuzití bezdrátových technologií v oblasti tradičních telekomunikací, zejména pro poskytování mobilních hlasových sluzeb. Výsledkem této "hlavní vývojové větve" jsou dnesní mobilní sítě 2. generace (u nás GSM). Je ale dobré si uvědomit, ze tyto sítě vznikaly skutečně jako řesení pro poskytování hlasových sluzeb, a ze schopnosti přenosu dat jim byly "vnuceny" az později. Sítí 1. generace (u nás např. systému NMT) se datové sluzby prakticky jestě netýkaly, ale nejmarkantnějsí je to právě u sítí 2. generace (GSM). Ty byly navrzeny pro potřeby přenosu hlasu (podle toho mají např. dimenzovány své přenosové kanály, sloty atd.), a dodatečné "napasování" datových přenosů se projevilo značným omezením v kapacitě datových přenosů. Konkrétním důsledkem je standardní přenosová rychlost 9,6 kbps pro přenos dat (resp. 14,4 kbps, kterou u nás nabízí pouze Eurotel), připadající na 1 "hovorový kanál" (na tolik prostředků mobilní sítě, které by jinak postačily pro přenos jednoho hlasového hovoru). Cesta k vyssím rychlostem vede přes spojování "hovorových kanálů" (sdruzování prostředků, které by jinak dokázaly obslouzit více hovorů současně). To je cesta, kterou se ubírají současné technologie GPRS a HSCSD v mobilních sítích - ale nutně narází na omezenou kapacitu mobilních sítí 2. generace, danou jednak hustotou základnových stanic a pokrytím, ale př 141j96b ;edevsím velikostí přidělených frekvenčních pásem.
V případě projektovaných mobilních sítí 3. generace (sítí 3G, alias UMTS) se jiz dopředu počítá hlavně s datovými sluzbami (ale samozřejmě i s hlasovými), a tak se zde od začátku předpokládá vyuzití sirsích frekvenčních pásem, s větsími přenosovými rychlostmi atd. Jak se ale v praxi ukazuje, praktické prosazení těchto mobilních sítí 3. generace začíná narázet na nepříjemné problémy. Jedním z nich byla přemrstěná cena za licence pro tyto sítě (v rámci nich se přidělovaly hlavně příslusné frekvence). Nákup těchto licencí za nebývale vysoké částky způsobil mnoha telekomunikačním společnostem nemalé ekonomické problémy. Dalsím problematickým aspektem je to, zda uzivatelé vůbec stojí o sluzby mobilních sítí 3. generace - zda opravdu chtějí celoplosnou mobilitu, s tak vysokými přenosovými kapacitami (přenosovými rychlostmi), a zda budou ochotni za ni také adekvátně platit.
Spíse ve stínu mobilních hlasových sítí ze "světa telekomunikací" se bezdrátové technologie pomalu prosazovaly i ve "světě počítačů". Hlavně v oblasti rozlehlých sítí, pro potřeby propojení dvou bodů bezdrátovým způsobem, bez pozadavků na mobilitu (coz ale opět spadá spíse do oblasti telekomunikací, neboť jde o řesení které supluje neexistující, nevyhovující nebo nedostupnou "drátovou" přenosovou cestu). Nás ale bude nejvíce zajímat situace v oblasti lokálních sítí (sítí LAN).
Prostředí lokálních sítí je charakteristické tím, ze se zde obvykle jedná o privátní prostředí, které je "plně v moci" toho, kdo si chce nějakou lokální síť zřídit . To je zásadní rozdíl oproti rozlehlým sítím (sítím WAN), které jednak musí dosáhnout na větsí vzdálenost, ale hlavně přitom musí překlenout různá veřejná prostranství, kde je instalace (pokládka) nových telekomunikační vedení různě omezena (jiz ze zákona). Zřizovatelé lokálních sítí si naopak mohou ve svých objektech instalovat kabelové rozvody zcela podle svého (samozřejmě az na výjimky typu památkových objektů, dodrzování bezpečnostních a jiných předpisů atd.). Navíc zde jiz dlouho platí, ze samotná cena kabelů pro "vnitřní" pouzití je únosně nízká a jejich instalace po technické stránce relativně snadná. Tradiční lokální sítě (sítě LAN) jsou proto tradičně "drátové".
"Drátové" technologie, pouzívané v sítích LAN, dokonce nabízely i určitou podporu mobility uzivatelů. Jde například o systém tzv. EAD zásuvek (Ethernet Attachment Device) pro pouzití s tzv. tenkým koaxiálním Ethernetem (dle standardu 10 Base 2). Jednotlivé počítače byly k těmto EAD zásuvkám připojeny prostřednictvím tzv. drop kabelů, které bylo mozné zasunout do kterékoli EAD zásuvky (a samozřejmě zase vytáhnout), bez přerusení celistvosti kabelového segmentu (a tím bez omezení funkčnosti celé sítě). Uzivatel, který chtěl se svým počítačem změnit pracovistě, pak jednoduse vytáhnul drop kabel z jedné EAD zásuvky, přenesl svůj počítač jinam a zastrčil drop kabel do jiné EAD zásuvky v dosahu. Bylo to jednoduché, vcelku laciné a pro bězné kancelářské prostředí i dostatečně spolehlivé.
První bezdrátové technologie, které připoustěly nasazení v prostředí lokálních sítí, mohly svým "drátovým" protějskům konkurovat jen velmi omezeně. Určitě ne cenou, protoze byly mnohonásobně drazsí. Určitě ne rychlostí, protoze alespoň zpočátku byly několikanásobně pomalejsí (nabízely např. přenosové rychlost 1 Mbps, max. 2 Mbps, zatímco "obyčejný" drátový Ethernet nabízel 10 Mbps). Jediné, čím dokázaly konkurovat, byl jejich samotný princip - bezdrátový charakter. Ten byl přínosem například tam, kde se uzivatel skutečně potřeboval častěji přemisťovat a z nějakého důvodu mu nevyhovovalo řesení typu EAD zásuvek. Nebo tam, kde nějaký závazný důvod bránil instalaci klasické kabeláze (například v přísně chráněných památkových objektech). Případně v situaci, kdy bylo třeba zřídit lokální síť jen na velmi dočasnou dobu (třeba jen na několik hodin) a pak vse rychle uvést do původního stavu. Celkový efekt pak byl takový, ze bezdrátové lokální sítě byly spíse výjimkou nez častěji pouzívaným řesením.
S postupem času se ale začaly věci měnit. Technologie bezdrátových sítí postupně uzrávala - rychlosti se zvysovaly, ceny klesaly, a celkově tak rostla dostupnost těchto sítí. Zatím jen pro ilustraci a pro docenění dnesního stavu: cenově nejdostupnějsí technologie (dle standardu 802.11b, alias Wi-Fi) dnes nabízí přenosové rychlosti 11 Mbps (a na obzoru jsou rychlosti v řádu 50 Mbps). K vytvoření sítě WLAN potřebujete alespoň jednu základnovou stanici (tzv. Access Point), jejíz cena na tuzemském trhu začíná na cca 6 az 7 tisících Kč. Pro kazdé zařízení, které má být do bezdrátové sítě zapojeno, pak potřebujete vhodnou síťovou kartu - také ty jiz existují v mnoha různých provedeních a jsou jiz bězně cenově dostupné (od cca 2-3 tisíc výse).
Se zdokonalováním bezdrátových technologií rostla i poptávka uzivatelů po co nejjednodussí "vnitřní mobilitě" (mobilitě uvnitř objektu, například v sídle firmy). Tato poptávka je dále posilována častějsím pouzíváním přenosných počítačů (notebooků) a nástupem přenosných zařízení typu PDA (Personal Digital Assistant).
Naopak podmínky pro budování nových "drátových" sítí LAN se začaly zhorsovat. Cena samotných kabelů sice dále klesala a klesá, ale naopak výrazně rostou dalsí náklady spojené s instalací kabelů - stavební práce (sekání do zdí, případně instalace rozvodných list), a v neposlední řadě doslova explodují nepřímé náklady spojené s omezeným fungováním uzivatelů během instalace (např. v kanceláři se nedá pracovat kdyz se seká do zdi, stěhuje nábytek atd.).
Celkově lze konstatovat, ze se rychle zmensuje původně siroká propast mezi výhodností bezdrátových sítí WLAN a jejich drátových protějsků. Ani dnes rozhodně nelze říci, ze by bezdrátové sítě byly vzdy výhodnějsí - ale je čím dál tím více konkrétních situací, kdy bezdrátové sítě vychází pro své uzivatele jako výhodnějsí alternativa.
Zrekapitulujme si nyní hlavní přednosti bezdrátových lokálních sítí (sítí WLAN):
Postupné zdokonalování a zlevňování bezdrátových technologií vsak přineslo i dalsí zajímavé efekty. Ukázalo se například, ze WLAN jsou zajímavým řesením nejenom pro kancelářské prostředí, ale také pro domácí prostředí. Zde jsou samozřejmě vysoké nároky na jednoduchost instalace a provozu při nízkých cenách, ale i to dnes technologie WLAN začínají splňovat (viz ilustrační příklad o tom, ze nejjednodussí síť lze pořídit s náklady jiz do 10 tisíc Kč). Bude jistě zajímavé sledovat, jak se s konkurencí bezdrátových sítí WLAN pro domácí pouzití vyrovnají jiné technologie, mířící do stejné cílové skupiny - například konkurenční technologie HomeRF, ale jestě více pokusy propojit domácí "infospotřebiče" přes silové rozvody napájecí sítě (rozvody 220 voltů) či přes telefonní rozvody.
Ani nasazením v domácnostech vsak vse zdaleka nekončí. Technologie WLAN dnes dospěly do stádia, kdy se prosazují jako výhodné řesení pro poskytování přístupu k Internetu na více či méně veřejných místech - například na letistích, v hotelích, v konferenčních sálech, kavárnách apod. Vzdyť kolik lidí dnes tráví spoustu času právě čekáním na letistích či pobytem v hotelu, a potřebovali by se připojit se svým notebookem či zařízením PDA k Internetu a vyřídit si svou agendu? Díky cenové dostupnosti a jednoduchosti pouzití mohou provozovatelé hotelů, letisť a obdobných zařízení vycházet potřebám svých zákazníků.
Dnes uz tak skutečně činí. Na nejrůznějsích místech tak vyrůstají "ostrůvky bezdrátové konektivity" (v angličtině se pro ně ujal název "hotspot"). Kazdý uzivatel, nacházející se v dosahu takovéhoto "hotspotu" a vybavený vhodným koncovým zařízením (např.: bezdrátovou kartou ve svém notebooku či PDA) pak můze vyuzívat nabízenou konektivitu - například pro vyřízení své emailové agendy, brouzdání po Internetu atd.
Právě naznačený model pouzití bezdrátových sítí WLAN na veřejných místech, skrze "hotspot-y", samozřejmě vyzaduje aby provozovatel mohl stanovit, kdo a jak smí sluzeb jeho sítě pouzívat. To je dnes samozřejmě mozné, a lze to realizovat například přesným vymezením adres koncových zařízení, která se smí k bezdrátové síti připojit. Nebo to lze řesit tak, ze uzivatel musí znát jméno sítě (které ale není zcela veřejné). Stejně tak je nutné vyřesit potřebu billingu - tak aby provozovatel, který nechce poskytovat sluzby své sítě zdarma či za pausální poplatky, mohl vhodným způsobem měřit objem provozu či jiný parametr poskytovaných sluzeb. V neposlední řadě musí být vyřeseny otázky zabezpečení.
Nasazení WLAN technologií v prostředích typů hotelů, letisť či konferenčních místností, stejně jako jejich nasazení v kancelářích i v domácnostech, má dobře definovanou cílovou skupinu a není přílis tězké si pro ně představit vhodný ekonomický model.
V úvahu ovsem připadají i jiná řesení. Například to, někdo bude provozovat určitý "hotspot" a jeho sluzby bude nabízet určitému okruhu uzivatelům zcela zdarma. Nebo půjde o celou soustavu vzájemně provázaných hotspot-ů, které slouzí k tomu, aby si lidé doslova "předávali" svou konektivitu (na principu kaskády) a dělili se o ni. Důvody mohou být různé - od čistě technického řesení, které nahrazuje absenci jiného vhodného druhu připojení v konkrétních lokalitách, az po komunitu lidí, kteří chtějí sdílet svou konektivitu mezi sebou. Odsud také zřejmě pochází obvyklé označení pro takovéto bezdrátové sítě: říká se jim "community network".
Příslusná komunita, provozující vlastní bezdrátovou síť WLAN tvořenou určitým počtem vzájemně provázaných hotspotů, můze fungovat na bězném komerčním principu (být uzavřená, nabízet své sluzby za úplatu jen svým členům, s cílem společně pokrýt náklady). Pak jde v podstatě o "privátní ISP" pro uzavřený okruh klientů, vyznačující se specifickým technickým řesením.
Jinou mozností je "otevřená komunita", která sluzby své sítě poskytuje zdarma a obvykle i apriorně neomezenému počtu uzivatelů (ne co do počtu, ale co do moznosti stát se uzivatelem). V rámci takovéto komunity se lidé v zásadě dělí o svou konektivitu s ostatními, a to bezplatně - obvykle z nadsení pro věc a z fandovství.
Jako příklad se můze zmínit o jedné takovéto "community network" působící v ČR. Jde o síť CZFree.Net (domovská stránka na adrese https://czfree.net/), která jiz provozuje několik hotspotů v Praze a řadu dalsích jich připravuje . O filosofii a cílech této sítě svědčí i následující citace z jejich dokumentu FAQ:
Co je CZFree.Net ?
CZFree.Net je projekt nové
neziskové broadband telekomunikační sítě v
České Republice, Praze. Síť je zalozena na filozofii
přispěj a pouzij, kdokoliv se můze na své náklady připojit,
rozsířit tak síť a vyuzívat společného fondu sluzeb. Sdílíme
filozofii spřátelených sítí, které vznikají po celém světě.
Proč síť vznikla ?
Broadband sluzby, tedy sirokopásmové
internet/video/audio aplikace jsou dnes v rukou velkých telekomunikačních
koncernů a ISP. Tento fakt se negativně projevuje v dostupnosti
těchto sluzeb koncovým zákazníkům, kteří za ně musí
zaplatit velké sumy. Vzniklá situace tak brání v rychlém rozvoji broadband technologií mezi sirokou veřejnost. Nasím
cílem je vyvinout novou neziskovou platformu, spojující zájmy vsech, kteří
chtějí broadband sluzby na svém stole.
Co mi tedy CZFree.Net přinese, kdyz se připojím ?
Vsem, kdo budou participovat v síti, se otevírá moznost vyuzití zdrojů
sítě. Jde zejména o internet, video/audio, telefonii a transport dat, nebo
jakoukoliv jinou aplikaci zalozenou na TCP/IP.
Kdo síť financuje ? Jak je
zajistěno např. připojení k internetu ?
Jak jiz bylo řečeno, CZFree.Net je nezisková, její budování a financování
zajisťují její členové. Připojení k internetu je realizováno
taktéz členy, kteří mohou přes síť sdílet své zdroje, a
společně financovat připojení k mnohem sirsímu pásmu, nez by
bylo mozné realizovat samostatně.
Není tedy CZFree.Net jen dalsí ISP ?
Rozhodně ne. Nasím cílem není dosazení zisku, nýbrz zlepsování sluzeb a
snizování nákladů nasich členů. Není zde zádná přidaná
hodnota, veskeré výnosy míří do zajistění a zlepsení infrastruktury.
V době psaní tohoto článku se objevily informace o záměru vybudovat první komerční Wi-Fi síť v ČR, a to v Praze. Její veřejný pilot by se měl rozeběhnout pravděpodobně v září, kdy by tato síť měla mít cca sestnáct hot-spotů pokrývajících oblasti Václavského náměstí a náměstí IP Pavlova. Do konce roku by se pokrytí této sítě mělo rozsířit na více jak 100 hot-spotů vykrývajících předevsím exponované lokality v centru města, ale i některé sídlistní oblasti Prahy a také kupříkladu Ostravy.
Za projektem sítě WIA stojí firma VanCo.net, zabývající se výstavbou bezdrátové infrastruktury pro operátory mobilních a bezdrátových sítí (například pro společnost Nextra). Nejde tedy o zádného nováčka bez zkuseností s radiovou komunikací, či o amatérskou zálezitost.
Na veřejnost se jiz dostaly i informace o uvazovaných cenách za sluzby Wi-Fi sítě WIA. Mělo by se jednat o zpoplatňování za objem přenesených dat, částkou v řádu 50 Kč za 100 MB dat. Je ale nutné počítat s tím, ze propustnost sítě nebude garantována.
Bezdrátové sítě WLAN, zejména na bázi standardu Wi-Fi (IEEE 802.3b) nejsou zajímavé pouze jako technické řesení. Jejich jednoduchost, praktická dostupnost, a přijatelná rychlost jim dávají obrovský potenciál, který má sanci pořádně "zamíchat kartami" ve významném sektoru telekomunikací. Jde o to, ze sítě WLAN (ať jiz v dnesní podobě Wi-Fi či ve svých dalsích budoucích podobách) mají sanci nabídnout koncovým uzivatelům mnohé z toho, co si dosud slibovali od mobilních sítí 3. generace - předevsím vysokou přenosovou rychlost kombinovanou s mobilitou. Pravda, půjde o jiný druh mobility nez u sítí 3G - nebude plosná (ale vázaná jen na místa obvyklého výskytu uzivatelů, kde je ekonomicky odůvodněné budovat přístupové body jako analogie základnových stanic), a nebude tolik podporovat skutečný pohyb (například práci při jízdě autem, s automatickým a rychlým roamingem, bez znatelného výpadku spojení). Navíc kvalita sluzeb (přenosová rychlost, celková propustnost) nebude garantována. Naproti tomu náklady na budování rozsáhlejsích sítí WLAN veřejného charakteru budou relativně nízké.
Sítě 3G alias UMTS budou usilovat o podstatně větsí dokonalost (plosnějsí mobilitu, větsí podporu pohyb u uzivatelů, garantované rychlosti atd.), ale budou za to platit opravdu podstatně vyssími náklady. Navíc budou sítě 3G zřejmě vzdy provozovány v licenčním pásmu, coz obnásí vysoké náklady na získání samotné licence, ale také skutečnost ze provozovatelů (vlastníků licence) bude jen velmi málo. Naproti tomu dnes budované sítě WLAN pracují v bezlicenčním pásmu, a počet jejich provozovatelů tak není apriorně omezen. Těchto sítí tedy můze vznikat podstatně více nez sítí 3G, a budou si tak mnohem více vzájemně konkurovat (stejně tak se ale mohou ve stejném bezlicenčním pásmu vzájemně rusit). Rozhodující ale bude zájem uzivatelů a jejich ochota vyuzívat tyto sítě. Čemu dají uzivatelé přednost - dokonalým ale drahým sluzbám mobilních sítí 3G, nebo méně dokonalým ale podstatně lacinějsím sluzbám sítí WLAN?
Výsledek jistě ovlivní stupeň konkurence, který bude na trhu existovat - ale zcela určitě i to, ze dalsí technologický vývoj sítí WLAN se ubírá směrem ke garantovaným sluzbám a provozu i v licenčním pásmu (5 GHz).
Standardy bezdrátových sítí pochází
vesměs od sdruzení IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). To se
standardizaci v oblasti lokálních sítí věnuje jiz delsí dobu -
minimálně od února roku 1980, kdy zalozilo svou pracovní skupinu
"nazvanou" 802 (od roku
Pracovní skupina zabývající se specificky problematikou bezdrátových sítí byla zalozena v roce 1990, jako skupina 802.11 (plným jménem: 802.11 Wireless Local Area Networks Standards Working Group in 1990). Za úkol dostala vypracovat standard bezdrátového řesení, které by bylo bezdrátovou alternativou "drátového" Ethernetu a pracovalo v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz. Práce na takovémto standardu zabrala plných 7 let, a teprve v roce 1997 spatřil světlo světa první standard IEEE 802.11. Sítě, fungující na bázi tohoto standardu, vsak přenásely data rychlostí pouze 1 Mbps nebo 2 Mbps, coz ve srovnání s "drátovým" Ethernetem, začínajícím na 10 Mbps, bylo přeci jen málo.
Na druhou stranu původní standard IEEE 802.11 z roku 1997 nabízel nejsirsí moznost výběru fyzické přenosové technologie (na nejnizsí vrstvě PHY). Dovoloval pouzít:
Standard 802.11 také definoval fungování "bezdrátového Ethernet" na podvrstvě MAC (Media Access Layer), řídící přístup ke sdílenému přenosovému médiu. Oproti klasickému "drátovému" Ethernet vsak zde nebylo mozné pouzít jeho přístupovou metodu CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection), kvůli nemoznosti detekovat kolize. Důvodem je skutečnost, ze uzel který sám vysílá nedokáze spolehlivě detekovat současné vysílání jiných uzlů (neboť jeho vlastní vysílání přehlusuje vysílání jiných uzlů). Proto zde byla zvolena jiná varianta přístupové metody, která kolizím zcela předchází a vůbec nepřipoustí jejich výskyt (jde o metodu CSMA/CA, Carrier Sense, Multiple Access with Collision Avoidance). Vse funguje tak, ze uzel který chce odeslat nějaká data nejprve vysle krátký paket RTS (Request to Send, doslova: zádost o vysílání), s údajem o velikosti hlavního datového paketu. Pokud příjemce zádost RTS zaslechne, odpoví na ni paketem CTS (Clear to Send). Poté zadatel o vysílání skutečně odesle svá hlavní data, načez si počká na potvrzení příjemce (ACK). Ten kontroluje správnost přijatých dat hlavně podle kontrolního součtu (přesněji CRC).
Jiz v roce 1997, bezprostředně po zveřejnění "základního" standardu 802.11, začaly práce na jeho dalsím zdokonalení. Pozadováno bylo zejména zrychlení, při zachování přístupové metody CSMA/CA. Výsledkem, který se dostavil téměř přesně za dva roky, byly dva dalsí standardy, označené jako 802.11a a 802.11b.
Standard 802.11b z roku 1999 přinásí zrychlení přenosů az na 11 Mbps, přičemz stále pracuje ve stejném bezlicenčním pásmu 2,4 GHz jako původní 802.11. Celého zrychlení bylo dosazeno pouzitím jiné modulace (CCK, Complementary Code Keying). Na úrovni fyzické vrstvy jiz nejsou na výběr tři varianty jako u původního 802.11, ale pouze varianta s přímo rozprostřeným spektrem (DSSS). Přenosovou rychlost 11 Mbps je ovsem třeba chápat jako maximum, v případě horsí podmínek pro přenos rychlost klesá na 5,5 Mbps, 2 Mbps nebo dokonce na 1 Mbps. Stále vsak jde jen o nominální přenosovou rychlost (neboli rychlost odvozenou od toho, jak dlouho trvá přenos 1 bitu). Efektivní rychlost (neboli rychlost přenosu "uzitečných dat") je az o 30 az 40 procent nizsí, kvůli rezii spojené s přenosem. Na druhou stranu je zajistěna zpětná kompatibilita s původním standardem 802.11.
Bezdrátová zařízení, pracující na bázi standardu 802.11b, jsou dnes bězně dostupná na trhu a ve své kategorii zdaleka nejrozsířenějsí. Objemy výroby neustále stoupají a ceny konkrétních produktů naopak rychle klesají (příklady cen, uváděné v předchozím článku, se vztahovaly právě k tomuto standardu). K dostání přitom jsou produkty nejrůznějsího provedení od sirokého spektra výrobců, včetně těch "nejmasovějsích".
Ke vseobecnému prosazení právě tohoto standardu jistě přispěla i vzájemná kompatibilita produktů na bázi 802.11b od různých výrobců. O testování této kompatibility se úspěsně stará sdruzení WECA (Wireless Ethernet Compatibility Aliance), které úspěsně otestovaným produktům vydává osvědčení, vseobecně uznávaná a respektovaná na trhu.
Kvůli větsí srozumitelnosti pro nejsirsí uzivatelskou veřejnost sdruzení WECA dokonce prosadilo jiné označení celého standardu: místo "802.11b" se dnes stále častěji pouzívá přeci jen mnemoničtějsí Wi-Fi (od: Wireless Fidelity).
Druhým řesením, které pochází z roku 1999, je standard
802.11a. Ten je specifický v tom, ze usiluje nejen o zrychlení původního
"bezdrátového Ethernet", ale na rozdíl od
802.11b alias Wi-Fi se
vydává poněkud odlisnou cestou. Předně jiz nefunguje v bezlicenčním pásmu jako původní
Dosahuje výrazně vyssích přenosových rychlostí, a to az 54 Mbps (opět ale jen nominálně, faktická efektivní přenosová rychlost dosahuje nejvýse 30 az 36 Mbps). Pouzívá přitom techniku tzv. ortogonálního multiplexu (OFDM, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), podobně jako to dělají například ADSL modemy či systémy DAB (Digital Audio Broadcasting) či DVB (Digital Video Broadcasting).
Nevýhodou je absence zpětné kompatibility (jiz jen kvůli jinému frekvenčnímu pásmu) a pak také podstatně mensí "penetrace" na trhu, vyssí cena a nizsí stav vzájemné kompatibility zařízení od různých výrobců. Sdruzení WECA překřtilo tento standard na Wi-Fi5, v souvislosti s pouzívaným frekvenčním pásmem (ale mozná i maximální rychlostí).
Dalsí nevýhodou standardu 802.11a, alias Wi-Fi5, je odlisná dostupnost pásma 5 GHz v různých zemích světa. Wi-Fi5 předpokládá pouzití az 12 vzájemně se nepřekrývajících se kanálů v tomto pásmu, ale ty nemusí být vsechny a vsude k dispozici. V Evropě dosud nebylo Wi-Fi5 schváleno k pouzití. Zde se naopak prosazuje standard HiperLAN (z dílny ETSI, European Telecommunications Standards Institute), který se od Wi-Fi5 odlisuje tím, ze "umí" navíc:
Právě tyto dvě vlastnosti jsou tím, co evropstí regulátoři vyčítají standardu 802.11a, alias Wi-Fi5. Nicméně sdruzení IEEE zareagovalo na tyto pozadavky a připravilo inovovaný standard 802.11h, který uvedené dvě schopnosti jiz obsahuje.
Perspektiva standardu 802.11a, i jeho vylepsené verze 802.11h, dnes není zcela jasná. Jde zejména o to, zda se uzivatelům touzícím po vyssích rychlostech a kvalitnějsích přenosech vyplatí přejít na tuto zpětně nekompatibilní technologii, nebo zda se jim vyplatí počkat na něco jiného, případně zůstat u Wi-Fi, resp. 802.11b. Na obzoru je přitom dalsí vylepsení standardu 802.11b, a to na 54 Mbps, avsak stále jestě v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz - navíc se zavedením podpory kvality sluzeb, lepsí bezpečností a také se zachováním zpětné kompatibility s 802.11b (Wi-Fi).
Nový standard, označovaný jako 802.11g, by podle vseobecného očekávání měl být schválen az v roce 2003.
Rádiové přenosy mohou být řeseny více různými způsoby, z nichz kazdý má určité výhody, ale současně i nevýhody - včetně toho, jak vysokých přenosových rychlostí umozňuje dosáhnout, jaký má dosah, jak je ovlivněn prostorovými překázkami, jak je citlivý na vnějsí vlivy typu rusení, multifázového zkreslení atd. Vse samozřejmě dále závisí i na tom, jaké kmitočty (frekvence) jsou (resp. smějí být) pro bezdrátové přenosy pouzívány. Ze zákonů fyziky přitom obecně vyplývá, ze vyssí frekvence mají kratsí dosah a horsí penetraci (schopnost prostupovat přes překázky) nez frekvence nizsí (a přenosy na vyssích frekvencncích mají obvykle vyssí energetickou spotřebu). Na druhé straně na vyssích frekvencích bývají dostupné větsí rozsahy frekvencí (sirsí pásma), která umozňují dosáhnout vyssích přenosových rychlostí. Vedle toho samozřejmě zálezí i na konkrétní technice, jakou rádiový přenos pouzívá.
Principiálně nejjednodussí je tzv. úzkopásmový přenos, kdy vysílač pouzívá co mozná nejuzsí frekvenci (frekvenční pásmo), a přijímač je co nejpřesněji naladěn právě na tuto frekvenci. Problémem bývá nutnost věsího vysílacího výkonu, hlavně pak ale citlivost na různá rusení a nebezpečí přeslechu od jiných přenosů - tomu lze zabránit pouze dostatečnou koordinací vsech mozných rádiových přenosů v dosahu. A to je často nemozné.
V praxi bezdrátových sítí se pouzívají spíse přenosy tzv. "v rozprostřeném spektru" (Spread Spectrum Transmissions). Jde o techniky, které byly původně vyvinuty pro vojenské účely, s cílem minimalizovat či zcela eliminovat jakoukoli moznost odposlechu. Dnes se ty samé techniky pouzívají s jiným hlavním cílem - dosáhnout větsí odolnosti proti rusícím vlivům, bez nutnosti koordinace jednotlivých přenosů (a obecně také kvůli větsí spolehlivosti, moznosti pouzívat mensí vysílací výkon, coz vede k nizsí spotřebě atd.).
Pro správné pochopení technik z kategorie "rozprostřeného spektra" si popisme podrobněji dvě nejčastěji pouzívané techniky:
Technika přímo rozprostřeného spektra (DSSS, Direct Sequence Spread Spektrum) předpokládá, ze kazdý jednotlivý bit, určený k přenosu, je nejprve nahrazen určitou sekvencí bitů, a skutečně přenásena (modulována na nosný signál) je pak tato az sekvence bitů. Například standard 802.11 pro přenosové rychlosti 1 Mbps a 2 Mbps počítá s tím, ze kazdý bit je nahrazen 11-bitovou sekvencí bitů (tzv. Barkerovým kódem), označovanou také jako tzv. chip. Jde tedy vlastně o umělé zavedení redundance (nadbytečnosti), podobné tomu, které se při datových přenos někdy pouzívá pro zajistění větsí spolehlivosti přenosů (jde o tzv. samoopravné kódy, umozňující příjemci opravit část eventuelních chyb při přenosech). Zde je ale důvod pro zavedení takovéto redundance jiný - signál je zde rozprostřen do větsí části spektra, je méně citlivý vůči rusení (coz opět zvysuje spolehlivost přenosu), a ostatním uzivatelům se jeví jako náhodný sum (k tomu je zapotřebí, aby příslusná sekvence bitů, alias chip, byla volena alespoň pseudonáhodně).
Představu této techniky ukazuje následující obrázek
|
|
Princip této techniky je velmi jednoduchý: nosný signál s namodulovanými daty signál je vysílán na určité frekvenci (resp. v úzkém frekvenčním pásmu, sub-kanálu, v případě 802.11 o sířce 1 MHz) jen po velmi krátkou dobu (maximálně 400 milisekund), a poté "přeskočí" a pokračuje na jiné (dostatečně "vzdálené") frekvenci, a takto se vse trvale opakuje - s tím ze vysílající i přijímající strana dopředu zná přesnou sekvenci "přeskoků". Představu ilustruje obrázek.
|
|
Kdyz tuto techniku původně zavedli vojáci, sledovali hlavně to, aby nepřítel nedokázal sledovat posloupnost přeskoků a tudíz ani nemohl zachytit celé vysílání jako takové (maximálně zachytil jen velmi krátké úryvky na jednotlivým sub-kanálech). V sítích WLAN se tohoto efektu vyuzívá k tomu, aby se omezil vliv "souběhů", kdy různé přenosy vyuzívají stejné frekvence. Ani při vhodně volených sekvencích přeskoků sice nejsou vyloučeny souběhy a vzájemné rusení, ale jejich efekt je minimalizován omezenou délkou trvání souběhu dvou přenosů na stejném sub-kanále.
Jestě dalsí technikou, která se pouzívá v rámci bezdrátových lokálních sítí, je tzv. ortogonální frekvenční multiplex. Striktně vzato nejde o techniku "rozprostřeného spektra", protoze nosný signál zde nemění svou frekvenční polohu, ale na druhé straně celá tato technika slouzí stejnému účelu - "rozprostírá" přenos do větsí části spektra, s cílem dosáhnout co nejvyssí celkové přenosové rychlosti. Konkrétní princip je takový, ze tu část frekvenčního spektra, kterou má tato technika k dispozici, rozděluje na mensí části (sub-kanály), po kterých přenásí samostatné nosné signály (sub-nosné). Na kazdý takovýto (sub) nosný signál pak mohou být samostatně namodulována konkrétní data, čímz v zásadě vzniká nezávislý přenosový kanál. Lze si tedy představit, ze "celková" data, určená k přenosu, jsou průbězně rozkládána do jednotlivých dílčích přenosových kanálů, přičemz toto rozdělování můze být adaptivní a sledovat to, jaké jsou v daném okamziku přenosové schopnosti daného dílčího kanálu (jak se v něm projevuje event. rusení atd.) - momentálně nejméně zarusené dílčí kanály mohou být vyuzívány intenzivněji (s vyssí přenosovou rychlostí) nez ty dílčí kanály, které právě vykazují zhorsené přenosové vlastnosti.
Stejná technika ortogonálního frekvenčního multiplexu je vyuzívána např. u technologie ADSL, či u datových přenosů po silových rozvodech napájecích sítích. Ve vsech případech umozňuje maximalizovat vyuzití přenosových schopností daného média i v situaci, kdyz část přenosového spektra má různé vlastnosti (a tyto se dokonce v čase mění).
Kdyz jsme si v předchozí části (boxu) probrali princip jednotlivých technik, které připadají v úvahu pro bezdrátové přenosy, pojďme si nyní ukázat, jak konkrétně je vyuzívají jednotlivé varianty sítí WLAN podle standardů IEEE.
Původní sítě WLAN podle standardu IEEE 802.11 mohly vyuzívat tří způsobů bezdrátových přenosů:
Maximální vysílací výkon je 1 W (v USA). Dosah je az
Standard IEEE 802.11b (dnes známý téz jako Wi-Fi) pochází z roku
Standard IEEE 802.11a pochází také z roku
které dohromady dávají 300 MHz (coz je téměř 4x více nez kolik má k dispozici standard 802.11b v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz (zde je pro 802.11b alokováno celkem 85 MHZ). V jednotlivých zemích světa vsak nemusí být k dispozici celých 300 MHz. V USA tomu tak je, ale např. v Evropě by měla být volná jen nizsí dvě pásma - ale v praxi samozřejmě zálezí na konkrétních licenčních podmínkách té které země (neboť jde o licenční pásmo).
|
|
Standard 802.11a předpokládá pouzití techniky
ortogonálního frekvenčního multiplexu: obě
nizsí pásma rozděluje na 8 dílčích kanálů o sířce 20 MHZ, a
kazdý z nich pak dále dělí na 52 sub-kanálů, kazdý o sířce cca
300 kHz. Těchto 52 subkanálů je vyuzíváno
společně (současně) a datový tok je mezi ně rozkládán
(dle principu ortogonálního multiplexu, viz výse).
Díky tomu dokáze 802.11a dosahovat rychlosti az 54 Mbps.
Samozřejmě, stejně jako 802.11b, vsak platí ze jde o maximální
rychlost, s tím ze skutečně dosahované rychlosti se obecně
snizují se vzdáleností od druhé strany (od základnové stanice). Standard sám
pozaduje povinně rychlosti 6,
Obrázek ilustruje závislost max. rychlosti na vzdálenosti u obou standardů.
Na rozdíl od 802.11b předpokládá 802.11a také pouzití tzv. samoopravných kódů (Forward Error Correction, FEC), které sice způsobují redundanci a zvysují tak objem skutečně přenásených dat, ale na druhé straně umozňují příjemci opravit některé chyby při přenosu, a tím zlepsují celkovou spolehlivost přenosů.
|
